I. LÝ THUYẾT
1) Quá trình truyền khố LÀ GÌ: Định nghĩa – Đường cân bằng pha và đường (nồng độ)
làm việc – Ý nghĩa – Tháp mâm và tháp chêm.
phải xác định đường cân bằng pha? Xác định đường cân bằng pha như thế nào? Chiều
quá trình truyền khối như thế nào?
- Quá trình truyền vật chất trên qui mô phân tử từ pha này sang pha khác khi hai pha tiếp xúc
trực tiếp với nhau gọi là quá trình truyền khối hay là quá trình khuếch tán.
- Động lực của quá trình là sự sai biệt nồng độ làm cho chất khuêch tán di chuyển từ nơi có
nồng độ cao tới nồng độ thấp
- Tiếp xúc pha trong truyền nhiệt và truyền khối
- Diện tích bề mặt tiếp xúc pha
2- Đường cân bằng pha là tập hợp những điểm mà mỗi điểm có tọa đồ là nồng độ của dung chất
trong hai pha ở trạng thái cân bằng. Đường cân bằng pha cụ thể có từng quá trình, cho từng hệ
chất và tại P,T xác định
- Đường ( nồng độ) làm việc là đường tập hợp những điểm mà môi điểm có tọa đồ là nồng độ
của 2 pha tiếp xúc nhau tại vị trí trong thiết bị
- Tùy theo điều kiện tiếp xúc của 2 pha mà có dạng đường làm việc khác nhau
3) Định nghĩa nhiệt độ bầu khô (tK), nhiệt độ bầu ướt (tư), (nhiệt độ) điểm sương là gì?
Cách xác định trạng thái hỗn hợp không khí ẩm khi biết tK, tư (hình minh họa)?
Nhiệt độ bầu khô (tk) là nhiệt độ dòng khí đo bằng nhiệt kế thông thường .
Nhiệt độ bầu ướt (tư) là nhiệt độ ổn định khi đạt được khi một lượng nhỏ nước bốc hơi vào dòng
không khí chưa bảo hòa. Ví dụ để nhiệt kế sát bề mặt và nước bay hơi (không tiếp xúc với
nước ). Hay đo bằng cách quấn khăn ướt xung quanh nhiệt kế để do
NhiỆT độ SƯƠNG LÀ NHIỆT ĐỘ tại đó nhưng sấy để tránh ngưng tụ hơi nước pA
Cách xách định: φ=
<1 là không khí ch a ư bão hòa , s y ấ được PA
Nhiệt độ điểm sương là nhiệt độ tại đó không khí trở nên bảo hòa hơi nước khi không tiếp xúc
với nguồn tạo hơi nước (pA không đổi).
φ=1 không khí bão hòa nên không s y
ấ đc. (Tăng φ bằng cách tăng pa bằng cách phun hơi nước,
giảm Pa bằng cách giảm nhiệt độ cho đến khi φ=1 thì nhiệt độ tại đó là điểm sương).
Vẽ hình minh họa xác định trạng thái hỗn hợp không khí ẩm khi biết tk và tư
5) Chưng cất: Định nghĩa - Ứng dụng – Độ bay hơi tương đối - Giới hạn.
Chưng cất là quá trình phân riêng các cấu tử hòa tan của một hỗn hợp lỏng cũng như hỗn hợp
(hơi) khí-lỏng ra thành từng cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử.
Khi chưng cất ta thu được nhiều sản phẩm và thường thì hỗn hợp ban đầu có bao nhiêu cấu tử
thì sẽ thu được bấy nhiêu sản phẩm.
1) Chưng cất đơn giản
2) Chưng bằng hơi nước trực tiếp
3) Chưng cất (luyện)
 Chưng cất ở áp suất thường
 Chưng cất ở áp suất thấp
 Chưng cất ở áp suất cao
Ứng dụng: CHƯNG CẤT RƯỢU
Độ bay hơi tương đối (relative volatility) y¿ P ɑ 1− y¿ A ¿ = > 1 x PB 1−x
với x, y* là nồng độ 2 pha lỏng, hơi cân bằng
• Ví dụ tính: Hỗn hợp Metanol-Nước ở 780C có x= 0,30p.m Metanol và y*= 0,67 tính ra ɑ
= 4,7 nghĩa là độ bay hơi của Metanol gấp 4,7 lần độ bay hơi của nước (hay 1 mol nước
bay hơi sẽ có 4,7 mol Metanol bay hơi.
• Hỗn hợp có ɑ càng lớn càng dễ chưng cất; ɑ càng nhỏ gần 1 càng khó chưng cất (ví dụ
nước – acid acetic), bằng 1 không chưng cất được (giới hạn)- điểm đẳng phí.
Áp suất thấp : Cấu tử bị phân hủy áp suất thường hoặc nhiệt độ quá cao
06) Định nghĩa và so sánh các quá trình Chưng cất, Trích chất lỏng
1. Một tháp chưng cất hỗn hợp Etanol-Nước có nồng độ ban đầu là 10% mol etanol, sản
phẩm đỉnh là 84% mol etanol và sản phẩm đáy là 1% mol etanol. Nếu năng suất của nhập
liệu là 1.000kg/h. Tính suất lượng các dòng sản phẩm đỉnh và đáy thu được theo kg/h và tỉ lệ tổn thất etanol? x 0 0.05 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.894 0.9 1 0 0.44 0.57 0.65 0.75 0.89 y 0 0.332 2 0.531 6 0.614 4 0.699 3 0.818 0.894 8 1 0 a 9.44 7.13 4.53 3.17 2.39 1.89 1.55 1.31 1.12 kg/h pkl pmol MTB kmol/h 0.22115 F 1000 4 0.100 20.800 48.077 46 216.450 0.93063 D 4 6 0.840 41.520 5.213 18 783.549 0.02516 w 6 4 0.010 18.280 42.864 x . M A
´x= x. M A+(1−x).MB x D F− xW =F . chú ý đ n ơ vị D và x xD−xW
F=D+W =¿ W=F−D D . xD 216.45 x 0.93
Tỉ lệ tổn thất etanol= 1− =1− sấp xỉ 91,5% F . xF 1000 x 0.22
b) xác định số mâm lý thuyết
B1: Vẽ đường cân bằng và đường 45 trên đồ thị y∗¿ R F min= xD − ¿
y∗¿F−xF ¿
B2: Xác định phương trình làm việc phần cất R 1 y x x
n+ 1= R+1 n+ R+1 D
2. Tháp chưng cất hỗn hợp Nước – Acid Acetic có nồng độ ban đầu là 10% mol Acid
Acetic, sản phẩm đỉnh là 99% mol cấu tử dễ bay hơi và sản phẩm đáy là dung dịch Acid
Acetic đậm đặc 90% mol Acid Acetic. Nếu năng suất của nhập liệu là 1.000kg/h. Tính suất
lượng các dòng sản phẩm đỉnh và đáy thu được theo kg/h và tỉ lệ thu hồi Acid? Pmol kg/h pkl nước MTB kmol/h F 1000 0.730 0.900 22.200 45.045 18 D 745.8245 0.967 0.990 18.420 40.490 60 w 254.1755 0.032 0.100 55.800 4.555 xF . MA 0.9 x 18 x ướ → F =0.9 pmol n c ´ xF= = = 0.729 pkl x M
0.9 x 18+0.1 x 60 F
A +(1− xF ) . M B xd . MA 0.99 x 18 x ướ → ´ xd d =0.99 pmol n c = = =0.967 pkl x M
0.99 x 18+0.01 x 60 d
A +( 1− xd ) . M B xF . MA 0.1 x 18 x ướ → ư= 0.9 pmol n c ´ xw= = =0.032 pkl x M
0.1 x 18+0.9 x 60 w
A + ( 1−w ) . M B x ´ kg kg D F− xW = ´ F . = x (1000 D − xW
h ).( 0.729−0.032
0.967−0.032 )=745.45 h kg ´ F= ´D+ ´ W -> ~
W = ´F- ´D= 1000-745.45=254.55 h W .(1−x 254.18 .(1−0.032) Tỉ lệ thu hồi acid là W ) = =0.9113 hay 91.13 % F .(1−x 1000. F ) (1−0.73)
3. Trong qui trình sản xuất men khô có quá trình sấy ở nhiệt độ thấp do đó cần biến đổi
50.000m3/h không khí ban đầu từ trạng thái M (300C, 70%) sang trạng thái Q (400C, 10%).
Mô tả quá trình xảy ra, tính các đại lượng có liên quan và công suất nhiệt? Từ đồ thị ramzin m 3
GK=(50.000 h )( Pt−Pa Pt ).( T0 T ).( P
P ).( Mkhôngkí V ) 0 P 0 ,T 0 m3 kg kk khô =(50.000 h )(760−22 760 ).( 273
273+30 ).( 11 ).( 29 22,4 )=5663 h H T ´ Y φ P M 80 30 0.02 70 22 N 75 25 0.02 100 22 P 20 5 0.006 100 5 Q 55 40 0.006 10 5
Quá trình làm lạnh MN nhiệt lấy ra QMN=¿
Quá trình làm khô NP nhiệt lấy ra QNP=¿
4. Thiết bị sấy một loại sản phẩm có độ ẩm đầu là 30% k.l còn độ ẩm 5%k.l. Năng suât
nguyên liệu là 1.000kg/h. Tính lượng sản phẩm sấy thu được và lượng nước bốc hơi?
Với L1: năng suất nguyên liệu kg/h=1.000kg/h
x1= 30%k.l = 0,3 pkl; x2= 5%k.l = 0,05 pkl
L2: năng suất sản phẩm kg/h L1(1−x1) 1.000 = (1−0,3)= 736,8 kg/h (1−x2) (1−0,05)
Lượng ẩm bốc hơi trong suốt quá trình sấy là
W=L1 – L2 = 1.000 – 736,8 = 263,2 kg/h
7) Tra từ sổ tay độ hòa tan của CO2 vào nước ở 100C, áp suất thường là 0,232g/100g nước.
Để sản xuất 1.000 lít/h nước bão hòa CO2 ở 100C, 1at sẽ cần lượng khí (m3/h, 300K, 2at)
nồng độ CO2 là 5%, 100% theo thể tích là bao nhiêu?
 Lượng CO2 nguyên chất cần là
(0,232g/100g nước)(1.000kg/h)= 2.320g/h =2,32 kg/h => N = 52,73 mol/h
=>Ntc=52,73/0.05=1054.6 mol tổng/h l . at NtcRT
(52,73 mol / h)( 0,082 .)(300 K )  Qtc,300K, 2at = = mol . K = 648,6 lít/h=0,648m3/h P 2 at l . at NtcRT (1054.6 /h)(0,082 .)(300 K ) Q = = mol . K P 2 at
8. Một thiết bị đun nóng 1.000 lít nước từ 300C đến 800C, công suất là 10kW, cho biết hiệu
suất là 90%. Tính thời gian đun nóng? Nếu muốn đun nóng trong 10 phút thì cần công suất là bao nhiêu? kJ
P=Q/t, lượng nhiệt nước Q=m.c.(T2-T1)=1000kg(4,2 ).50LL=4200kJ kg . K
Nhiệt lượng thực tế là 4200:0.9
9. Một thiết bị sấy có năng suất sản phẩm ( chú ý năng suất sản phẩm hay nguyên liệu) sau
sấy là 500 kg/h dùng để sấy vật liệu từ độ ẩm đầu 70% còn 10% (căn bản vật liệu ướt). Độ
đọc trên hai nhiệt kế của ẩm kế lần lượt là 15 và 200C . Không khí rời thiết bị sấy có nhiệt
độ 450C, độ ẩm tương đối 50%. Tổn thất nhiệt cho toàn bộ thiết bị sấy là 10%.
Xác định diện tích bề mặt truyền nhiệt của bộ phận đốt nóng và suất lượng hơi đốt (hơi
nước bão hòa có áp suất dư là 2 atm) cần thiết. Cho hệ số truyền nhiệt tại bộ phận đốt
nóng là 35 W/m2.oC
A(tk= 200C; tư= 150C) =>Y0= 0,009, H0=42-;pA0=11mmHg;φ0= 0,70
C(t2= 450C; φ2= 0,50) =>Y2= 0,034, H2=135-
Sấy lý thuyết không tổn thất nhiệt H1 = H2 => điểm B giao điểm đường H không đổi cắt đường
thẳng đứng qua A tại điểm B (H1 = H2 )
Nhiệt lý thuyết cung cấp H1 – H0 = 135 – 42= 93 kJ/kg kkk
Tổn thất nhiệt trong suốt quá trình sấy là 10%, đầu ra (điểm C) đã cố định nên phải lượng nhiệt
tổn thất tại caloriphe 10% ~9,3kJ/kgkkk; nên điểm ra khỏi caloriphe là B’ (H ’1–H0 = 93+9,3= 10
2,3 => H ’1 = 102,3 + H0 =102,3 + 42 =144,3kJ/kgkkk)
Trên đồ thị kéo dài đoạn AB thẳng đứng đến đường H=144,3=> B’; t1’= 1170C
L2 = 500 kg/h, x1= 0,70; x2 = 0,10 1  L −0,10 1=500 = 1.500 kg/h W= L ❑ 1 1 – L2 = 1.000kg/h −0,70 W 1.000 kg G / h k = Y = = 40.000kg kkk/h 2−Y 0 0,034−0,009
QC = Gk (H1’- H0) = (40.000kg kkk/h)(144,3 – 42 kJ/kgkkk)=
= 4.092.000 kJ/h = 1.136,7 kW