Chương 3: Cô đặc | Bài giảng môn Quá trình thiết bị | Đại học Bách khoa hà nội

Quá trình cô đặc có thể tiến hành ở chân không, ở áp suất cao hoặc áp suất khí quyển. Tài liệu trắc nghiệm môn Hóa học 1 giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời bạn đọc đón xem!

Chương 3
Cô đặc
QTTB II 01 2
3.1. KHÁI NIỆM CHUNG
Cô đặc: quá trình làm tăng nồng độ của chất hoà tan không hoặc khó bay hơi trong
dung môi bay hơi
- Để tách một phần dung môi, trong cô đặc, phải thực hiện ở nhiệt độ sôi. Hơi do
dung dịch sôi bay hơi ra gọi là hơi thứ
- Quá trình cô đặc có thể tiến hành ở chân không, ở áp suất cao hoặc áp suất khí
quyển.
- Cô đặc chân không hoặc áp suất khí quyển tiến hành trong thiết bị một nồi.
- ô đặc nhiều nồi, hơi thứ của nồi trước dùng làm hơi đốt cho nồi sau. áp suất làm
việc của nồi sau phải nhỏ hơn của nồi trước để tạo ra hiệu số nhiệt độ giữa hơi thứ
nồi trước và nhiệt độ sôi của nồi sau, nghĩa là thiết lập động lực của quá trình.
Nhiệt hòa tan:
- Quá trình thu nhiệt của dung môi để phá vỡ mạng lưới tinh thể của chất tan
- Quá trình hydrat hóa /Solvat hóa là quá trình tỏa nhiệt
- Nhiệt hòa tan là tổng hợp của hai loại nhiệt trên
QTTB II 01 3
3.1. KHÁI NIỆM CHUNG
Nhiệt độ sôi của dung dịch:
- Phụ thuộc: tính chất dung môi, chất tan, nồng độ chất tan
- Nhiệt độ sôi dung dịch lớn hơn nheietj độ sôi của dung môi nguyên chất cùng một
áp suất
PP
N
n
s
0
N
n
P
PP
s
s
=
s
tt ='
Tổn thất nhiệt độ do
nồng độ
QTTB II 01 4
3.1. KHÁI NIỆM CHUNG
Qui tắc babo:
- Độ giảm tương đối của áp suất hơi bão hòa của dung môi trên dung dịch ở nồng
độ đã cho là đại lượng không đổi, không phụ thuộc vào nhiệt độ sôi
con st
P
P
con st
P
PP
ss
s
==
Qui tắc babo ứng dụng cho dung dịch loãng,
với dung dịch đặc phải thêm hệ số hiệu chỉnh
Phương pháp Tysenco:
Xác định tổn thất nhiệt độ do nồng độ dựa vào phương trình Clapeyron- Clausius
QTTB II 01 5
3.2. CÔ ĐẶC MỘT NỒI
Cô đặc một nồi chỉ dùng khi năng suất thấp và khi không dùng hơi thứ làm chất tải
nhiệt để đun nóng
Sơ đồ cô đặc một nồi
QTTB II 01 6
3.2. CÔ ĐẶC MỘT NỒI
CÂN BẰNG VẬT LIỆU
Cân bằng vật chất của đặc biểu diễn theo phương trình:
Đối với chất tan trong dung dịch:
Năng suất thiết bị và lượng hơi thứ bay ra:
WGG
cđ
+=
c
đđ
c
b
bG
G =
G
d
b
d
100
=
G
c
b
c
100
QTTB II 01 7
3.2. CÔ ĐẶC MỘT NỒI
CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG
QTTB II 01 8
3.2. CÔ ĐẶC MỘT NỒI
CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG
Thiết lập phương trình cân bằng nhiệt :
QTTB II 01 9
3.2. CÔ ĐẶC MỘT NỒI
CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG
Lượng Qm tổn thất ra môi trường xung quanh thường tính bằng 0,03 0, 05 Q
Lượng nhiệt này dùng để tính bề dầy lớp cách nhiệt.
Nếu dung dịch trước khi cho vào thiết bị cô đặc được đun đến nhiệt độ sôi tđ = tc
QTTB II 01 10
3.2. CÔ ĐẶC MỘT NỒI
BỀ MẶT ĐUN NÓNG
QTTB II 01 11
3.2. CÔ ĐẶC MỘT NỒI
Nhiệt độ sôi của dung dịch và tổn thất nhiệt độ
- Trong thiết bị đặc suất hiện sự tổn thất nhiệt độ
- Tổng tổn thất này bằng:
+ tổn thất nhiệt độ do nhiệt độ sôi của dung môi nhỏ hơn nhiệt độ sôi
của dung dịch ( ’),
+ do cột áp thuỷ lực ( ’’ ) trong nồi
+ do trở lực thuỷ lực( ’’’ )
Để xác định P ở áp suất bất kỳ, có thể tính theo phương trình I. A. Tysenco
Kq - tổn thât nhiệt độ do nhiệt độ sôi của dung dịch lớn hơn nhiệt độ sôi của dung môi nồng độ nhất
định áp suất khí quyển (số tay).
QTTB II 01 12
3.2. CÔ ĐẶC MỘT NỒI
Nhiệt độ sôi của dung dịch và tổn thất nhiệt độ
Tổn thất nhiệt độ ’’ do cột áp thuỷ tĩnh trong ống truyền nhiệt: Tổn thất này
do nhiệt độ sôi đáy thiết bị đặc luôn lớn hơn nhiệt độ sôi của dung dịch
trên mặt thoáng. Thường tính áp suất khoảng giữa ống truyền nhiệt :
QTTB II 01 13
3.2. CÔ ĐẶC MỘT NỒI
Nhiệt độ sôi của dung dịch và tổn thất nhiệt độ
Tổn thất nhiệt độ ’’ do cột áp thuỷ tĩnh trong ống truyền nhiệt: Tổn thất này
do nhiệt độ sôi đáy thiết bị đặc luôn lớn hơn nhiệt độ sôi của dung dịch
trên mặt thoáng. Thường tính áp suất khoảng giữa ống truyền nhiệt :
QTTB II 01 14
3.2. CÔ ĐẶC MỘT NỒI
Nhiệt độ sôi của dung
dịch và tổn thất nhiệt
độ
| 1/14

Preview text:

Chương 3 Cô đặc 3.1. KHÁI NIỆM CHUNG
Cô đặc: quá trình làm tăng nồng độ của chất hoà tan không hoặc khó bay hơi trong dung môi bay hơi
- Để tách một phần dung môi, trong cô đặc, phải thực hiện ở nhiệt độ sôi. Hơi do
dung dịch sôi bay hơi ra gọi là hơi thứ
- Quá trình cô đặc có thể tiến hành ở chân không, ở áp suất cao hoặc áp suất khí quyển.
- Cô đặc chân không hoặc áp suất khí quyển tiến hành trong thiết bị một nồi.
- ô đặc nhiều nồi, hơi thứ của nồi trước dùng làm hơi đốt cho nồi sau. áp suất làm
việc của nồi sau phải nhỏ hơn của nồi trước để tạo ra hiệu số nhiệt độ giữa hơi thứ
nồi trước và nhiệt độ sôi của nồi sau, nghĩa là thiết lập động lực của quá trình. Nhiệt hòa tan:
- Quá trình thu nhiệt của dung môi để phá vỡ mạng lưới tinh thể của chất tan
- Quá trình hydrat hóa /Solvat hóa là quá trình tỏa nhiệt
- Nhiệt hòa tan là tổng hợp của hai loại nhiệt trên QTTB II 01 2 3.1. KHÁI NIỆM CHUNG
Nhiệt độ sôi của dung dịch:
- Phụ thuộc: tính chất dung môi, chất tan, nồng độ chất tan
- Nhiệt độ sôi dung dịch lớn hơn nheietj độ sôi của dung môi nguyên chất cùng một áp suất P P n s = P N s
n  0 → P P N s '= t ts Tổn thất nhiệt độ do nồng độ QTTB II 01 3 3.1. KHÁI NIỆM CHUNG Qui tắc babo:
- Độ giảm tương đối của áp suất hơi bão hòa của dung môi trên dung dịch ở nồng
độ đã cho là đại lượng không đổi, không phụ thuộc vào nhiệt độ sôi P P P s = const  = const P P s s
Qui tắc babo ứng dụng cho dung dịch loãng,
với dung dịch đặc phải thêm hệ số hiệu chỉnh Phương pháp Tysenco:
Xác định tổn thất nhiệt độ do nồng độ dựa vào phương trình Clapeyron- Clausius QTTB II 01 4
3.2. CÔ ĐẶC MỘT NỒI
Cô đặc một nồi chỉ dùng khi năng suất thấp và khi không dùng hơi thứ làm chất tải nhiệt để đun nóng
Sơ đồ cô đặc một nồi QTTB II 01 5
3.2. CÔ ĐẶC MỘT NỒI CÂN BẰNG VẬT LIỆU
Cân bằng vật chất của cô đặc biểu diễn theo phương trình: G = G + W đ c
Đối với chất tan trong dung dịch: G b b d d = Gc c 100 100
Năng suất thiết bị và lượng hơi thứ bay ra: Gđ đ b G =   đ b c W = 1− G b   đ c bc  QTTB II 01 6
3.2. CÔ ĐẶC MỘT NỒI CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG QTTB II 01 7
3.2. CÔ ĐẶC MỘT NỒI CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG
Thiết lập phương trình cân bằng nhiệt : QTTB II 01 8
3.2. CÔ ĐẶC MỘT NỒI CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG
Lượng Qm tổn thất ra môi trường xung quanh thường tính bằng 0,03  0, 05 Q
Lượng nhiệt này dùng để tính bề dầy lớp cách nhiệt.
Nếu dung dịch trước khi cho vào thiết bị cô đặc được đun đến nhiệt độ sôi tđ = tc QTTB II 01 9
3.2. CÔ ĐẶC MỘT NỒI BỀ MẶT ĐUN NÓNG QTTB II 01 10
3.2. CÔ ĐẶC MỘT NỒI
Nhiệt độ sôi của dung dịch và tổn thất nhiệt độ
- Trong thiết bị cô đặc suất hiện sự tổn thất nhiệt độ
- Tổng tổn thất này bằng:
+ tổn thất nhiệt độ do nhiệt độ sôi của dung môi nhỏ hơn nhiệt độ sôi của dung dịch ( ’),
+ do cột áp thuỷ lực ( ’’ ) trong nồi
+ do trở lực thuỷ lực( ’’’ )
Để xác định P’ ở áp suất bất kỳ, có thể tính theo phương trình I. A. Tysenco
’Kq - tổn thât nhiệt độ do nhiệt độ sôi của dung dịch lớn hơn nhiệt độ sôi của dung môi ở nồng độ nhất
định và áp suất khí quyển (số tay). QTTB II 01 11
3.2. CÔ ĐẶC MỘT NỒI
Nhiệt độ sôi của dung dịch và tổn thất nhiệt độ
Tổn thất nhiệt độ ’’ do cột áp thuỷ tĩnh trong ống truyền nhiệt: Tổn thất này là
do nhiệt độ sôi ở đáy thiết bị cô đặc luôn lớn hơn nhiệt độ sôi của dung dịch ở
trên mặt thoáng. Thường tính áp suất ở khoảng giữa ống truyền nhiệt : QTTB II 01 12
3.2. CÔ ĐẶC MỘT NỒI
Nhiệt độ sôi của dung dịch và tổn thất nhiệt độ
Tổn thất nhiệt độ ’’ do cột áp thuỷ tĩnh trong ống truyền nhiệt: Tổn thất này là
do nhiệt độ sôi ở đáy thiết bị cô đặc luôn lớn hơn nhiệt độ sôi của dung dịch ở
trên mặt thoáng. Thường tính áp suất ở khoảng giữa ống truyền nhiệt : QTTB II 01 13
3.2. CÔ ĐẶC MỘT NỒI
Nhiệt độ sôi của dung
dịch và tổn thất nhiệt độ
QTTB II 01 14