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

2
V - lưu lượng pha y, m
3
/s.
w
o
- vận tốc của pha y đi trong toàn bộ thiết bị, m/s.

o
w
V
.785,0
D =
10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
Tính đường kính thiết bị:

3
và bề mặt
riêng của đệm là σ m
2
/m
3
ta có bề
mặt tiếp xúc F là :
F =
σ
V , m
2

F =
σ
Hf , m
2

H =
G
k
y
σ
f Δy
tb
, m
H =
G
k
x

) 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.
4
7
Phương pháp tính theo số bậc thay đổi nồng độ:
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
Tính chiều cao thiết bị
8
•  Bậc thay đổi nồng độ còn được gọi là đĩa lý thuyết.
•  Số đĩa thực tế của thiết bị được xác định:
N
tt
= N
lt
/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.
10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
Tính chiều cao thiết bị
5

Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
Tính chiều cao thiết bị
Phương pháp tính theo số đơn vị truyền chất
7
13
10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình 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 (m
y
=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 = h
x
.m
x

14
10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình 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

với các thiết bị đường kính nhỏ hơn 1m có nồng độ trong pha lỏng x
n

thực tế không khác nhau trong toàn bộ thể tích của đĩa, còn pha hơi (khí)
thay đổi từ y
n+1
đến y
n
vì quá trình thực tế không đạt cân bằng

18
Phương pháp vẽ đường cong động học.
10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
Tính chiều cao thiết bị
10
19
Phương pháp vẽ đường cong động học.
10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
Tính chiều cao thiết bị
20
Phương pháp vẽ đường cong động học.
10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
Tính chiều cao thiết bị
A
B
A
1

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 e
myd
ta sẽ xác định được điểm B trên đồ thị và
bậc ABA1 là một bậc thực tế
22
Phương pháp vẽ đường cong động học.
10. Phương pháp tính toán thiết bị chuyển khối
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
Tính chiều cao thiết bị
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:
m
yd
=
y
n

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.
13
25
11. Đồng dạng của quá trình chuyển khối
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
Các chuẩn số đồng dạng thường gặp trong quá trình chuyển khối
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
Chuẩn số Nuyxen
26
11. Đồng dạng của quá trình chuyển khối
Chương 1: Các kiến thức cơ bản của quá trình chuyển khối
Các chuẩn số đồng dạng thường gặp trong quá trình chuyển khối
N
!
u =
β
l
D

D
28
11. Đồng dạng của quá trình chuyển khối
Chương 1: Các kiến thức cơ bản 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:
Re =
W.l.
ρ
µ
; Fr =
W
2
g.l
P
!
r =
P
!
e
Re
=
W.l
D
W.l.
ρ
µ
=

µ
2
ρ
2
β
Δt
β - hệ số dãn nở thể tích , 1/độ ; t - nhiệt độ 0C
30
11. Đồng dạng của quá trình chuyển khối
Chương 1: Các kiến thức cơ bản 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:
Nu = f Re, P
!
r , Fr, Gr,
d
d
0
,
l
l
0
"
#
$
%
&
'
N
!

k
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
Nu = A. Re
m
. P
!
r
n
.
d
d
0
"
#
$
%
&
'
i
.
l
l
0
"
#
$
%

"
#
$
%
&
'
k
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