Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối | Bài giảng môn Quá trình thiết bị | Đại học Bách khoa hà nội

Quá trình khuếch tán xảy ra tự nhiên khi nồng độ làm việc và nồng độ cân bằng của cấu tử phân bố trong mỗi pha là khác nhau. Tài liệu trắc nghiệm môn Hóa học 1 giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời bạn đọc đón xem!

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 QT7TB)CN)Hóa học &)Thực phẩm
Trường Đại học Bách khoa Nội
nguyen.minhtan@gmail.com
2
Chương 1: Các kiến thc cơ bn ca quá tnh chuyn khi
Email trao đổi tài liu
tailieu.qttb@gmail.com
qttb98305
Chương 1: Các kiến thc cơ bn ca quá tnh chuyn khi
Quá trình khuếch tán xy ra t nhiên khi nng độm vic và
nng độ cân bng ca cu t phân b trong mi pha là khác nhau.
Động lc khuếch tán (động lc truyn cht) là hiu s gia nng
độ làm vic và nng độ cân bng
Tính theo pha Φy : Δy = y* - y hay Δy = y – y*.
Tính theo pha Φx : Δx = x* - x hay Δx = x – x*.
Động lc ca quá trình thay đổi t đầu đến cui quá trình. Khi tính
toán s dng động lc trung bình.
Cht phân tán s đi vào pha có nng độ nh hơn nng độ cân
bng.
9. Phương trình chuyn khi và động lc trung bình
9. Phương trình chuyn khi động lc trung bình
Chương 1: Các kiến thc cơ bn ca quá tnh chuyn khi
Sơ đồ quá trình chuyn khi
y
x
y*
x*
y
bg
x
bg
Vn tc quá trình =
Động lc
Tr lc
Quá trình chuyn vt cht t pha Φ
y
vào
pha Φx :
-nng độ y, x gia dòng coi như không
đổi
-trong lp màng Φy nng độ gim t y đến
y
bg
(nng độ biên gii)
-trong lp màng Φx nng độ gim t x
bg
(nng độ biên gii) đến x.
-Gi R
y
là tr lc trong pha Φy và R
x
là tr
lc trong pha Φx
Vn tc khuyếch tán ca cht phân b qua màng Φy:
dG
dFd
τ
=
y y
bg
R
y
Lewis-Whitman (1923)
two-film model
9. Phương trình chuyn khi và động lc trung bình
Chương 1: Các kiến thc cơ bn ca quá tnh chuyn khi
Sơ đồ quá trình chuyn khi
y
x
y*
x*
y
bg
x
bg
Vn tc ca cht phân b qua màng Φ x:
dG
dFd
τ
=
x
bg
x
R
x
β
x
=
1
R
x
β
y
=
1
R
y
H s cp cht trong pha x và y
Lượng vt cht chuyn qua màng Φy trong thi gian τ là:
Lượng vt cht chuyn qua màng Φx trong thi gian τ là:
dG =
!
y
"
dF (y
bg
-y)
dG =
!
x
"
dF (x
bg
-x)
Lewis-Whitman (1923)
two-film model
9. Phương trình chuyn khi và động lc trung bình
Chương 1: Các kiến thc cơ bn ca quá tnh chuyn khi
Sơ đồ quá trình chuyn khi
y
x
y*
x*
y
bg
x
bg
H s cp khi
H s cp khi lưng vt cht chuyn qua mt đơn v b
mt trong mt đơn v thi gian khi hiu s nng độ mt
đơn v.
H s cp khi mt đại lượng phc tp. ph thuc
vào tính cht vt lý ca các pha (h s khuyếch tán, độ
nht, khi lượng riêng), nhit độ, áp sut, lưu lượng, kích
thước hình hc đặc trưng cu to ca thiết b truyn
cht.
Lewis-Whitman (1923)
two-film model
9. Phương trình chuyn khi và động lc trung bình
Chương 1: Các kiến thc cơ bn ca quá tnh chuyn khi
Sơ đồ quá trình chuyn khi
y
x
y*
x*
y
bg
x
bg
Phương trình chuyn kh i
Theo định lut phân b vt cht y = mx ta có :
x
bg
=
y
bg
m
; x =
y
*
m
dG =
β
x
τ
dF y
bg
y
*
( )
1
m
dG
β
y
=
τ
dF y y
bg
( )
dG
1
β
y
+
m
β
x
!
"
#
#
$
%
&
&
=
τ
dF y y *
( )
dG = k
y
τ
dFΔy
H s
chuyn khi
Động lc ca
quá trình
Lewis-Whitman (1923)
two-film model
9. Phương trình chuyn khi và động lc trung bình
Chương 1: Các kiến thc cơ bn ca quá tnh chuyn khi
Sơ đồ quá trình chuyn khi
y
x
y*
x*
y
bg
x
bg
Phương trình chuyn kh i
Vi toàn b b mt tiếp xúc pha F:
G = k
y
τ
FΔy
tb
Động lc trung
bình ca quá trình
Tương t:
G = k
x
τ
FΔx
tb
k
x
=
1
1
β
x
+
1
m
β
y
H s chuyn khi khi
tính theo nng đ pha x
k
y
β
y
Cu t phân b d hoà tan:
Cu t phân b khó hoà tan:
k
x
β
x
Lewis-Whitman (1923)
two-film model
9. Phương trình chuyn khi và động lc trung bình
Chương 1: Các kiến thc cơ bn ca quá tnh chuyn khi
Xác định động l c trung bình
Động lc trung bình thay đổi t đầu đến cui thiết b thế trong khi tính toán ta phi
dùng động lc trung bình. Khi đường cân bng là đường cong ta dùng động lc trung
bình tích phân. Khi đường cân bng là đường thng ta dùng động lc trung bình
lôgarit.
Động lc trung bình tích phân. Để xác đ nh động lc trung bình tích phân ta dùng
phương trình truyn cht cơ bn dng vi phân. Ví d để xác định Δy
tb
:
dG = k
y
"
dF (y - y
*
)
dF =
dG
k
y
τ
(y y
cb
)
Mt khác lưng vt cht dG th xác đnh theo phương trình bng vt liu:
dG =-G
y
dy
dF =
G
y
dy
τ
K
y
y y
*
( )
9. Phương trình chuyn khi và động lc trung bình
Chương 1: Các kiến thc cơ bn ca quá tnh chuyn khi
Xác định động l c trung bình
Ly tích phân
F =
G
y
τ
k
y
dy
y y
*
y
d
y
c
=
G
y
τ
k
y
S
S: xác định
bng phương
pháp đồ th
Thay:
G
y
=
G
y
d
y
c
Có:
F =
G
τ
K
y
S
y
d
y
c
G = K
y
τ
F
y
d
y
c
S
Δy
tb
=
y
d
y
c
S
Δy
tb
=
y
d
y
c
dy
y y *
y
c
y
d
Tương t:
Δx
tb
=
x
c
x
d
dx
x * x
x
d
x
c
Đây là trường hp vt cht khuếch tán t pha
Φy vào pha Φx, nghĩa là trường hp nng độ
cu t phân b trong pha Φy gim và trong pha
Φx tăng.
Đối vi trường hp ngược li là khi vt cht
khuếch tán t pha Φx vào pha Φy, trong công
thc động lc trung bình tích phân cn thay đổi
v trí ca các đại lượng nng độ trong công thc
cho nhau.
9. Phương trình chuyn khi và động lc trung bình
Chương 1: Các kiến thc cơ bn ca quá tnh chuyn khi
Xác định động l c trung bình
Động lc trung bình thay đổi t đầu đến cui thiết b thế trong khi tính toán ta phi
dùng động lc trung bình. Khi đường cân bng là đường cong ta dùng động lc trung
bình tích phân. Khi đường cân bng là đường thng ta dùng động lc trung bình
lôgarit.
Động lc trung bình tích phân. Để xác đ nh động lc trung bình tích phân ta dùng
phương trình truyn cht cơ bn dng vi phân. Ví d để xác định Δy
tb
:
dG = k
y
"
dF (y - y
*
)
dF =
dG
k
y
τ
(y y
cb
)
Mt khác lưng vt cht dG th xác đnh theo phương trình bng vt liu:
dG =-G
y
dy
dF =
G
y
dy
τ
K
y
y y
*
( )
9. Phương trình chuyn khi và động lc trung bình
Chương 1: Các kiến thc cơ bn ca quá tnh chuyn khi
Xác định động l c trung bình
Ly tích phân
F =
G
y
τ
k
y
dy
y y
*
y
d
y
c
=
G
y
τ
k
y
S
S: xác định
bng phương
pháp đồ th
Thay:
G
y
=
G
y
d
y
c
Có:
F =
G
τ
K
y
S
y
d
y
c
G = K
y
τ
F
y
d
y
c
S
Δy
tb
=
y
d
y
c
S
Δy
tb
=
y
d
y
c
dy
y y *
y
c
y
d
Tương t:
Δx
tb
=
x
c
x
d
dx
x * x
x
d
x
c
Đây là trường hp vt cht khuếch tán t pha
Φy vào pha Φx, nghĩa là trường hp nng độ
cu t phân b trong pha Φy gim và trong pha
Φx tăng.
Đối vi trường hp ngược li là khi vt cht
khuếch tán t pha Φx vào pha Φy, trong công
thc động lc trung bình tích phân cn thay đổi
v trí ca các đại lượng nng độ trong công thc
cho nhau.
9. Phương trình chuyn khi và động lc trung bình
Chương 1: Các kiến thc cơ bn ca quá tnh chuyn khi
Xác định động l c trung bình
Ly tích phân
F =
G
y
τ
k
y
dy
y y
*
y
d
y
c
=
G
y
τ
k
y
S
S: xác định
bng phương
pháp đồ th
Thay:
G
y
=
G
y
d
y
c
Có:
F =
G
τ
K
y
S
y
d
y
c
G = K
y
τ
F
y
d
y
c
S
Δy
tb
=
y
d
y
c
S
Δy
tb
=
y
d
y
c
dy
y y *
y
c
y
d
Tương t:
Δx
tb
=
x
c
x
d
dx
x * x
x
d
x
c
Đây là trường hp vt cht khuếch tán t pha
Φy vào pha Φx, nghĩa là trường hp nng độ
cu t phân b trong pha Φy gim và trong pha
Φx tăng.
Đối vi trường hp ngược li là khi vt cht
khuếch tán t pha Φx vào pha Φy, trong công
thc động lc trung bình tích phân cn thay đổi
v trí ca các đại lượng nng độ trong công thc
cho nhau.
9. Phương trình chuyn khi và động lc trung bình
Chương 1: Các kiến thc cơ bn ca quá tnh chuyn khi
Xác định động l c trung bình
Động lc trung bình thay đổi t đầu đến cui thiết b thế trong khi tính toán ta phi
dùng động lc trung bình. Khi đường cân bng là đường cong ta dùng động lc trung
bình tích phân. Khi đường cân bng là đường thng ta dùng động lc trung bình
lôgarit.
Động lc trung bình tích phân. Để xác đ nh động lc trung bình tích phân ta dùng
phương trình truyn cht cơ bn dng vi phân. Ví d để xác định Δy
tb
:
dG = k
y
"
dF (y - y
*
)
dF =
dG
k
y
τ
(y y
cb
)
Mt khác lưng vt cht dG th xác đnh theo phương trình bng vt liu:
dG =-G
y
dy
dF =
G
y
dy
τ
K
y
y y
*
( )
9. Phương trình chuyn khi và động lc trung bình
Chương 1: Các kiến thc cơ bn ca quá tnh chuyn khi
Xác định động l c trung bình
Ly tích phân
F =
G
y
τ
k
y
dy
y y
*
y
d
y
c
=
G
y
τ
k
y
S
S: xác định
bng phương
pháp đồ th
Thay:
G
y
=
G
y
d
y
c
Có:
F =
G
τ
K
y
S
y
d
y
c
G = K
y
τ
F
y
d
y
c
S
Δy
tb
=
y
d
y
c
S
Δy
tb
=
y
d
y
c
dy
y y *
y
c
y
d
Tương t:
Δx
tb
=
x
c
x
d
dx
x * x
x
d
x
c
Đây là trường hp vt cht khuếch tán t pha
Φy vào pha Φx, nghĩa là trường hp nng độ
cu t phân b trong pha Φy gim và trong pha
Φx tăng.
Đối vi trường hp ngược li là khi vt cht
khuếch tán t pha Φx vào pha Φy, trong công
thc động lc trung bình tích phân cn thay đổi
v trí ca các đại lượng nng độ trong công thc
cho nhau.
9. Phương trình chuyn khi và động lc trung bình
Chương 1: Các kiến thc cơ bn ca quá tnh chuyn khi
Xác định động l c trung bình
Ly tích phân
F =
G
y
τ
k
y
dy
y y
*
y
d
y
c
=
G
y
τ
k
y
S
S: xác định
bng phương
pháp đồ th
Thay:
G
y
=
G
y
d
y
c
Có:
F =
G
τ
K
y
S
y
d
y
c
G = K
y
τ
F
y
d
y
c
S
Δy
tb
=
y
d
y
c
S
Δy
tb
=
y
d
y
c
dy
y y *
y
c
y
d
Tương t:
Δx
tb
=
x
c
x
d
dx
x * x
x
d
x
c
Đây là trường hp vt cht khuếch tán t pha
Φy vào pha Φx, nghĩa là trường hp nng độ
cu t phân b trong pha Φy gim và trong pha
Φx tăng.
Đối vi trường hp ngược li là khi vt cht
khuếch tán t pha Φx vào pha Φy, trong công
thc động lc trung bình tích phân cn thay đổi
v trí ca các đại lượng nng độ trong công thc
cho nhau.
Cơ chế truyn nhit chuyn khi trong cht lng
Chương 1: Các kiến thc cơ bn ca quá tnh chuyn khi
Phạm vi Chuyển khối Truyn nhiệt
Qui phân tử
Khuyêch tán
phân tử
Dẫn nhiệt
Qui
/macroscopic
Đối lưu
Truyền nhiệt đối
lưu
Bức xạ nhiệt
Trong các quá trình kỹ thuật:)Các quá trình vận chuyển qui
phân tử chỉ xảy ra tại những nơi không dòng đối lưu
VD:))trong các lỗ rỗng mao quản trong chất rắn,)trong cấu
trúc màng trong lớp biên chảy dòng
Đồng dng gia truyn nhit chuyn khi
Chương 1: Các kiến thc cơ bn ca quá tnh chuyn khi
Quá trình ổn định trong hệ tĩnh
Định luật Fick)1) Định luật Fourier)1
dx
dc
Dn
12
!=
!
dx
dT
q
!
"=
!
Đồng dng gia truyn nhit chuyn khi
Chương 1: Các kiến thc cơ bn ca quá tnh chuyn khi
Quá trình ổn định trong hệ tĩnh
Tích phân từ 0)đến x,)c
a
c)tương tự T
a
vàT được
Dòng khối Dòng nhiệt
( ) ( )
x
ccD
x
ccD
n
eaa
!
"
=
"
=
1212
!
( ) ( )
x
TT
x
TT
q
eaa
!
"
=
"
=
##
!
Phân bố nồng độ Phân bố nhiệt độ
( )
x
x
cccc
eaa
!
""=
( )
x
x
TTTT
eaa
!
""=
c!! Konzentration![mol/m
3
]!
q
!
! rmestromdi chte![W/m
2
],!!
D
12
! bin.!Diffusionskoeffizient![m
2
/s]! ! [kJ/s/m
2
]!
n
!
! Stoffstromdichte![mol/s/m
2
]! T! Temperatur![K]!
x! Länge![m]! !! Wärmeleitkoeffizient![W/m/k]!
Đồng dng gia truyn nhit chuyn khi
Chương 1: Các kiến thc cơ bn ca quá tnh chuyn khi
Quá trình ổn định trong hệ tĩnh
2
2
12
x
c
D
t
c
!
!
!
!
=
2
2
x
T
a
t
T
!
!
!
!
=
Định luật Fick)2 Định luật Fourier)2
| 1/56

Preview text:

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 Email trao đổi tài liệu tailieu.qttb@gmail.com qttb98305 2
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
9. Phương trình chuyển khối và động lực trung bình
• Quá trình khuếch tán xảy ra tự nhiên khi nồng độ làm việc và
nồng độ cân bằng của cấu tử phân bố trong mỗi pha là khác nhau.
• Động lực khuếch tán (động lực truyền chất) là hiệu số giữa nồng
độ làm việc và nồng độ cân bằng
• Tính theo pha Φy : Δy = y* - y hay Δy = y – y*.
• Tính theo pha Φx : Δx = x* - x hay Δx = x – x*.
• Động lực của quá trình thay đổi từ đầu đến cuối quá trình. Khi tính
toán sử dụng động lực trung bình.
• Chất phân tán sẽ đi vào pha có nồng độ nhỏ hơn nồng độ cân bằng.
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
9. Phương trình chuyển khối và động lực trung bình Lewis-Whitman (1923) Động lực Vận tốc quá trình = two-film model Trở lực y ybg
Quá trình chuyển vật chất từ pha Φy vào pha Φx :
-nồng độ y, x ở giữa dòng coi như không x* đổi y*
-trong lớp màng Φy nồng độ giảm từ y đến
ybg (nồng độ biên giới)
-trong lớp màng Φx nồng độ giảm từ x x bg bg x
(nồng độ biên giới) đến x.
-Gọi Ry là trở lực trong pha Φy và Rx là trở lực trong pha Φx
Vận tốc khuyếch tán của chất phân bố qua màng Φy: dG y ybg
Sơ đồ quá trình chuyển khối = dFdτ Ry
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
9. Phương trình chuyển khối và động lực trung bình Lewis-Whitman (1923)
Vận tốc của chất phân bố qua màng Φx: dG x x two-film model = bg dFdτ Rx y ybg 1 1
Hệ số cấp chất trong pha x và y β = β = x R y R x y x* y*
Lượng vật chất chuyển qua màng Φy trong thời gian τ là:
dG = b tdF (y x y bg -y) bg x
Lượng vật chất chuyển qua màng Φx trong thời gian τ là: dG = b t x dF (xbg -x)
Sơ đồ quá trình chuyển khối
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
9. Phương trình chuyển khối và động lực trung bình Lewis-Whitman (1923) Hệ số cấp khối two-film model y ybg x* y* xbg x
Hệ số cấp khối là lượng vật chất chuyển qua một đơn vị bề
mặt trong một đơn vị thời gian khi hiệu số nồng độ là một đơn vị.
Hệ số cấp khối là một đại lượng phức tạp. Nó phụ thuộc
vào tính chất vật lý của các pha (hệ số khuyếch tán, độ
nhớt, khối lượng riêng), nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, kí S
chơ đồ quá trình chuyển khối
thước hình học đặc trưng và cấu tạo của thiết bị truyền chất.
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
9. Phương trình chuyển khối và động lực trung bình Lewis-Whitman (1923)
Phương trình chuyển khối two-film model
Theo định luật phân bố vật chất y = mx ta có : y ybg y y*
x = bg ; x = bg x* m m y*
dG = β τ dF y y* x ( bg ) 1m xbg x
dG dF yy ( ) β bg ! $ y 1 m dG# + #
&& = τdF(y y*) mdG β β " y x %
= τ dF y y * ( ) β bg x
Sơ đồ quá trình chuyển khối
dG = k τ dFΔy y Hệ số chuyển khối Động lực của quá trình
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
9. Phương trình chuyển khối và động lực trung bình Lewis-Whitman (1923)
Phương trình chuyển khối two-film model
Với toàn bộ bề mặt tiếp xúc pha F: y ybg
G = k τ FΔy y tb Động lực trung x* y* bình của quá trình Tương tự: xbg
G = k τ FΔx x tb x Hệ số chuyển khối khi tính theo nồng độ pha x 1 k = x 1 1 + β mβ x y
Sơ đồ quá trình chuyển khối
Cấu tử phân bố dễ hoà tan: k ≈ β y y
Cấu tử phân bố khó hoà tan: k ≈ β x x
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
9. Phương trình chuyển khối và động lực trung bình
Xác định động lực trung bình
Động lực trung bình thay đổi từ đầu đến cuối thiết bị vì thế trong khi tính toán ta phải
dùng động lực trung bình. Khi đường cân bằng là đường cong ta dùng động lực trung
bình tích phân. Khi đường cân bằng là đường thẳng ta dùng động lực trung bình lôgarit.
Động lực trung bình tích phân. Để xác định động lực trung bình tích phân ta dùng
phương trình truyền chất cơ bản ở dạng vi phân. Ví dụ để xác định Δytb: dG = k t y dF (y - y*) dG
dF = k τ(yy ) y cb
Mặt khác lượng vật chất dG có thể xác định theo phương trình bằng vật liệu: dG =-Gydy G dy dF = − y τ K y y* y ( )
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
9. Phương trình chuyển khối và động lực trung bình
Xác định động lực trung bình y S: xác định Lấy tích phân G c dy G F = − y ∫ = y S bằng phương τ k y τ k yy* y pháp đồ thị d y Thay: G G = y
Đây là trường hợp vật chất khuếch tán từ pha y y d c
Φy vào pha Φx, nghĩa là trường hợp nồng độ
cấu tử phân bố trong pha Φy giảm và trong pha
Có: G S F = Φx tăng. τ K y y y d c
Đối với trường hợp ngược lại là khi vật chất y y
khuếch tán từ pha Φx vào pha Φy, trong công
G = K τ F d c y
thức động lực trung bình tích phân cần thay đổi S
vị trí của các đại lượng nồng độ trong công thức cho nhau. y y Tương tự: Δy = d c y y tb d c x x S Δy = tb y c d d dy Δx = tb xc dx y y * ∫ yc x * −x xd
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
9. Phương trình chuyển khối và động lực trung bình
Xác định động lực trung bình
Động lực trung bình thay đổi từ đầu đến cuối thiết bị vì thế trong khi tính toán ta phải
dùng động lực trung bình. Khi đường cân bằng là đường cong ta dùng động lực trung
bình tích phân. Khi đường cân bằng là đường thẳng ta dùng động lực trung bình lôgarit.
Động lực trung bình tích phân. Để xác định động lực trung bình tích phân ta dùng
phương trình truyền chất cơ bản ở dạng vi phân. Ví dụ để xác định Δytb: dG = k t y dF (y - y*) dG
dF = k τ(yy ) y cb
Mặt khác lượng vật chất dG có thể xác định theo phương trình bằng vật liệu: dG =-Gydy G dy dF = − y τ K y y* y ( )
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
9. Phương trình chuyển khối và động lực trung bình
Xác định động lực trung bình y S: xác định Lấy tích phân G c dy G F = − y ∫ = y S bằng phương τ k y τ k yy* y pháp đồ thị d y Thay: G G = y
Đây là trường hợp vật chất khuếch tán từ pha y y d c
Φy vào pha Φx, nghĩa là trường hợp nồng độ
cấu tử phân bố trong pha Φy giảm và trong pha
Có: G S F = Φx tăng. τ K y y y d c
Đối với trường hợp ngược lại là khi vật chất y y
khuếch tán từ pha Φx vào pha Φy, trong công
G = K τ F d c y
thức động lực trung bình tích phân cần thay đổi S
vị trí của các đại lượng nồng độ trong công thức cho nhau. y y Tương tự: Δy = d c y y tb d c x x S Δy = tb y c d d dy Δx = tb xc dx y y * ∫ yc x * −x xd
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
9. Phương trình chuyển khối và động lực trung bình
Xác định động lực trung bình y S: xác định Lấy tích phân G c dy G F = − y ∫ = y S bằng phương τ k y τ k yy* y pháp đồ thị d y Thay: G G = y
Đây là trường hợp vật chất khuếch tán từ pha y y d c
Φy vào pha Φx, nghĩa là trường hợp nồng độ
cấu tử phân bố trong pha Φy giảm và trong pha
Có: G S F = Φx tăng. τ K y y y d c
Đối với trường hợp ngược lại là khi vật chất y y
khuếch tán từ pha Φx vào pha Φy, trong công
G = K τ F d c y
thức động lực trung bình tích phân cần thay đổi S
vị trí của các đại lượng nồng độ trong công thức cho nhau. y y Tương tự: Δy = d c y y tb d c x x S Δy = tb y c d d dy Δx = tb xc dx y y * ∫ yc x * −x xd
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
9. Phương trình chuyển khối và động lực trung bình
Xác định động lực trung bình
Động lực trung bình thay đổi từ đầu đến cuối thiết bị vì thế trong khi tính toán ta phải
dùng động lực trung bình. Khi đường cân bằng là đường cong ta dùng động lực trung
bình tích phân. Khi đường cân bằng là đường thẳng ta dùng động lực trung bình lôgarit.
Động lực trung bình tích phân. Để xác định động lực trung bình tích phân ta dùng
phương trình truyền chất cơ bản ở dạng vi phân. Ví dụ để xác định Δytb: dG = k t y dF (y - y*) dG
dF = k τ(yy ) y cb
Mặt khác lượng vật chất dG có thể xác định theo phương trình bằng vật liệu: dG =-Gydy G dy dF = − y τ K y y* y ( )
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
9. Phương trình chuyển khối và động lực trung bình
Xác định động lực trung bình y S: xác định Lấy tích phân G c dy G F = − y ∫ = y S bằng phương τ k y τ k yy* y pháp đồ thị d y Thay: G G = y
Đây là trường hợp vật chất khuếch tán từ pha y y d c
Φy vào pha Φx, nghĩa là trường hợp nồng độ
cấu tử phân bố trong pha Φy giảm và trong pha
Có: G S F = Φx tăng. τ K y y y d c
Đối với trường hợp ngược lại là khi vật chất y y
khuếch tán từ pha Φx vào pha Φy, trong công
G = K τ F d c y
thức động lực trung bình tích phân cần thay đổi S
vị trí của các đại lượng nồng độ trong công thức cho nhau. y y Tương tự: Δy = d c y y tb d c x x S Δy = tb y c d d dy Δx = tb xc dx y y * ∫ yc x * −x xd
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
9. Phương trình chuyển khối và động lực trung bình
Xác định động lực trung bình y S: xác định Lấy tích phân G c dy G F = − y ∫ = y S bằng phương τ k y τ k yy* y pháp đồ thị d y Thay: G G = y
Đây là trường hợp vật chất khuếch tán từ pha y y d c
Φy vào pha Φx, nghĩa là trường hợp nồng độ
cấu tử phân bố trong pha Φy giảm và trong pha
Có: G S F = Φx tăng. τ K y y y d c
Đối với trường hợp ngược lại là khi vật chất y y
khuếch tán từ pha Φx vào pha Φy, trong công
G = K τ F d c y
thức động lực trung bình tích phân cần thay đổi S
vị trí của các đại lượng nồng độ trong công thức cho nhau. y y Tương tự: Δy = d c y y tb d c x x S Δy = tb y c d d dy Δx = tb xc dx y y * ∫ yc x * −x xd
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
Cơ chế truyền nhiệt và chuyển khối trong chất lỏng Phạm vi Chuyển khối Truyền nhiệt Khuyêch tán Qui mô phân tử Dẫn nhiệt phân tử Truyền nhiệt đối Qui mô vĩ Đối lưu lưu mô/macroscopic Bức xạ nhiệt
Trong các quá trình kỹ thuật: Các quá trình vận chuyển qui
mô phân tử chỉ xảy ra tại những nơi không có dòng đối lưu
VD: trong các lỗ rỗng mao quản trong chất rắn, trong cấu
trúc màng và trong lớp biên chảy dòng
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
Đồng dạng giữa truyền nhiệt và chuyển khối
Quá trình ổn định trong hệ tĩnh Định luật Fick 1 Định luật Fourier 1 dc dT n! = -D q! = -l 12 dx dx
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
Đồng dạng giữa truyền nhiệt và chuyển khối
Quá trình ổn định trong hệ tĩnh
Tích phân từ 0 đến x, ca và c tương tự Ta vàT được Dòng khối Dòng nhiệt D l(T -T l - a ) (T T a ) 12 (c - c - a ) D12(c c a ) n e ! = = q e ! = = x x D x x D Phân bố nồng độ Phân bố nhiệt độ c = c - - T = T - - a (T T a e ) x a (ca e) x c x D x D c Konzentration [mol/m3]
q! Wärmestromdichte [W/m2],
D12 bin. Diffusionskoeffizient [m2/s] [kJ/s/m2] n! Stoffstromdichte [mol/s/m2] T Temperatur [K] x Länge [m]
l Wärmeleitkoeffizient [W/m/k]
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
Đồng dạng giữa truyền nhiệt và chuyển khối
Quá trình ổn định trong hệ tĩnh Định luật Fick 2 Định luật Fourier 2 2 d c d c 2 = D d T d T 12 = 2 d a t d x 2 d t d x