Trang chủ » Kỹ Thuật - Công Nghệ » Cơ khí - Chế tạo máy

39 trang

27 lượt xem

Bài giảng Quá trình và thiết bị chuyển khối: Mở đầu

Bài giảng "Quá trình và thiết bị chuyển khối: Mở đầu" được biên soạn với các nội dung chính sau đây: Trình bày những kiến thức cơ bản về chuyển khối; Quá trình và thiết bị sấy; Quá trình và thiết bị chưng luyện hỗn hợp hòa tan hoàn toàn; Quá trình và thiết bị chưng luyện hỗn hợp không hòa tan hoàn toàn; Quá trình hấp thụ; Quá trình trích ly. Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng!

hongbach205

QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CHUYỂN KHỐI

TS. NGUYỄN NGỌC HOÀNG 0904667684

GIỚI THIỆU MÔN HỌC

Thời lượng môn học

Lý thuyết+ Bài tập

45 tiết

Thí nghiệm

15 tiết

Tự học

90 tiết

Giáo trình và tài liệu tham khảo

Các quá trình và thiết bị chuyển khối (Tôn Thất

Minh)

Các quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa chất

và thực phẩm (GS.TS. Nguyễn Bin).

Tính toán quá trình thiết bị trong công nghệ hóa

chất và thực phẩm (GS.TS. Nguyễn Bin).

Sổ tay quá trình và thiết bị .. (GS. Nguyễn Bin) Công nghệ sản xuất và kiểm tra cồn etylic

(Nguyễn Đình Thưởng)

Chemical Engineering Handbook (John Perry )

NỘI DUNG

KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ CHUYỂN KHỐI

1

QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ SẤY

3 QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CHƯNG LUYỆN HỖN HỢP HÒA TAN HOÀN TOÀN

4 QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CHƯNG CẤT HỖN HỢP KHÔNG HÒA TAN HOÀN TOÀN

QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ HẤP THỤ

5 4

QUÁ TRÌNH TRÍCH LY 6

PHẦN I

KIẾN THỨC CƠ BẢN QUÁ TRÌNH CHUYỂN KHỐI

1.1.C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n

1.1.1.§Þnh nghÜa pha 1.1.2.§Þnh nghÜa chuyÓn khèi 1.1.3. Ph©n lo¹i c¸c qu¸ tr×nh chuyÓn khèi 1.1.4.C©n b»ng pha 1.1.5. §Þnh luËt Henry 1.1.6. §Þnh luËt Raul 1.1.7. Định luật Clapeyron-Dalton

1.1.1.§Þnh nghÜa chuyÓn khèi

• Qu¸ tr×nh chuyÓn khèi lµ qu¸ tr×nh khuyÕch t¸n vËt chÊt tõ t©m pha nµy sang t©m pha kh¸c qua bÒ mÆt tiÕp xóc pha víi ®éng lùc lµ chªnh lÖch nång ®é.

1.1.2. §Þnh nghÜa pha

• Pha lµ mét khèi luîng x¸c ®Þnh ®ång nhÊt vËt lý ®uîc ph©n c¸ch víi c¸c pha kh¸c bëi bÒ mÆt, nã cã thÓ ph©n riªng b»ng phu¬ng ph¸p c¬ häc ra khái nh÷ng phÇn cßn l¹i cña hÖ th× gäi lµ pha.

• C¨n cø vµo tr¹ng th¸i liªn hîp gi÷a c¸c phÇn tö cña pha mµ ta chia c¸c pha thµnh 3 lo¹i: Pha r¾n, pha láng, pha khÝ.

• Pha ®uîc t¹o thµnh tõ mét chÊt (mét cÊu tö) duy nhÊt gäi lµ pha ®¬n gi¶n, t¹o thµnh tõ nhiÒu chÊt (nhiÒu cÊu tö) gäi lµ pha phøc t¹p.

• Mét sè c¸ch biÓu diÔn nång ®é

1.1.3.Ph©n lo¹i c¸c qu¸ tr×nh chuyÓn khèi

• Dùa vµo ®Æc trưng cña sù di chuyÓn vËt chÊt vµ tÝnh chÊt cña hai pha cã thÓ ph©n ra như sau:

• HÊp thô: KhÝ (h¬i) -> Láng • HÊp phô: KhÝ (h¬i) -> R¾n • Chưng luyÖn: Láng -> KhÝ (h¬i) • TrÝch ly: Láng -> Láng; R¾n -> Láng • KÕt tinh: Láng -> R¾n • SÊy : R¾n -> KhÝ (h¬i); Láng-> KhÝ (h¬i) • Hoµ tan : R¾n -> Láng

HÊp thô

• Lµ qu¸ tr×nh hót khÝ (hoÆc h¬i) b»ng chÊt láng, trong ®ã vËt chÊt di chuyÓn tõ pha khÝ vµo pha láng.

Chưng luyÖn

• Lµ qu¸ tr×nh t¸ch c¸c hçn hîp láng thµnh c¸c cÊu tö riªng biÖt, trong ®ã vËt chÊt di chuyÓn tõ pha láng vµo pha h¬i

HÊp phô

• Lµ qu¸ tr×nh hót khÝ (hoÆc h¬i) b»ng c¸c chÊt r¾n xèp, trong ®ã vËt chÊt di chuyÓn tõ pha khÝ (hoÆc h¬i) vµo pha r¾n.

TrÝch ly

• Lµ qu¸ tr×nh t¸ch chÊt tan trong chÊt láng hay chÊt r¾n b»ng mét chÊt láng kh¸c.

KÕt tinh

• Lµ qu¸ tr×nh t¹o chÊt r¾n tõ dung dÞch, trong ®ã vËt chÊt di chuyÓn tõ pha láng vµo pha r¾n.

SÊy

• Lµ qu¸ tr×nh t¸ch nuíc ra khái vËt Èm

trong ®ã vËt chÊt (h¬i nưíc) ®i tõ pha r¾n hay pha láng vµo pha khÝ.

Hoµ tan

• Trong qu¸ tr×nh nµy vËt chÊt di chuyÓn tõ

pha r¾n vµo pha láng.

1.1.4.Kh¸i niÖm vÒ c©n b»ng pha

• Qu¸ tr×nh c©n b»ng • Tr¹ng th¸i c©n b»ng • Nång ®é c©n b»ng • HÖ sè c©n b»ng

Qu¸ tr×nh c©n b»ng

• Cho pha láng x chøa cÊu tö A nång ®é xA tiÕp xóc víi pha h¬i y cã nång ®é yA =0. Do cã sù chªnh lÖch nång ®é cña A gi÷a 2 pha nªn x¶y ra qu¸ tr×nh chuyÓn khèi, c¸c ph©n tö chÊt A khuyÕch t¸n tõ pha x sang pha y, lµm cho nång ®é cña A trong pha y t¨ng dÇn cho tíi khi ®¹t tr¹ng th¸i c©n b»ng.

Tr¹ng th¸i c©n b»ng

• Lµ tr¹ng th¸i mµ trong mét ®¬n vÞ thêi gian cø bao nhiªu ph©n tö A khuyÕch t¸n tõ pha x sang pha y th× còng cã bÊy nhiªu ph©n tö A khuyÕch t¸n tõ pha y sang pha x.

• Nång ®é c©n b»ng lµ nång ®é t¹i tr¹ng th¸i c©n b»ng: yA*

HÖ sè c©n b»ng

• Lµ tû sè gi÷a nång ®é c©n b»ng y* víi x nång ®é

tư¬ng øng trong pha láng.

m = y*/x (1.1)

• HÖ sè m phô thuéc vµo nång ®é x, nhiÖt ®é vµ

¸p suÊt cña pha:

m = f(x, t, p) (1.2)

Định luật Dalton

• Trong mét hçn hîp khÝ

• trong ®ã: P lµ ¸p suÊt chung cña hçn hîp pi lµ ¸p suÊt h¬i riªng phÇn cña cÊu tö i trong hçn hîp khÝ

Định luật Clapeyron-Dalton

• trong ®ã: • •

• ta cã, trong mét hçn hîp khÝ

P lµ ¸p suÊt chung cña hçn hîp yi lµ nång ®é cña cÊu tö i trong pha khÝ

1.1.5.§Þnh luËt Henry

•

¸p suÊt riªng phÇn cña chất tan (dÔ bay h¬i) trong pha khÝ trªn bÒ mÆt dung dÞch (lo·ng) t¹i tr¹ng th¸i c©n b»ng tû lÖ thuËn víi nång ®é cña nã trong dung dÞch

(1.3)

• pi: lµ ¸p suÊt riªng phÇn cña cÊu tö i trong hçn hîp khÝ • xi: lµ nång ®é cña chÊt tan trong pha láng • H: hÖ sè Henry

1. Nång ®é cña chÊt tan (dÔ bay h¬i-chÊt khÝ) hßa tan trong láng tû lÖ nghÞch víi hÖ sè Henry. HÖ sè Henry cña chÊt tan cµng lín th× nã cµng khã hßa tan.

2. HÖ sè Henry t¨ng theo nhiÖt ®é. Do ®ã kh¶ n¨ng hßa tan cña chÊt khÝ trong dung dÞch t¨ng khi nhiÖt ®é gi¶m.

3. Nång ®é cña chÊt tan (dÔ bay h¬i-chÊt khÝ) trong dung dÞch tû lÖ thuËn víi ¸p suÊt riªng phÇn cña nã trong pha khÝ trªn bÒ mÆt dung dÞch. Do ®ã kh¶ n¨ng hßa tan cña chÊt khÝ trong dung dÞch t¨ng khi t¨ng ¸p suÊt.

Lµm thÕ nµo ®Ó t¨ng CO2 trong ®å uèng?

Lµm thÕ nµo ®Ó gi¶m rç bÒ mÆt s¶n phÈm ®óc?

1.1.5.§Þnh luËt Rault

•

¸p suÊt riªng phÇn cña h¬i dung m«i trong pha khÝ trªn bÒ mÆt cña dung dÞch láng lý tưởng (chÊt tan khã bay h¬i) t¹i tr¹ng th¸i c©n b»ng tû lÖ thuËn víi nång ®é cña nã trong dung dÞch

(1.3)