Giáo trình Quá trình hóa học và hóa lý trong kỹ thuật môi trường - Chương 2, Phần 2: Quá trình hấp thụ
DuMyLe-Baøi giaûng Quaù trình Hoùa hoïc & Hoùa lyù trong XLMT
Chöông 2
2.5 CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT TRONG QUAÙ TRÌNH HAÁP THUÏ
Töông töï caùc quaù trình truyeàn khoái khaùc, quaù trình haáp thu ñöôïc moâ taû bôûi caùc phöông
trình truyeàn khoái cô baûn. Daïng phöông trình caân baèng vaät chaát cho moät quaù trình truyeàn
khoái baát kyø ñaõ ñöôïc mieâu taû chi tieát trong chöông 1. Sau ñaây ta seõ xem xeùt caân baèng vaät
chaát rieâng cho 1 quaù trình haáp thuï.
- Caân baèng vaät chaát cho quaù trình truyeàn khoái cuøng chieàu oån ñònh:
Trong quaù trình truyeàn khoái oån ñònh cuøng chieàu (giao chieàu), caáu töû chính (dung chaát)
truyeàn töø pha loûng sang pha khí.
- Caân baèng vaät chaát cho quaù trình truyeàn khoái nghòch chieàu oån ñònh:
Chöông 2
11
DuMyLe-Baøi giaûng Quaù trình Hoùa hoïc & Hoùa lyù trong XLMT
Chöông 2
Neáu theå hieän caáu töû chính theo phaàn mol, ta coù caùc caân baèng sau:
+ Caân bằng vật chất cho toaøn bộ quaù trình: L1 + G2 = L2 + G1
+ Caân bằng vật chất cho caáu töû chính (dung chất): L1x1 + G2y2 = L2x2 + G1y1
Neáu theå hieän caáu töû chính theo tæ soá mol, phöông trình caân baèng vaät chaát toaøn boä quaù
trình ñöôïc vieát thoâng qua löôïng vaät chaát chuyeån pha nhö sau:
L.
Yd −Yc
= G.
Xc − Xd
L vaø G laø löu löôïng khoái löôïng doøng loûng trô vaø doøng khí trô (kg/s)
Neáu vieát phöông trình treân cho moät maët caét baát kyø,
ta thu ñöôïc phöông trình ñöôøng laøm vieäc vôùi daïng sa
Y = a.X + b
L
a =
_ löu löôïng rieâng cuûa chaát haáp thuï
G
b = Yd − a.Xc
Y d −Y c
η =
Hieäu suaát cuûa quaù trình:
Y d
Tuøy thuoäc vaøo caùch bieåu dieãn noàng ñoä maø ñöôøng
laøm vieäc laø ñöôøng thaúng hoaëc ñöôøng cong. Neáu
noàng ñoä bieåu dieãn theo phaàn mol (hay aùp suaát
rieâng phaàn tæ leä vôùi phaàn mol) thì ñöôøng laøm vieäc
seõ laø ñöôøng cong.
• Tæ soá L/G
L
Moät trong caùc chæ soá cô baûn cuûa quaù trình laø löu löôïng rieâng cuûa chaát haáp thuï a =
.
G
Thoâng soá naøy aûnh höôûng ñaëc bieät ñeán caùc chæ soá kinh teá vaø kích thöôùc thieát bò, ñaây cuõng
laø thoâng soá xaùc ñònh vò trí ñöôøng laøm vieäc treân caùc ñoà thò bieåu dieãn ñoäng löïc quaù trình.
Chöông 2
12
DuMyLe-Baøi giaûng Quaù trình Hoùa hoïc & Hoùa lyù trong XLMT
Chöông 2
Quá trình nhả hấp
Quá trình hấp thụ
- Xem xeùt moät quaù trình haáp thuï tieán haønh vôùi löu löôïng doøng khí trô G (kg/s), noàng ñoä
caáu töû phaân taùn trong pha khí ôû ñaàu vaøo thieát bò laø Yd vaø ôû ñaàu ra laø Yc , noàng ñoä pha
loûng ôû ñaàu vaøo Xd vaø nhieät ñoä chaát haáp thuï (t) ñöôïc giöõ khoâng ñoåi.
Hình beân döôùi cho thaáy, neáu ta thay ñoåi löu löôïng pha loûng L (kg/s) seõ laøm thay ñoåi giaù
L
trò löu löôïng rieâng a = . Khi ñoù, heä soá goùc ñöôøng laøm vieäc thay ñoåi vôùi caùc vò trí khaùc
G
nhau: AB1, AB2, AB3, AB4.
AB4: Ñöôøng laøm vieäc toái thieåu
(töông öùng vôùi (Ltr/Gtr)min)))
M
Kích thöôùc thieát bò ñöôïc xaùc ñònh bôûi beà maët tieáp xuùc pha: F =
kY .ΔYtb
Chöông 2
13
DuMyLe-Baøi giaûng Quaù trình Hoùa hoïc & Hoùa lyù trong XLMT
Chöông 2
Trong tröôøng hôïp ñang khaûo saùt, M = G.Yd − Yc = const . Vì vaäy, vôùi löu löôïng vaø vaän toác
1
pha khí khoâng thay ñoåi, ta seõ coù: F ≈
ΔYtb
Neáu taêng löu löôïng rieâng chaát haáp thuï trong giôùi haïn a = tgα → ∞,α → 900 , ñöôøng laøm
vieäc vuoâng goùc vôùi truïc hoaønh taïi vò trí AB3. Khi naøy, löu löôïng chaát haáp thuï laø toái ña,
coøn beà maët tieáp xuùc caàn thieát laø toái thieåu, do ñoäng löïc trung bình cuûa quaù trình taêng.
Lmin Y d −Y c
=
X *c − X d
G
G.(Y d −Y c )
Khi X c < X *c => L > Lmin , vôùi
Lmin
=
P
.Y d − X d
H
Ngöôïc laïi, neáu giaûm löu löôïng rieâng chaát haáp thuï ñeán möùc toái thieåu, ñöôøng laøm vieäc tieán
ñeán vò trí AB4, töông öùng ñieåm caét ñöôøng caân baèng B4. Khi naøy, vì ΔYd = 0 do ñoù ñoäng
löïc trung bình cuûa quaù trình ΔYtb = 0 , coøn löu löôïng rieâng chaát haáp thuï ôû möùc toái thieåu
amin. Beà maët tieáp xuùc pha caàn thieát luùc naøy phaûi ñaït voâ cöïc ( F → ∞).
Trong thöïc teá, löôïng dung moâi söû duïng luoân lôùn hôn löôïng dung moâi toái thieåu vaø noàng
ñoä ñaàu ra cuûa pha loûng seõ nhoû hôn noàng ñoä
cöïc ñaïi.
Nguyeân taéc naøy cuõng ñöôïc aùp duïng cho quaù
trình nhaû khí, khi ñöôøng laøm vieäc tieáp xuùc
vôùi ñöôøng caân baèng seõ cho tæ soá loûng / khí
cöïc ñaïi vaø noàng ñoä doøng khí ñaàu ra laø cöïc
ñaïi.
Trong thöïc teá, caàn xaùc ñònh giaù trò a toái öu
aopt, noù ñöôïc tìm baèng caùch phaân tích kinh teá
hoaït ñoäng cuûa thieát bò bao goàm caùc chi phí
vaän haønh nhö: (1) chi phí khoâng phuï thuoäc löu
löôïng chaát haáp thuï (giaù thaønh khí, phuïc
vuï…), (2) chi phí phuï thuoäc kích thöôùc thieát bò
(khaáu hao, söûa chöõa, vaän chuyeån khí…), (3) chi phí phuï thuoäc löu löôïng chaát haáp thuï (vaän
chuyeån chaát loûng, taùi sinh chaát haáp thuï…). Quaù trình haáp thuï thöïc teá seõ ñöôïc khaûo saùt
treân toång chi phí caàn thieát ñeå töø ñoù xaùc ñònh ñöôïc löu löôïng chaát haáp thuï phuø hôïp.’
Theo kinh nghieäm thieát keá, ngöôøi ta thöôøng choïn: Lopt = (1,1-1,3). Lmin. Trong một số quá
trình, để phục vụ cho mục đích giải nhiệt, lưu lượng của pha lỏng còn được lấy theo giá trị
Lopt = (1,3-1,5). Lmin.
Chöông 2
14
DuMyLe-Baøi giaûng Quaù trình Hoùa hoïc & Hoùa lyù trong XLMT
Chöông 2
2.6 ÑOÄNG HOÏC QUAÙ TRÌNH HAÁP THUÏ
Ñoäng löïc haáp thuï ñöôïc moâ taû bôûi phöông trình:
M = k .F.ΔY = k .F.ΔXtb
tb
Y
X
1
1
vôùi
K y =
Kx =
1
m
1
1
+
+
βy βx
mβy βx
2.6.1 Caùc coâng thöùc xaùc ñònh chuaån soá
• Thaùp ñeäm:
Chöông 2
15
DuMyLe-Baøi giaûng Quaù trình Hoùa hoïc & Hoùa lyù trong XLMT
Chöông 2
• Thaùp maâm
Chöông 2
16
DuMyLe-Baøi giaûng Quaù trình Hoùa hoïc & Hoùa lyù trong XLMT
Chöông 2
2.7 SÔ ÑOÀ QUAÙ TRÌNH HAÁP THUÏ LIEÂN TUÏC
Moät heä thoáng haáp thuï lieân tuïc thöôøng bao goàm caùc thieát bò: thaùp haáp thuï, thieát bò truyeàn nhieät,
thieát bò nhaû haáp vaø thieát bò ngöng tuï.
Chöông 2
17
DuMyLe-Baøi giaûng Quaù trình Hoùa hoïc & Hoùa lyù trong XLMT
Chöông 2
Chöông 2
18
DuMyLe-Baøi giaûng Quaù trình Hoùa hoïc & Hoùa lyù trong XLMT
Chöông 2
2.8 TÍNH TOAÙN THAÙP HAÁP THUÏ
Trình töï tính toaùn
1. Döïng ñöôøng caân baèng (laáy töø taøi lieäu tham khaûo).
2. Xaùc ñònh X
3. Xaùc ñònh Lmin
*
c
4. Xaùc ñònh löôïng chaát loûng thöïc teá:
heä soá goùc ñöôøng laøm vieäc laø L/G
5. Xaùc ñònh Xc
ñöôøng laøm vieäc AB
6. Veõ ñöôøng laøm vieäc
Trình töï tính toaùn
7. Lượng chất chuyển pha:
M =
8. Xaùc ñònh ñöôøng kính thaùp:
1. Thaùp ñeäm
2. Thaùp maâm
9. Xaùc ñònh chieàu cao TB (chieàu cao phaàn laøm vieäc)
1. Thaùp ñeäm
2. Thaùp maâm
10. Xaùc ñònh trôû löïc thaùp.
Töø löu löôïng pha loûng(L) vaø trôû löïc thieát bò (ΔP) ta choïn ñöôïc coâng suaát quaït phuø hôïp.
XAÙC ÑÒNH KÍCH THÖÔÙC CÔ BAÛN CUÛA THIEÁT BÒ TRUYEÀN KHOÁI
Caùc kich thöôùc thieát bò haáp thuï laø ñöôøng kính D vaø chieàu cao H. Ñöôøng kính thieát bò xaùc
ñònh theo phöông trình löu löôïng.
G = 0,785.D2.wy .ρy
(kg/s)
Chöông 2
19
DuMyLe-Baøi giaûng Quaù trình Hoùa hoïc & Hoùa lyù trong XLMT
Chöông 2
G _ löu löôïng pha lieân tuïc, kg/s
w
y _ vaän toác pha lieân tuïc ñi qua tieát dieän cuûa thieát bò, m/s
y _ khoái löôïng rieâng pha lieân tuïc, kg/m3
ρ
Vaän toác toái öu cuûa pha lieân tuïc phuï thuoäc caáu truùc vaät lieäu tieáp xuùc vaø cheá ñoä thuûy ñoäng
cuûa thaùp cuõng nhö tyû leä löu löôïng vaø tính chaát hoùa lyù caùc pha vaø ñöôïc tính theo phöông
trình thöïc nghieäm hoaëc caùc chuaån soá.
Trong thieát bò ñeäm coù caùc cheá ñoä thuûy ñoäng caùc doøng:
1. Cheá ñoä chaûy maøng: khi maät ñoä töôùi thaáp vaø vaän toác pha lieân tuïc nhoû. Pha lieân
tuïc chaûy maøng, coøn chaát loûng chaûy theo vaät lieäu ñeäm ôû daïng caùc gioït vaø tia rieâng
bieät. Phaàn beà maët ñeäm thaám öôùt khoâng nhieàu.
2. Ñieåm ma saùt: ôû ñieåm naøy chaát loûng baét ñaàu caûn trôû pha khí, do ñoù hình thaønh söï
xoaùy roái. Sau quaù trình xoaùy roái, pha loûng seõ xuaát hieän cheá ñoä thuûy ñoäng chuyeån
tieáp (trung gian). Chaát loûng chaûy ôû daïng maøng, tuy nhieân phaàn lôùn ñeäm khoâng
ñöôïc thaám öôùt.
3. Ñieåm treo chaát loûng: ÔÛ ñieåm naøy, chaát loûng baét ñaàu bò giöõ treân ñeäm bôûi doøng
khí ñi leân. Luùc naøy chaát loûng chaûy ôû daïng maøng xoaùy roái lieân tuïc. Cuøng vôùi söï
gia taêng vaän toác doøng khí trong vuøng naøy coù söï gia taêng ñaùng keå: phaàn beà maët
ñeäm thaám öôùt, xoaùy roái caû 2 pha vaø cöôøng ñoä truyeàn khoái ñoái löu.
4. Ñieåm ñaûo pha: töông öng vôùi söï baét ñaàu cheá ñoä nhuõ töông. Luùc naøy cöôøng ñoä
xoaùy roái caùc doøng trôû neân maõnh lieät, daãn ñeán söï ñöùt quaõng beà maëtphaân chia pha.
Cheá ñoä thuûy ñoäng toái öu hoaït ñoäng cuûa thaùp ñeäm laø cheá ñoä gaàn ñieåm ñaûo pha (ñieåm
ω
ñöôïc). Töông öùng vaän toác doøng khí laø
. Thaùp coù theå hoaït ñoäng ôû cheá ñoä xoaùy roái khi:
0
0,85.w0 < ωtu < w0
ñoái vôùi quaù trình haáp thu. Hoaëc trong cheá ñoä nhuõ hoùa khi
wtu = w0
.
Vaän toác cuûa pha lieân tuïc trong ñieåm ñaûo pha ñöôïc tính theo phöông trình sau:
0,16
0,125
0,25
2
⎡
⎢
⎤
⎥
w0 .δ.ρy
ρ
⎛
⎞
⎛
⎞
μx
L
⎛ ⎞
y
⎜
⎟
⎟
⎜
.
⎟
⎟
lg
.
= A−1,75
⎜ ⎟
g.V 3.ρ μl
G
⎝ ⎠
ρx
⎜
⎜
⎢
⎣
⎥
⎦
tb
x
⎝
⎠
⎝
⎠
δ , Vtb _ beà maët rieâng vaø phaàn theå tích töï do cuûa ñeäm
g _ gia toác troïng tröôøng, m/s2
_ khoái löôïng rieâng pha khí vaø loûng, kg/m3
ρy , ρx
Chöông 2
20
DuMyLe-Baøi giaûng Quaù trình Hoùa hoïc & Hoùa lyù trong XLMT
Chöông 2
l _ ñoä nhôùt vaän ñoäng cuûa pha loûng ôû nhieät ñoä laøm vieäc vaø nöôùc ôû 200C
μx , μ
G.L _ löu löôïng khoái löôïng pha khí vaø loûng, kg/s
A _ heä soá phuï thuoäc daïng quaù trình, ñoái vôùi quaù trình haáp thuï A = 0,022
Ñoái vôùi thaùp suûi boït, vaän toác toái öu cuûa doøng khí phuï thuoäc vaøo tính chaát caùc pha vaø ñaëc
tính keát caáu maâm. Vaän toác toái öu phaûi ñaûm baûo cöôøng ñoä truyeàn khoái maõnh lieät vôùi söï
loâi cuoán chaát loûng khoâng ñaùng keå.
Tröôøng hôïp söû duïng maâm choùp troøn, vaän toác khí giôùi haïn cho pheùp ñöôïc tính theo
phöông trình thöïc nghieäm:
0,016
ρx
ρy
wgh =
. ΔH.
0,67
dc
ñeå loaïi tröø söï taïo boït treân maâm vaän toác toái öu ñöôïc nhaän baèng 10 – 20 % thaáp hôn giôùi
haïn.
wtu = (0,8− 0,9).wgh
Coù theå aùp duïng moät trong 3 phöông phaùp sau ñaây ñeå tính toaùn chieàu cao cuûa thaùp haáp
thuï
2.8.1 Phöông phaùp 1
Trong phöông phaùp naøy, ñoäng löïc ñöôïc tính nhö hieäu noàng ñoä trung bình hoaëc nhôø soá
ñôn vò truyeàn khoái, coøn ñoäng hoïc cuûa quaù trình ñöôïc moâ taû nhôø heä soá truyeàn khoái.
Phöông phaùp naøy ñöôïc öùng duïng trong tröôøng hôïp coù phöông trình tính toaùn ñeå xaùc ñònh
heä soá truyeàn khoái, thöôøng cho thieát bò coù beà maët tieáp xuùc pha xaùc ñònh.
Neáu noàng ñoä ñöôïc bieåu dieãn ôû phaàn mol:
M = kyF .F.Δytb = kxF .F.Δxtb
Löôïng caáu töû phaân taùn chuyeån töø pha naøy vaøo pha khaùc ñöôïc bieåu dieãn bôûi phöông trình
caân baèng vaät chaát:
M = G.yd − yc = L.xc − xd
yd − yc
K yF Δytb
xc − xd
G
G
F =
F =
.
=
my
mx
K yF
Khi ñoù:
G
G
.
=
K xF Δxtb
K xF
Neáu ñöôøng caân baèng laø ñöôøng thaúng:
Chöông 2
21
DuMyLe-Baøi giaûng Quaù trình Hoùa hoïc & Hoùa lyù trong XLMT
Chöông 2
M
M
F =
=
KyF .Δytbl KxF .Δxtbl
M _ khoái löôïng phaân töû phaân taùn chuyeån töø pha naøy vaøo pha khaùc, kmol/s
G, L _ löu löôïng mol cuûa pha khí vaø loûng, kmol/s
F _ beà maët tieáp xuùc pha caàn thieát, m2
Δytb ,Δxtb
_ hieäu trung bình tích phaân noàng ñoä, phaàn mol
yd, yc, xd, xc _ noàng ñoä ñaàu vaøo vaø cuoái cuûa caáu töû phaân taùn trong pha khí vaø loûng,
phaàn mol.
my, mx _ soá ñôn vò truyeàn khoái treân moät ñôn vò beà maët tieáp xuùc pha ñoái vôùi pha khí
kmol
m2 .s.kmol
vaø loûng,
kmol
Heä soá truyeàn khoái cuûa pha khí:
1
kyF =
1
m
+
β yF β xF
Heä soá truyeàn khoái theo pha loûng xaùc ñònh theo phöông trình sau:
1
kxF =
1
1
+
m.β yF β xF
kmol
m2 .s.kmol
βyF , βxF
_ heä soá truyeàn khoái töø phía khí vaø loûng,
kmol
m _ heä soá phaân phoái, baèng heä soá goùc trung bình cuûa ñöôøng caân baèng treân ñoaïn
laøm vieäc.
Caùc heä soá truyeàn khoái ñöôïc tính theo phöông trình chuaån soá:
Nud = f
(
Re, Prd
)
Khi choïn phöông trình caàn tính daïng cô caáu tieáp xuùc vaø traïng thaùi pha. Ví duï ñoái vôùi quaù
Dy
kmol
kmol
βyF
=
.(
0,79.Rey +1,1.104
,
)
22,4
m2.s.
kmol
trình trong thaùp choùp vaø maân xuyeân loã:
3,8.104.ρx.D
Mx.h
kmol
kmol
βxF =
x .Prd0x,62
,
m2.s.
kmol
Chöông 2
22
DuMyLe-Baøi giaûng Quaù trình Hoùa hoïc & Hoùa lyù trong XLMT
Dy vaø Dx _heä soá khueách taùn phaân töû trung bình trong pha khí vaø loûng, m2/s.
Chuaån soá Reynolds ñoái vôùi pha khí
Chöông 2
wy .h.ρy
Rey =
μy
Chuaån soá Prandl ñoái vôùi pha khí:
μx
Prdx =
ρx.Dx
wy _ vaän toác khí, m/s
μy vaø μx _ khoái löôïng rieâng trung bình cuûa pha khí vaø loûng, kg/m3
ρy vaø ρx _ ñoä nhôùt ñoäng hoïc cuûa pha khí vaø loûng, Pa.s
Mx _ khoái löôïng trung bình cuûa chaát loûng, kg/kmol
Khi coù doøng hai pha, beà maët tieáp xuùc khoâng theå xaùc ñònh tröïc tieáp ñöôïc. Tröôøng hôïp
naøy, ñoäng löïc quaù trình ñöôïc moâ taû nhôø heä soá truyeàn khoái theå tích Kv.
Chieàu cao cuûa vuøng tieáp xuùc pha tính theo phöông trình:
G
L
H =
my =
mx
K yv . f
Kxv . f
Neáu ñöôøng caân baèng laø ñöôøng thaúng:
G
L
H =
=
K yv . f .Δytbl Kxv . f .Δxtbl
f _ tieát dieän thaùp, m2
Tính heä soá truyeàn khoái cho 1 ñôn vò theå tích Kyv, Kxv theo caùc coâng thöùc töông töï KyF,
KxF.
2.8.2 Phöông phaùp thöù 2
Phöông phaùp ñöôïc öùng duïng trong tröôøng hôïp coù soá lieäu thöïc nghieäm hay phöông trình xaùc
ñònh chieàu cao (h) 1 ñôn vò truyeàn khoái ñoái vôùi thaùp ñeäm hoaëc soá ñôn vò truyeàn khoái (h),
töông öùng moät maâm lyù thuyeát ñoái vôùi thaùp suûi boït.
M = G
yd − yc
)
Phöông trình truyeàn khoái vaø caân baèng vaät chaát:
M = ky .F.Δytb
Chöông 2
23
DuMyLe-Baøi giaûng Quaù trình Hoùa hoïc & Hoùa lyù trong XLMT
Chöông 2
Bieåu dieãn beà maët tieáp xuùc pha qua chieàu cao phaàn laøm vieäc cuûa thaùp (H,m), dieän tích
tieát dieän (f, m2) vaø beà maët phaân chia pha trong moät ñôn vò theå tích a (m2/m3)
F = H.f.a
Ky .H. f .a.Δytb = G
(
yd − yc
)
Ta coù:
G
(
yd − yc
Ky . f .a Δytb
)
H =
my =
h =
.
= h.my
(
yd − yc
Δytb
)
: Soá ñôn vò truyeàn khoái
G
_ chieàu cao moät ñôn vò truyeàn khoái, laø chieàu cao phaàn laøm öôùt cuûa
Ky . f .a
thaùp maø treân ñoù noàng ñoä caáu töû phaân phoái thay ñoåi 1 ñaïi löôïng baèng ñoäng löïc nguoàn
trung bình cuûa quaù trình.
Neáu toång trôû löïc cuûa truyeàn khoái:
1
1
m
=
+
Ky βy βx
G
G
m.G
G
mG
L
h =
=
+
=
+
.
Thì
Ky . f .a βy . f .a βx . f .a βy . f .a
L βx . f .a
G
h =
Giaù trò
laø chieàu cao moät ñôn vò truyeàn khoái ñoái vôùi pha khí.
y
βy. f .a
L
h =
Coøn
laø chieàu cao moät ñôn vò truyeàn khoái ñoái vôùi pha loûng.
x
βx. f .a
Nhö vaäy toång chieàu cao 1 ñôn vò truyeàn khoái laø:
m.G
h = hy +
.hx
L
Bôûi vì chieàu cao moät ñôn vò truyeàn khoái ñoái vôùi moãi pha tyû leä vôùi heä soá truyeàn khoái
trong pha töông öùng neân chuùng coù theå tính theo chuaån soá töông töï nhau.
Phöông trình chuaån soá ñoái vôùi thaùp ñeäm:
Vtb
hx =119.δtd .Re0x,25 .Pr0,5,m
hy =
.Re0k,25 .Pr0,66 ,m
dy
dy
ϕ.ψ.σ
Chöông 2
24
DuMyLe-Baøi giaûng Quaù trình Hoùa hoïc & Hoùa lyù trong XLMT
Chöông 2
ψ
_ phaàn beà maët ñeäm ñöôïc thaám öôùt chaát loûng
ϕ _ heä soá ñaëc tröng daïng ñeäm
1/3
⎛
⎞
μx
ρx .g
⎜
⎜
⎟
⎟
δtd =
2
: chieàu daøy chuyeån ñoåi maøng chaát loûng
⎝
⎠
4.wy .ρy
μy .σ
4.L
Rey =
Prdy =
Rex =
0,785.D2.μx.σ
μy
μx
Prdx =
ρy .Dy
ρx.Dx
wy _ vaän toác khí toái öu, m/s
D _ ñöôøng kính thaùp, m
L _ löu löôïng chaát loûng, kg/s
Trong thaùp suûi boït, beà maët tieáp xuùc pha thöïc teá khoâng theå tính ñöôïc, heä soá truyeàn khoái
ñöôïc tính treân moät ñôn vò dieän tích maâm. Khi ñoù quaù trình truyeàn khoái vaø caân baèng vaät
chaát cho 1 maâm coù daïng:
′
M = G.
(
y − y''
)
= K0 . fT .Δytb
y’, y’’ _ noàng ñoä caáu töû phaân phoái trong pha khí ôû ñaàu vaøo vaø ra cuûa maâm, phaàn
mol
fT _ dieän tích laøm vieäc cuûa maâm, m2, laø dieän tích phaàn maâm ñöôïc khoan loã cuûa
maâm xuyeân loã hoaëc dieän tích boá trí choùp cuûa thaùp maâm choùp.
kmol
m2 .s.kmol
Ko _ heä soá truyeàn khoái cho moät ñôn vò dieän tích maâm,
kmol
Suy ra soá ñôn vò truyeàn khoái cho 1 maâm laø:
y'−y'' K0. fT
n =
=
Δytb
G
Soá ñôn vò truyeàn khoái treân maâm xaùc ñònh phuï thuoäc soá ñôn vò truyeàn khoái trong pha khí
ny vaø pha loûng nx
1 1 m.G 1
=
+
.
n ny
L nx
ny, nx _ ñöôïc xaùc ñònh theo phöông trình thöïc nghieäm.
Chöông 2
25
DuMyLe-Baøi giaûng Quaù trình Hoùa hoïc & Hoùa lyù trong XLMT
Chöông 2
fT
w0y,73
u
ny = 0,01.w0y,32.ΔP .
nx = 0,61.10−4.
.ΔP
x
x
f
Δ Px _ trôû löïc cuûa lôùp chaát loûng treân maâm, Pa
f _ tieát dieän thaùp, m2
wy _ vaän toác khí, m/s
u _ maät ñoä töôùi, m3/(m2.s)
fT _ tieát dieän phaàn laøm vieäc cuûa maâm, m2
2.8.3 Phöông phaùp thöù 3
Phöông phaùp naøy ñöôïc öùng duïng khi coù soá lieäu thöïc nghieäm hoaëc phöông trình tính ñeå
xaùc ñònh chieàu cao töông ñöông He cuûa moät baäc lyù thuyeát thay ñoåi noàng ñoä ñoái vôùi thaùp
ñeäm hoaëc hieäu suaát cuûa thaùp suûi boït.
Phöông trình tính ñoái vôùi thaùp ñeäm:
H = He . NT
Ñoái vôùi thaùp maâm
NT
Ng =
η
NT _ soá baäc lyù thuyeát thay ñoåi noàng ñoä
Ng _ soá baäc thöïc teá thay ñoåi noàng ñoä (soá maâm)
H _ chieàu cao lôùp ñeäm
Soá baäc lyù thuyeát xaùc ñònh baèng ñoà thò:
Chieàu cao töông ñöông moät baäc thay ñoåi noàng ñoä xaùc ñònh theo thöïc nghieäm hoaëc
phöông trình chuaån soá.
Ñoái vôùi quaù trình chöng caát trong thaùp ñeäm ñoái vôùi ñieåm ñaûo pha:
L
⎛
⎜
⎞
⎟
0,2
ln
0,35
⎛
⎞
⎟
⎟
⎠
G
ρx
ρy
mG
⎛ ⎞
⎝
⎠
H = 5,2.d .Re0,2 .
.
.
⎜
⎜ ⎟
e
e
y
⎜
G
L
⎝ ⎠
⎝
1− m.
L
4.Vtb
4.wy .ρy
μy .σ
de =
Rey =
σ
Chöông 2
26
DuMyLe-Baøi giaûng Quaù trình Hoùa hoïc & Hoùa lyù trong XLMT
Chöông 2
Hieäu suaát thaùp coù theå tính theo phöông trình thöïc nghieäm. Ñoái vôùi thaùp chöng caát daïng
maâm choùp:
L
⎛ ⎞
lgη =1,67 + 0,3lg
− 0,25.lg
(
μx.α + 0,3.h
)
⎜ ⎟
l
G
⎝ ⎠
α _ heä soá bay hôi töông ñoái cuûa hoãn hôïp
Chöông 2
27
17 trang
28/04/2022
4720
Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình Quá trình hóa học và hóa lý trong kỹ thuật môi trường - Chương 2, Phần 2: Quá trình hấp thụ", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_qua_trinh_hoa_hoc_va_hoa_ly_trong_ky_thuat_moi_tr.pdf
