
 MỞ ĐẦU:
Bài tiểu luận môn động học và nhiệt động học nàygồm 2 phần:
Phần 1:
Nhập vào máy tính các thông số đầu vào của bài toán: nhiệt độ,
nồng độ ban đầu của các chất và máy tính sẽ cho ta biết các giá trị:
entanpi, entropi, năng lượng tự do Gibb, xét xem hệ có phản ứng
hay không, tính phương vị phản ứng, nồng độ của các cấu tử khi đạt
trang thái cân bằng, tính toán độ chuyển hóa.
Trong thời gian hạn hẹp để hoàn thành tiểu luận, không khó tránh
khỏi những thiếu sót, nhầm lẫn, hi vọng sự giúp đỡ của thầy cô và
các bạn làm bài tiểu luận được hoàn thiện hơn, có quy mô ứng dụng
hơn… Mọi sự góp ý về bài toán 2, lập trình tính toán vui lòng liên hệ
Nguyễn Hồng Hải lọc hóa dầu ak55. Sự đóng góp của các bạn là cơ
hội học tập tốt hơn của nhóm. Cuối cùng xin chân thành cảm ơn
thầy Lê Đình Chiển và các bạn trong lớp học hóa dầu Ak55 đã giúp
nhóm hoàn thành tiểu luận này.
Phần 2:
Trình bày những hiểu biết cơ bản về thiết bị khuấy trộn liên tục
như vỏ thiết bị, cánh khuấy…. so sánh với các thiết bị khác có ưu
điểm như thế nào.
Thành viên trong nhóm:
Nguyễn Hồng Hải 1021010121 (30% đóng góp )
Nguyễn Trọng Hoàng 1021010142 (25% dóng góp)
Đặng Trần Hùng 1021010150 (25% đóng góp)
Trần Trung Đức 1021010110 (10% đóng góp)
Lê Hữu Hoàng 1021010141 (10% đóng góp)

B) NỘI DUNG
 BÀI TẬP 2:
Nêu ra một bài toán, tính toán bài toán đó, giải thích tại sao lại chọn

(N
2
) =0.
ΔH
0
298
(H
2
).
ΔH
0
298
(NH
3
)=-46,11(KJ/mol) =-46110 (J/mol)
Entropi chuẩn của các chất
S
0
298
(N
2
) =192,1(J/K.mol)
S
0
298
(H
2
) =130,6 (J/K.mol)
S
0

.T
-2
Các thông số được tra trong sách bài tập hóa lý, tác giả Nguyễn văn Duệ,
Trần Hiệp Hải, Lâm Ngọc Thiềm, Nguyễn Thị Thụ, nhà xuất bản giáo dục
Việt Nam. Trang 194-195 và trang 519-520

 Cơ sở lý thuyết giải quyết vấn đề :
Quan hệ giữa entanpi và nhiệt độ được biểu diễn theo công thức :
(1)
Quan hệ giữa entropi và nhiệt độ được biểu diễn theo công thức :
(2)
Năng lượng tự do của phản ứng ở nhiệt độ T :
(3)
ΔG<0 : phương trình xảy ra theo chiều thuận.
ΔG=0 : Phương trình cân bằng cân bằng.
ΔG>0 : phương trình xảy ra theo chiều ngược lại .
Quan hệ giữa năng lượng tự do và hằng số cân bằng :
ΔG=-RTlnk (4)
Biểu diễn nồng độ phần mol của các cấu tử theo phương vị ε :
(5)
Với υ = Συ
i
Tại điểm cân bằng :
0
( . ) .
i
i i
i
p
y k

-3
T-1,66.10
5
.T
-2
) - 3.( 27,54 -0,83.10
-3
T +
2.10
-6
T
2
) – 2. (27,83 +4,26.10
-3
T)
= -50,93 +49,13.10
-3
T-6.10
-6
T
2
-3,32.10
5
.T
-2
(J/K.mol)
-Entanpi của phản ứng :
ΔH
0
298

298
(H
2
)-S
298
(N
2
)
=2.192,5-3.130,6-192,1=-198,9 (J/K.mol)
0
298
298
( )
T
p
T
c
S S PU dT
T
∆
∆ = ∆ +
∫
3 6 5 3
298
50,93
198,9 ( 49,13.10 6.10 3,32.10 . )
T
T T dT
T
− − −


0
n a b c= + +
2
2
0
2
N
N
n
a
y
n n
ε
ε
−
= =
−
2
2
0
3
2
H
H
n
b
y
n n
ε

0 0
2
2
( 2 ) .( 2 )
. ( ).( 3 )
3
.
2 2
NH
N H
c
y
n
c n
k
y y a b
a b
n n
ε
ε
ε ε
ε ε
ε ε
ε ε
 
+
 ÷
−
+ −
 

ban đầu – số mol
N
2
cân bằng)/ (số mol N
2
ban đầu)
= ε/a
-Nói thêm về phương pháp giải phương trình (*):
Có 4 phương pháp để giải phương trình (*): phương pháp lặp, phương
pháp chia đôi, phương pháp newton, phương pháp thử nghiệm. tuy nhiên
phương pháp lặp và phương pháp newton khi các thông số a,b,c, T chưa
biết thì rất khó để xác định các biểu thức đạo hàm có dấu thay đổi như thế
nào, mà nều xác định được thì rất phức tạp nên không được trình bày ở
đây. Nên bài chỉ chọn 1 trong 2 phương pháp còn lại. phương pháp thử
nghiệm (thay từng số ε vào để thử xem kết quả k nào gần với k nhất.
phương pháp này chỉ có thể chạy trên máy tính mà thôi. Nó có thể giải
được cho hệ phản ứng gồm nhiều phương trình, tuy nhiên sai số của ε ta

không thể xác định được). Phương pháp chia đôi chỉ thuận tiện khi chỉ xác
định ε cho hệ 1 phản ứng mà thôi. Khi gặp nhiều phản ứng thì phương
pháp chia đôi không thể làm được. tuy nhiên với bài toán này thì chúng
chọn phương pháp chia đôi là hiệu quả hơn. Dưới đây là ví dụ về chương
trình
 Lập trình tính toán:
 !"#$%&
'#%()*% )*%(+)*% +)*%,)*&)*-)*.)*)*)*)*/%)
'#)*01)*0()*01()*2)*#)*!)*)*3)*)*4)*4)*4)
-5678%(+59+8% +59679852
:#!1#!1!0((*1!0.(*'.
(!:

&52%,F-C.
+5DD
#5+85+
4H5F.
35
%/
35F
4
'
/%5D3F
45&DCEC+CEFCCE
45&DC/%EC+C/%EF/%CC/%E
44C4H5+.
5835/%
#53
%/
5/%
6
353
#53
4
>?@%#H+7+++
015/%F+C/%
0(5C/%F+C/%
01(5DC/%F+C/%
4H5F.
!5/%F
%/
!5C/%F
4

i
p
y k
p
υ
υ
φ
−
 
=
 ÷
 
∏
Giải phương trình trên ta tìm được phương vị ε của phản ứng. Các bước
khác tính như bài toán ở áp suất khí quyển.
 Phát triển mở rộng cho bài toán phản ứng bất kì, hệ nhiều phản
ứng :
A+B=> C+D
E+F=> G+H
…………
(hệ có nhiều phương trình phản ứng với các chất tham gia có thể trùng
nhau hoặc không trùng nhau, tùy theo điều kiện thực tế của phản ứng)
Hướng giải quyết vấn đề :
B1 : tính các thông số entanpi, entropi ở điều kiện chuẩn, c
p
của các chất.
B2 : tính Δc
p
, entropi, entanpi của các chất ở nhiệt độ T, sau đó tình năng
lượng tự do Gibb, (các bước làm tương tự ở phần bài toán cụ thể ở trên)

p
y k
p
υ
υ
φ
−
 
=
 ÷
 
∏

Ta giải phương trình trên, tìm phương vị của phản ứng. => thay vào
phần mol các cấu tử => bài toán được giải quyết.
-giải bài toán trên bằng cách lập trình tương tự bài toán cụ thể. Tuy
nhiên khi lập trình ta dùng phương pháp thử nghiệm.
For epsilon1=0 to a1 step 0.00001
For epsilon2=0 to a2 step 0.00001
K1=….
K2=……
4) nhận xét và đánh giá bài toán 2 :
ưu điểm :
1.bài toán cho ta biết được nhiều giá trị, chỉ cần nhập bộ số : nhiệt độ
tuyệt đối, số mol ban đâu của các chất thì sẽ cho ta kết quả ta cần. chứu
không phải là chỉ xét ở 1 điều kiện phản ứng cụ thể.
2.bài toán là những ví dụ cơ bản trong tính toán.
3.bài toán đã vạch ra hướng phát triển cho các trường hợp mở rộng,
dựa vào bài toán ví dụ, người dùng có thể phát triển thêm ở hệ khác.
Nhược điểm :

khuấy tua bin, cánh khấy đặc biệt.
a.1) Cánh khuấy mái chèo

- Cấu tạo: Có cấu tạo rất dơn giản, gồm có 2 tấm phẳng gắn chặt vào
trục thẳng, trục quay nhờ bộ phận truyền động từ động cơ. Dường kính của
mái chèo thường vào khoảng 0,7 đường kính của thiết bị.
- Khả năng làm việc:
+ Nếu số vòng chất lỏng nhỏ thì chất lỏng sẽ chuyển động vòng tròn
trên bề mặt nằm ngang trùng với mặt phẳng của cánh khuấy, và không có sự
khuấy trộn chất lỏng ở các lớp khác.
+ Khi khuấy trộn mạnh sẽ xuất hiện dòng chuyển động phụ, khi đó
chất lỏng sẽ chuyển động xoáy. Dòng chuyển động phụ này xuất hiện do lực
ly tâm phụ gây nên làm cho chất lỏng văng từ tâm của thiết bị ra ngoài thành,
đồng thời áp suất ở tâm sẽ giảm xuống và hút chất lỏng ở bên trên và bên
dưới cánh khuấy
+ Dòng chuyển động phụ làm tăng cường độ khuấy trộn, cường độ
khuấy trộn càng tăng thì số vòng quay càng tăng, nhưng đồng thời năng
lượng tiêu hao cũng tăng.
- Ưu điểm:
+ Dùng với thùng khuấy có kích thước lớn.
+ Do mái trèo phát sinh ra dòng phản xạ nên có thể khuấy thể lỏng và
thể rắn cho dù ở tốc độ thấp thích hợp.
+ Có thể tạo ra dòng chảy tuần hoàn mạnh mẽ . quay từ tốc độ trung
bình đến tốc độ thấp . thích hợp với việc phân tán, đồng nhất , phản ứng.
-Nhược điểm :
+ Hiệu suất thấp
+ Không thích hợp với chất lỏng có bề dày lớn
+ Lực ma sát lớn, không thích hợp với dung dịch có độ nhớt cao (>1cP
ở 20
0

+ Khi khuấy chất lỏng có độ nhớt cao thì hiệu suất thấp, thể tích chất lỏng
được khuấy mạnh bị hạn chế.

Hình 1.4: Mô tả chế độ thủy động của cánh khuấy chân vịt
a.3) Cánh khuấy tuabin:
- Phân loại:
+ Loại guồng hở :
• Loại này thường có số đôi cánh là 2,3 và lớn hơn gắn vào đĩa tròn
các kích thước thường được sử dụng theo giới hạn sau;
S : d : d
1
: 1 : h = 2 : 20 : 15 : 54 : 2
• Đường kính của guồng d = ( 0,25 – 0,33 )D
• Có thể là thẳng,cong hoặc hình mũi tên. Nói chung kiểu cơ cấu guồng
hở này được sử dụng cho chất lỏng có độ nhớt nhỏ, sạch, ít rác bẩn.
• Tốc độ làm việc từ 3- 7m/s
+ Loại guồng kín
• Loại này làm việc giống như 1 bơm ly tâm. Chất lỏng được hút vào
tâm và văng ra theo phương bán kính. Guồng có cấu tạo 2 đĩa. Khoảng giữa 2
đĩa gần bằng các cánh cong. Ngoài guồng động ra để định hướng.
• Tốc độ làm việc lớn 3- 7m/s
G
• Kích thước thường được sử dụng trong giới hạn d
k
= (0,25 – 0,33 )D
• Loại này được sử dụng cho chất lỏng có độ nhớt nhỏ, sạch, ít rác bẩn
-Ưu điểm:
+ Cùng lúc tạo được 2 dòng khác nhau
+ Hiệu suất khuấy tốt, có thể thống nhất trục lưu, phản xạ lưu, dòng chảy
cắt ngang.

• Cân bằng vật chất cho một tác chất được viết dưới dạng tổng quát có thể
áp dụng cho bất kỳ một dạng thiết bị phản ứng nào.
• Trong một phân tố thể tích ΔV và một phân tố thời gian Δt, cân bằng vật
chất dạng tổng quát là :
(phương trình 1)
• Hai số hạng đầu tiên biểu diễn khối lượng tác chất vào và ra khỏi phân tố
thể tích trong khoảng thời gian Δt ;
• Số hạng thứ ba phụ thuộc vào vận tốc phản ứng trong phân tố thể tích ΔV
và có dạng r.ΔV.Δt với r - phương trình vận tốc phản ứng hóa học khi không
có trở lực vật lý (gradient nhiệt độ hoặc nồng độ)
• Số hạng thứ tư biểu diễn lượng tác chất còn lại trong phân tố thể tích ΔV
sau khoảng thời gian Δt phản ứng ;
b)Cân bằng nhiệt
• Cân bằng nhiệt nhằm mục đích xác định nhiệt độ tại mỗi điểm trong thiết
bị phản ứng (hay tại mỗi thời điểm nếu thiết bị hoạt động gián đoạn) để xác
định đúng vận tốc tại điểm đó.
• Trong một phân tố thể tích ΔV và một phân tố thời gian Δt, phương trình
cân bằng nhiệt tổng quát cho thiết bị phản ứng là :
(phương trình 2)
• Dạng của phương trình (1) và (2) phụ thuộc vào loại thiết bị phản ứng và
phương pháp vận hành. Trong trường hợp, một hoặc nhiều số hạng của
phương trình trên sẽ không có.

c) Cơ sở lí thuyết cho tính toán một số thông số thiết bị
• Xét trường hợp đơn giản chỉ có một dòng nhập liệu và một dòng sản
phẩm và tính chất của các dòng này không thay đổi theo thời gian, như vậy :
- Hai số hạng đầu trong phương trình cân bằng là không đổi : Lượng tác
chất nhập vào thể tích V của thiết bị phản ứng là F
Ao
(1-x

0 0 0 0
0
f f
A A A A A A
A A
f f
F x x cv F x x
V
r r
− −
= =
− −
(4)
trong đó : x
Ao
và x
Af
- Độ chuyển hóa của tác chất trước khi vào thiết bị
và sau khi ra khỏi thiết bị ;
v - lưu lượng của dòng nguyên liệu (l/h)
Nếu dòng nguyên liệu chứa cấu tử A hoàn toàn chưa chuyển hóa, nghĩa là
x
Ao
= 0 thì :

0 0
0
f f
A A A A
A A