intTypePromotion=1

QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CHUYỂN KHỐI - Chương 1 - phần 3

Chia sẻ: Toàn Phong | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:16

0
359
lượt xem
62
download

QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CHUYỂN KHỐI - Chương 1 - phần 3

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo bài thuyết trình 'quá trình & thiết bị chuyển khối - chương 1 - phần 3', kỹ thuật - công nghệ, hoá học - dầu khí phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CHUYỂN KHỐI - Chương 1 - phần 3

  1. Quá trình & Thiết bị Công nghệ Hoá học III QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CHUYỂN KHỐI Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối Giảng viên: Nguyễn Minh Tân Bộ môn QT-TB CN Hóa học & Thực phẩm Trường Đại học Bách khoa Hà Nội nguyen.minhtan@gmail.com Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Tính đường kính thiết bị: V D= 0,785.wo V - lưu lượng pha y, m3/s. wo - vận tốc của pha y đi trong toàn bộ thiết bị, m/s. Phương pháp tính vận tốc w0 sẽ được xét đến đối với từng loại thiết bị trong các trường hợp cụ thể 2 1
  2. Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Khi tính chiều cao thiết bị nghĩa là tính chiều cao mà trong đó, các pha tiếp xúc trực tiếp với nhau. Phương pháp tính theo phương trình chuyển khối: Xác định được bề mặt tiếp xúc pha. Thường được xác định đối với tháp đệm. F = σ. H. f •  f - tiết diện ngang của thiết bị, m2. •  σ - bề mặt riêng của đệm, m2/m2. 3 Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Đối với thiết bị loại đệm Gọi thể tích làm việc là V m3 và bề mặt riêng của đệm là σ m2/m3 ta có bề mặt tiếp xúc F là : F = σV , m2 F =σHf , m2 G G H= ,m H= ,m kyσ f Δytb kxσ f Δxtb 4 2
  3. Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Phương pháp tính theo số bậc thay đổi nồng độ: Số bậc thay đổi nồng độ (hay còn gọi là số đĩa lý thuyết) được xác định bằng phương pháp đồ thị. Muốn vậy, phải biết đường nồng độ cân bằng: : y* = f(x) và đường nồng độ làm việc: y = Ax + B 5 Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Phương pháp tính theo số bậc thay đổi nồng độ: •  Xác định số bậc thay đổi nồng độ từ điểm (xđ, yc) và điểm (yđ, xc) là giới hạn đường làm việc của quá trình. •  Bậc thay đổi nồng độ trên đồ thị y-x là một khoảng thể tích của thiết bị trong đó tiến hành quá trình truyền chất sao cho nồng độ của cấu tử phân bố khi ra khỏi thể tích đó bằng nồng độ cân bằng đi vào thể tích tiếp theo của cấu tử đó. 6 3
  4. Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Phương pháp tính theo số bậc thay đổi nồng độ: 7 Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Tính chiều cao thiết bị •  Bậc thay đổi nồng độ còn được gọi là đĩa lý thuyết. •  Số đĩa thực tế của thiết bị được xác định: Ntt = Nlt/η –  η - là hiệu suất của đĩa. •  Hiệu suất đĩa phụ thuộc tính chất hoá lý của các cấu tử, điều kiện thuỷ động của các pha và cấu tạo của thiết bị. •  Thông thường, hiệu suất đĩa nămg trong khoảng 0,2 – 0,9, Có thể chọn hiệu suất đĩa 0,5 đến 0,6 cho nhiều trường hợp. 8 4
  5. Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Tính chiều cao thiết bị •  Chiều cao của thiết bị: –  Tháp đĩa: H = h. (Ntt - 1) •  h - khoảng cách giữa hai ngăn, m –  Tháp đệm: H = ho.Ntt •  ho - chiều cao tương đương một bậc thay đổi nồng độ. Xác định từ các công thức thực nghiệm. 9 Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Tính chiều cao thiết bị 10 5
  6. Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Phương pháp tính theo số đơn vị truyền chất 11 Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Phương pháp tính theo số đơn vị truyền chất 12 6
  7. Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Phương pháp tính theo số đơn vị truyền chất Đơn vị truyền chất: một đơn vị truyền chất (my=1 ) tương ứng với một đoạn thiết bị mà trong đó thay đổi nồng độ làm việc bằng động lực trung bình trong đoạn đó. Cũng tương tự như pha khí, đối với pha lỏng: H = hx.mx 13 Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Cách xác định số đơn vị truyền chất Khi đường cân bằng là đường cong số đơn vị truyền chất phải xác định bằng đồ thị tích phân. Diện tích gạch chéo dưới đường cong tích phân chính là số đơn vị truyền chất my. Khi đường cân bằng là đường thẳng, đối với quá trình hấp phụ : 14 7
  8. Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Cách xác định số đơn vị truyền chất Khi đường cân bằng là đường cong, đối với quá trình chưng luyện : Khi đường cân bằng là đường thẳng, đối với quá trình chưng luyện : 15 Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Cách xác định số đơn vị truyền chất Chiều cao tương đương với một đơn vị chuyền chất: 16 8
  9. Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Phương pháp vẽ đường cong động học. Phương pháp xác định chiều cao theo cách vẽ thêm đường cong động học để xác định số ngăn thực tế là một trong những phương pháp chính xác nhất đối với các tháp loại đĩa, vì phương pháp này có xét đến động học của quá trình truyền chất. Hệ số truyền chất ở đây tính cho 1m2 bề mặt làm việc của tháp. Xét trường hợp chất lỏng không bị cuốn theo pha khí, khi đó đối với các thiết bị đường kính nhỏ hơn 1m có nồng độ trong pha lỏng xn thực tế không khác nhau trong toàn bộ thể tích của đĩa, còn pha hơi (khí) thay đổi từ yn+1 đến yn vì quá trình thực tế không đạt cân bằng 17 Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Phương pháp vẽ đường cong động học. 18 9
  10. Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Phương pháp vẽ đường cong động học. 19 Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Phương pháp vẽ đường cong động học. y*n C B yn A1 yn+1 A xn 20 10
  11. Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Phương pháp vẽ đường cong động học. y*n-nồng độ cân bằng của hơi ứng với xn trong lỏng ở trên đĩa; yn- nồng độ của khí đi ra khỏi đĩa; yn+1- nồng độ của khí đi vào đĩa đó The image cannot be displayed. Your computer may not have enough memory to open the image, or the image may have been corrupted. Restart your computer, and then open the The image cannot be displayed. Your computer may not have enough memory to open the image, or the image may have been Khi xác định được emyd ta sẽ xác định được điểm B trên đồ thị và bậc ABA1 là một bậc thực tế 21 Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Phương pháp vẽ đường cong động học. Trình tự các bước thực hiện - Trên đồ thị vẽ đường cân bằng 1 và đường làm việc 2 ứng với điều kiện thích hợp (số hồi lưu thích hợp hoặc lượng dung môi tiêu hao riêng thích hợp). - Lấy các giá trị x tuỳ ý (ví dụ 0,1; 0,2...) kẻ các đoạn thẳng đứng ứng với các trị số của x được A1C1; A2C2:... - Qua từng giá trị của x xác định số đơn vị truyền chất theo công thức: yn − yn+1 K y f myd = = Δynd Gy 22 11
  12. Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối Tính chiều cao thiết bị Phương pháp vẽ đường cong động học. Trình tự các bước thực hiện - Xác định độ dài của đoạn BC với mỗi giá trị của x ta được C1B1: C2B2 ... nối các điểm B1, B2, B3... ta được đường cong 3 gọi là đường cong động học. - Vẽ các bậc giữa đường cong động học và đường làm việc ta được số đĩa thực của thiết bị. Chiều cao của tháp xác định theo: H = h(Nt-1) 23 Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 11. Đồng dạng của quá trình chuyển khối Mục đích - Phương pháp cơ bản nhất để xác định hệ số cấp chất βy , βx là tích phân phương trình khuếch tán trong môi trường động kết hợp với các phương trình thuỷ động lực học khi biết các điều kiện đầu và điều kiện biên - Việc giải phương trình này gặp nhiều khó khăn nên thông thường nhất là dùng thuyết đồng dạng để đưa các phương trình vi phân vế các phương trình chuẩn số, rồi từ đó đúc kết các số liệu thực nghiệm để ứng dụng cho tính toán. 24 12
  13. Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 11. Đồng dạng của quá trình chuyển khối Các chuẩn số đồng dạng thường gặp trong quá trình chuyển khối Chuẩn số Nuyxen Chuẩn số Nuyxen được rút ra từ hiện tượng truyền chất ở bề mặt phân giới. Lượng vật chất chuyển đến bề mặt phân giới có thể xác định theo phương trình có dạng chung: G = βFΔC Cùng một lượng vật chất đó đi qua bề mặt biên giới giữa các pha bằng khuyếch tán phân tử được xác định bằng phương trình sau 25 Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 11. Đồng dạng của quá trình chuyển khối Các chuẩn số đồng dạng thường gặp trong quá trình chuyển khối βl Nu! = D Chuẩn số Nuyxen của quá trình chuyển khối đặc trưng cho quá trình chuyển khối trên bề mặt biên giới 26 13
  14. Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 11. Đồng dạng của quá trình chuyển khối Các chuẩn số đồng dạng thường gặp trong quá trình chuyển khối Chuẩn số Pêcơle Chuẩn số Pêcơle. được rút ra từ phương trình vi phân khuyếch tán trong môi trường động ∂c ∂2 c Wx = D 2 ∂x ∂x W l = idem D chuẩn số Pêcơle và ký hiệu là Pe, nó đặc trưng cho truyền chất trong môi trường chuyển động W l Pe! = 27 D Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 11. Đồng dạng của quá trình chuyển khối Các chuẩn số đồng dạng thường gặp trong quá trình chuyển khối Chuẩn số Pran và Reynold Quá trình truyền chất xảy ra trong các hệ thống đồng dạng về thuỷ lực học, vì thế cần phải có các chuẩn số Re và Fr: W.l. ρ W2 Re = ; Fr = µ g.l Chuẩn số Pran W.l chuẩn số Pran của quá trình Pe! µ ν truyền chất. Nó đặc trưng cho Pr! = = D = = tính chất vật lý của môi trường Re W.l. ρ Dρ D µ 28 14
  15. Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 11. Đồng dạng của quá trình chuyển khối Các chuẩn số đồng dạng thường gặp trong quá trình chuyển khối Ngoài ra đối với các hệ không đồng dạng về hình học, ví dụ như đối với các thiết bị có quan hệ đường kính và chiều cao khác nhau ta phải đưa thêm vào các nhóm đồng dạng hình học như d l ; d0 l0 Trường hợp truyền chất đối lưu tự nhiên ta phải đưa thêm vào chuẩn số Gơratcốp gl 3 2 Gr = 2 ρ βΔt µ β - hệ số dãn nở thể tích , 1/độ ; t - nhiệt độ 0C 29 Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 11. Đồng dạng của quá trình chuyển khối Các chuẩn số đồng dạng thường gặp trong quá trình chuyển khối Có sự liên hệ giữa các chuẩn số như sau: " d l% Nu = f $ Re, Pr!, Fr, Gr, , ' # d0 l0 & i k m n "d% "l% f p Nu! = A. Re . Pr! .Gr .Fr $ ' . $ ' # d0 & # l0 & Nếu như quá trình xảy ra trong môi trường chuyển động cưỡng bức (lúc này không kể đến ảnh hưởng của chuẩn số đồng dạng Gr và nếu không kể đến ảnh hưởng của lực khối lượng (bỏ qua chuẩn số đồng dạng Fr) thì ta có i k m "d% "l% n Nu = A. Re . Pr! . $ ' . $ ' # d0 & # l0 & 30 15
  16. Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối 11. Đồng dạng của quá trình chuyển khối Các chuẩn số đồng dạng thường gặp trong quá trình chuyển khối Phương trình chuẩn số của quá trình chuyển khối i k m n "d% "l% Nu = A. Re . Pr! . $ ' . $ ' # d0 & # l0 & Bằng cách làm thí nghiệm đối với nhiều trường hợp riêng biệt chúng ta sẽ xác định được các hệ số mũ của các phương trình trên. Các phương trình đó cho phép chúng ta xác định được hệ số cấp chất βy hay βx đối với nhiều trường hợp thực tế khi đã biết các hệ số và số mũ của chúng 31 16
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2