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
Biểu diễn nồng độ hệ hai pha (ví dụ: pha lỏng và pha khí)
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
2
8. Các định luật khuếch tán
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
• Khi hai pha chuyển
động tiếp xúc nhau, do
ma sát, trên bề mặt
phân chia pha tạo
thành hai lớp màng.
• Chế độ chuyển động ở
màng và trong nhân
của dòng khác nhau.
Bề mặt
phân pha
Màng
Nhân
Nhân
8. Các định luật khuếch tán
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
– Ở trong màng luôn luôn có chế
độ dòng. Quá trình di chuyển vật
chất là quá trình khuếch tán phân
tử.
– Ở giữa dòng có thể có chuyển
động xoáy. Quá trình di chuyển
vật chất là quá trình khuếch tán
đối lưu.
– Vận tốc khuếch tán trong màng
rất nhỏ so với vận tốc khuếch tán
trong nhân. Vận tốc quá trình phụ
thuộc vào vận tốc trong màng.
Bề mặt
phân pha
Màng
Nhân
Nhân
3
8. Các định luật khuếch tán
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
Khuếch tán phân tử
Định luật Fick I
dG
Fd
τ
=−Ddc
dx
Bề mặt
vuông góc
với hướng
khuếch tán Hệ số
khuếch tán
Thời gian
Vận tốc
khuếch tán tỉ
lệ với
gradient
nồng độ
8. Các định luật khuếch tán
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
Hệ số khuếch tán
D=1,55.10−3T
3
2
P VA
1
3+VB
1
3
"
#
$%
&
'
2
1
MA
+1
MB
,m2
h
Áp suất
chung của
khí Khối lượng mol,
kg/kmol
Thể tích mol,
cm3/mol
Hệ số khuếch tán là lượng vật chất đi qua một đơn vị bề mặt
trong một đơn vị thời gian khi nồng độ vật chất giảm một đơn vị
trên một đơn vị chiều dài theo hướng khuếch tán (m2/s)
Hệ số khuếch tán của khí trong khí
4
8. Các định luật khuếch tán
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
Hệ số khuếch tán
D20 =0,00360
ab
µ
VA
1
3+VB
1
3
!
"
#$
%
&
2
1
MA
+1
MB
,m2
h
Hệ số điều chỉnh của khí và
của dung môi
Hệ số khuếch tán của khí trong lỏng
8. Các định luật khuếch tán
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
Khuếch tán đối lưu
Vật chất khuếch tán trong môi trường chuyển động: nhờ
khuếch tán phân tử và nhờ sự chuyển động của các pha
Lượng vật chất đi qua các bề mặt thể
tích của dV trong khoảng thời gian dt
theo định luật khuếch tán:
Gx+dGx
Gz x
z
y
Gz+dGz
Gx
Gy
+dGy
Gy
Gx+dx =Gx+dGx=−D∂c
∂xdydzd
τ
−D∂
∂x
∂c
∂x
#
$
%&
'
(dxdydzd
τ
Lượng vật chất còn lại trong dV:
dGx=Gx−Gx+dx =D∂2c
∂x2dxdydzd
τ
Định luật Fick II
5
8. Các định luật khuếch tán
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
Khuếch tán đối lưu
Tương tự với các trục Oz và Oy:
Gx+dGx
Gz x
z
y
Gz+dGz
Gx
Gy
+dGy
Gy
dGy=Gy−Gy+dy =D∂2c
∂y2dxdydzd
τ
Với toàn bộ thể tích dV:
dG =dGx+dGy+dGz=D∂2c
∂x2+∂2c
∂y2+∂2c
∂z2
"
#
$%
&
'dxdydzd
τ
8. Các định luật khuếch tán
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
Khuếch tán đối lưu
Lượng vật chất đi qua các bề mặt dydz
của dV trong khoảng thời gian dt với vận
tốc W nhờ sự chuyển động của dòng:
Gx+dGx
Gz x
z
y
Gz+dGz
Gx
Gy
+dGy
Gy
Gx+dx =Gx+dGx=Wxc∂c
∂xdydzd
τ
−∂(Wxc)
∂xdxdydzd
τ
Lượng vật chất còn lại trong dV:
dGx=∂Wxc
∂xdxdydzd
τ