quá trình thiết bị truyền khối

LOGO
Môn h cọ
QTTB TRUY N KH IỀ Ố
CH NG 6ƯƠ
LOGO

Các ph ng pháp tách mươ ẩ

Ph ng pháp c h cươ ơ ọ

Ph ng pháp hóa lýươ

Ph ng pháp nhi t ươ ệ

Đ nh nghĩaị
S y là quá trình tách m ra kh i v t li u b ng ph ng pháp nhi tấ ẩ ỏ ậ ệ ằ ươ ệ

S y t nhiênấ ự

S y nhân t oấ ạ

M c đíchụ

gi m kh i l ng c a v t li u (gi m công chuyên ch )ả ố ượ ủ ậ ệ ả ở

tăng đ b n (các v t li u g m s , g ), b o qu n đ c t tộ ề ậ ệ ố ứ ỗ ả ả ượ ố
Ch ng 6ươ
I. Khái Ni mệ

Đ ng l c quá trìnhộ ự
Chênh l ch đ m b m t và trong v t li u, nói cách khác là ệ ộ ẩ ở ề ặ ậ ệ

do chênh l ch áp su t h i riêng ph n c a m b m t v t li u và ệ ấ ơ ầ ủ ẩ ở ề ặ ậ ệ
môi tr ng xung quanh.ườ
B n ch t c a quá trình s y là chuy n l ng n c trong v t ả ấ ủ ấ ể ượ ướ ậ
li u t pha l ng sang pha h i, quá trình chuy n pha này ch x y ra ệ ừ ỏ ơ ể ỉ ả
khi áp su t riêng ph n c a h i n c trên b m t v t li u l n h n ấ ầ ủ ơ ướ ề ặ ậ ệ ớ ơ
áp su t riêng ph n c a h i n c trong môi tr ng không khí xung ấ ầ ủ ơ ướ ườ
quanh.
Do đó, ta ph i nghiên c u c hai m t c a quá trình s y: tĩnh ả ứ ả ặ ủ ấ
l c h c và đ ng l c h c c a quá trình s yự ọ ộ ự ọ ủ ấ
Ch ng 6ươ
I. Khái Ni mệ

Tĩnh l c h c nghiên c u m i quan h gi a các thông s đ u ự ọ ứ ố ệ ữ ố ầ
và cu i c a v t li u s y và tác nhân s y d a theo ph ng trình cân ố ủ ậ ệ ấ ấ ự ươ
b ng v t li u và cân b ng nhi t l ng, t đó ta xác đ nh đ c ằ ậ ệ ằ ệ ượ ừ ị ượ
thành ph n v t li u, l ng tác nhân s y và l ng nhi t c n thi t.ầ ậ ệ ượ ấ ượ ệ ầ ế

Đ ng l c h c nghiên c u quan h gi a s bi n thiên c a đ ộ ự ọ ứ ệ ữ ự ế ủ ộ
m v t li u v i th i gian và các thông s c a quá trình, ví d nh ẩ ậ ệ ớ ờ ố ủ ụ ư
tính ch t và c u trúc c a v t li u, kích th c v t li u, các đi u ấ ấ ủ ậ ệ ướ ậ ệ ề
ki n th y đ ng l c h c c a tác nhân s y… t đó ta xác đ nh đ c ệ ủ ộ ự ọ ủ ấ ừ ị ượ
ch đ s y, t c đ s y và th i gian s y thích h p.ế ộ ấ ố ộ ấ ờ ấ ợ
Ch ng 6ươ
I. Khái Ni mệ

Khái ni mệ

Thông s c a không khí mố ủ ẩ

Đ m tuy t đ iộ ẩ ệ ố


Đ m t ng đ iộ ẩ ươ ố

Hàm mẩ

Hàm nhi t (nhi t l ng riêng)ệ ệ ượ

Nhi t đ đi m s ngệ ộ ể ươ

Nhi t đ b u tệ ộ ầ ướ

Th s yế ấ
Ch ng 6ươ
II. Tĩnh l c h c v s yự ọ ề ấ
1. Khái ni m không khí mệ ẩ

Đ m tuy t đ iộ ẩ ệ ố
Đ m tuy t đ i c a không khí là l ng h i n c ch a trong ộ ẩ ệ ố ủ ượ ơ ướ ứ
1m
3
không khí m hay l ng h i n c trong h n h p không khí ẩ ượ ơ ướ ở ỗ ợ
m, ký hi u là ẩ ệ ρ
h
, kg/m
3

Đ m t ng đ iộ ẩ ươ ố
Đ m t ng đ i c a không khí hay còn g i là đ bão hòa h i ộ ẩ ươ ố ủ ọ ộ ơ
n c là t s gi a l ng h i n c ch a trong 1mướ ỷ ố ữ ượ ơ ướ ứ
3

không khí v i ớ
l ng h i n c trong 1mượ ơ ướ
3
không khí đó đã bão hòa h i n c ơ ướ ở
cùng nhi t đ và áp su t, ký hi u: ệ ộ ấ ệ ϕ

Hàm mẩ
Hàm m c a không khí là l ng h i n c ch a trong 1 kg không ẩ ủ ượ ơ ướ ứ
khí khô, ký hi u: , kg/kg kk khôệ
Ch ng 6ươ
II. Tĩnh l c h c v s yự ọ ề ấ
1. Khái ni m không khí mệ ẩ
Y

Hàm nhi t (nhi t l ng riêng)ệ ệ ượ
Nhi t l ng riêng c a không khí m đ c xác đ nh b ng t ng s ệ ượ ủ ẩ ượ ị ằ ổ ố
nhi t l ng riêng c a không khí khô và h i n c trong h n ệ ượ ủ ơ ướ ở ỗ
h p, ký hi u H (J/kg kkk)ợ ệ

Nhi t đ đi m s ngệ ộ ể ươ
Là nhi t đ mà h n h p không khí m đ t tr ng thái bão hòa h i ệ ộ ỗ ợ ẩ ạ ạ ơ
n c khi làm l nh đ ng hàm m, ký hi u tướ ạ ẳ ẩ ệ
s
Nhi t đ đi m s ng là gi i h n c a quá trình làm l nh không khí ệ ộ ể ươ ớ ạ ủ ạ
m v i hàm m không đ i.ẩ ớ ẩ ổ

Nhi t đ b u khôệ ộ ầ
Nhi t đ đ c nhi t k bình th ng g i là nhi t đ b u khô, ký ệ ộ ọ ở ệ ế ườ ọ ệ ộ ầ
hi u tệ
Ch ng 6ươ

II. Tĩnh l c h c v s yự ọ ề ấ
1. Khái ni m không khí mệ ẩ

Nhi t đ b u tệ ộ ầ ướ
Là nhi t đ mà h n h p không khí m đ t tr ng thái bão hòa ệ ộ ỗ ợ ẩ ạ ạ
h i n c khi làm l nh đ ng hàm nhi t, ký hi u tơ ướ ạ ẳ ệ ệ
ư
Nhi t đ b u t là m t thông s đ c tr ng kh năng c p nhi t ệ ộ ầ ướ ộ ố ặ ư ả ấ ệ
c a không khí đ làm bay h i n c cho đ n khi không khí bão ủ ể ơ ướ ế
hòa h i n c.ơ ướ
Nhi t đ b u t đ c đo b ng nhi t k ệ ộ ầ ướ ượ ằ ệ ế có b c v i t b u ọ ả ướ ở ầ
th y ngân.ủ

Th s yế ấ
Hi u s gi a nhi t đ không khí (nhi t đ b u khô) và nhi t đ ệ ố ữ ệ ộ ệ ộ ầ ệ ộ
b u t, đ c tr ng cho kh năng hút m c a không khí, ký hi u ầ ướ ặ ư ả ẩ ủ ệ
ε ε=t-t
ư
Ch ng 6ươ
II. Tĩnh l c h c v s yự ọ ề ấ
1. Khái ni m không khí mệ ẩ
Ch ng 6ươ
II. Tĩnh l c h c v s yự ọ ề ấ
2. Gi n đ không khí mả ồ ẩ
Ch ng 6ươ
II. Tĩnh l c h c v s yự ọ ề ấ
3. Cân b ng v t li u và năng l ngằ ậ ệ ượ
3.1. S đ nguyên lý c a máy s y b ng không khíơ ồ ủ ấ ằ
Calorife
Đi m ể 0 Đi m ể 1 Đi m ể 2

Phòng s yấ

G
đ
,G
c
: l ng v t li u tr c và sau khi ra kh i máy s y, kg/sượ ậ ệ ướ ỏ ấ

G
k
: l ng v t li u khô tuy t đ i đi qua máy s y, kg/sượ ậ ệ ệ ố ấ

:đ m v t li u tr c khi s y, % kh i l ng v t li u tộ ẩ ậ ệ ướ ấ ố ượ ậ ệ ướ

:đ m v t li u sau khi s y, % kh i l ng v t li u tộ ẩ ậ ệ ấ ố ượ ậ ệ ướ

:đ m v t li u tr c khi s y, % kh i l ng v t li u khôộ ẩ ậ ệ ướ ấ ố ượ ậ ệ

:đ m v t li u sau khi s y, % kh i l ng v t li u khôộ ẩ ậ ệ ấ ố ượ ậ ệ

W- l ng m đ c tách ra kh i v t li u khi qua máy s y, kg/sượ ẩ ượ ỏ ậ ệ ấ

L - l ng không khí khô tuy t đ i đi qua máy s y, kg/sượ ệ ố ấ

:hàm m c a không khí tr c khi đ c đ t nóng, kg/kg kkkẩ ủ ướ ượ ố

: hàm m c a không khí tr c và sau khi s y, kg/kg kkkẩ ủ ướ ấ
Ch ng 6ươ
II. Tĩnh l c h c v s yự ọ ề ấ
3. Cân b ng v t li u và năng l ngằ ậ ệ ượ

3.2. Cân b ng v t li uằ ậ ệ
đ
x
c
x
đ
X
c
X
0
Y
21
,YY
L ng v t li u khô tuy t đ i đi qua máy s yượ ậ ệ ệ ố ấ
Ch ng 6ươ
II. Tĩnh l c h c v s yự ọ ề ấ
3. Cân b ng v t li u và năng l ngằ ậ ệ ượ
3.2. Cân b ng v t li uằ ậ ệ
)1()1(
c
c
đ
đk
xGxGG
−=−=
L ng m tách ra kh i v t li u ượ ẩ ỏ ậ ệ
c
c
đ
đ

đ
cđ
c
x
xx
G
x
xx
GW
−
−
=
−
−
=
11
L ng không khí khô c n thi tượ ầ ế
1202
YY
W
YY
W
L
−
=
−
=
L ng không khí khô c n thi t đ tách 1kg mượ ầ ế ể ẩ
1202
11

YYYY
l
−
=
−
=

Q: nhi t l ng tiêu hao chung cho máy s y, Wệ ượ ấ

Q
s
: nhi t l ng s i nóng không khí caloriphe s i, Wệ ượ ưở ở ưở

Q
b
: nhi t l ng b sung trong phòng s y, Wệ ượ ổ ấ

H
0
,H
1
,H
2
: hàm nhi t c a không khí tr c khi vào caloriphe, sau ệ ủ ướ
khi qua caloriphe và sau khi s y, J/kgấ

t
0
,t
1

, t
2
: nhi t đ không khí tr c và sau khi vào caloriphe, sau khi ệ ộ ướ
qua caloriphe và sau khi s y xong, ấ
o
C

i
0
,i
1
,i
2
: nhi t l ng riêng c a h i n c trong không khí t ng ệ ượ ủ ơ ướ ươ
ng v i nhi t đ tứ ớ ệ ộ
0
,t
1
,t
2
, J/kg

θ
1
,θ
2
- nhi t đ c a v t li u khi vào ra kh i máy s y, ệ ộ ủ ậ ệ ỏ ấ
o
C
Ch ng 6ươ

II. Tĩnh l c h c v s yự ọ ề ấ
3. Cân b ng v t li u và năng l ngằ ậ ệ ượ
3.3. Cân b ng năng l ngằ ượ

C
v1
- nhi t dung riêng c a v t li u s y, j/kg đệ ủ ậ ệ ấ ộ

C
vc
- nhi t dung riêng c a các b ph n v n chuy n trong máy ệ ủ ộ ậ ậ ể
s y, J/kg;ấ

C - nhi t dung riêng c a n c, J/kg đệ ủ ướ ộ

G
vc
- kh i l ng c a b ph n v n chuy n v t li u s y, kg/số ượ ủ ộ ậ ậ ể ậ ệ ấ

t
đ
, t
c
- nhi t đ ban đ u và cu i c a b ph n v n chuy n, ệ ộ ầ ố ủ ộ ậ ậ ể
o
C;

Q
m
- nhi t l ng m t mát trong quá trình s y;ệ ượ ấ ấ

Ch ng 6ươ
II. Tĩnh l c h c v s yự ọ ề ấ
3. Cân b ng v t li u và năng l ngằ ậ ệ ượ
3.3. Cân b ng năng l ngằ ượ
T ng nhi t l ng vào máy s yổ ệ ượ ấ

Nhi t l ng không khí mang vào: LHệ ượ
0

Nhi t l ng do v t li u mang vào: Gệ ượ ậ ệ
2
C
vl
θ
1
+ Wθ
1
C

Nhi t l ng do b ph n v n chuy n mang vào: Gệ ượ ộ ậ ậ ể
vc
C
vc
t
đ

Nhi t l ng do caloriphe chính cung c p: Qệ ượ ấ
s

Nhi t l ng do caloriphe b sung cung c p: Qệ ượ ổ ấ

b
LH
0
+ G
2
C
vl
θ
1
+ Wθ
1
C +G
vc
C
vc
t
đ
+Q
s
+Q
b
Ch ng 6ươ
II. Tĩnh l c h c v s yự ọ ề ấ
3. Cân b ng v t li u và năng l ngằ ậ ệ ượ
3.3. Cân b ng năng l ngằ ượ
T ng nhi t l ng ra máy s yổ ệ ượ ấ

Nhi t l ng do không khi mang ra :LHệ ượ
2


Nhi t l ng do v t li u s y mang ra:Gệ ượ ậ ệ ấ
2
C
v1
θ
2

Nhi t l ng do b ph n v n chuy n mang ra: Gệ ượ ộ ậ ậ ể
vc
C
vc
t
c

Nhi t l ng m t mát:Qệ ượ ấ
m
LH
2
+ G
2
C
vl
θ
2
+ G
vc
C
vc
t
c

+ Q
m

CBNL: Năng l ng vào = Năng l ng raượ ượ
Suy ra: Q
s
+Q
b
= L(H
2
-H
0
)+G
2
C
vl
(θ
2
- θ
1
)+G
vc
C
vc
(t
c
-t
đ
)+Q
m

-Wθ
1
C
Q=Q
s
+Q
b
= L(H
2
–H
0
) + Q
vl
+Q
vc
+ Q
m
- Wθ
1
C
Q
vl
= G
2
C
v1
(θ
2
- θ
1

) - nhi t l ng đun nóng v t li u s yệ ượ ậ ệ ấ
Q
vc
= G
vc
C
vc
(t
c
-t
đ
) - nhi t l ng đun nóng b ph n v t chuy n.ệ ượ ộ ậ ậ ể
Ch ng 6ươ
II. Tĩnh l c h c v s yự ọ ề ấ
3.3. Cân b ng năng l ngằ ượ
Nhi t l ng tiêu hao riêng đ tách 1kg m cho toàn máy s y:ệ ượ ể ẩ ấ
Ch ng 6ươ
II. Tĩnh l c h c v s yự ọ ề ấ
3.3. Cân b ng năng l ngằ ượ
C
QQQ
HHL
QQQ
q
mvcvlbs
102
WWW
)(
WWW
θ

−+++−=+==
Ho c:ặ q = q
s
+q
b
= l(H
2
–H
0
) + q
vl
+q
vc
+q
m
+
θ
1
C
qqqq
Cqqq
YY
HH
qqq
mvcv
mvcvbs
∑=++
−+++
−
−

=+=
1
11
02
02
θ
Thay l t CBVC ta có:ừ
Cq
YY
HH
qqq
bs 1
02
02
θ
−∑+
−
−
=+=
V y:ậ
Nhi t l ng tiêu hao riêng cho calorife:ệ ượ
Ch ng 6ươ
II. Tĩnh l c h c v s yự ọ ề ấ
3.3. Cân b ng năng l ngằ ượ
Đ t:ặ
∆
=q
b
+
θ

1
C –
Σ
q
Suy ra: q
s
= l(H
2
– H
0
) –
∆
Cqq
YY
HH
q
bs 1
02
02
θ
−−∑+
−
−
=
V yậ ∆ chính là nhi t l ng b sung chung tr cho nhi t l ng ệ ượ ổ ừ ệ ượ
t n th t chung do đó ng i ta g i ổ ấ ườ ọ ∆ là nhi t l ng b sung th c tệ ượ ổ ự ế
Trong s y lý thuy t coi các đ i l ng nhi t b sung và nhi t ấ ế ạ ượ ệ ổ ệ
t n th t đ u b ng không ho c nổ ấ ề ằ ặ hi t l ng b sung chung đ bù ệ ượ ổ ủ
nhi t l ng t n th t chungệ ượ ổ ấ ⇒ S y lý thuy t: ấ ế ∆=0
Trong s y th c t , l ng nhi t b sung chung khác v i nhi t ấ ứ ế ượ ệ ổ ớ ệ

l ng t n th t chung ượ ổ ấ ⇒ S y th c t :ấ ự ế ∆≠ 0
Ch ng 6ươ
II. Tĩnh l c h c v s yự ọ ề ấ
3. Cân b ng v t li u và năng l ngằ ậ ệ ượ
3.4. S y lý thuy t và s y th c tấ ế ấ ự ế
M t khác ta ặ có: q
s
= l(H
1
–H
0
) = l(H
2
–H
0
) -
∆
Suy ra:
∆
= l(H
2
–H
1
)
Hay
l
HH
∆
=−
12

Ch ng 6ươ
II. Tĩnh l c h c v s yự ọ ề ấ
3.4. S y lý thuy t và s y th c tấ ế ấ ự ế
V y:ậ

S y lý thuy t: ấ ế ∆=0 ⇒ H
1
=H
2

S y lý thuy t: ấ ế ∆≠ 0 ⇒ H
1
≠ H
2
•
∆>0 ⇔ H
2
> H
1
: Nhi t l ng b sung l n h n nhi t l ng t n ệ ượ ổ ớ ơ ệ ượ ổ
th t chung ấ ⇒ t’
2
>t
2
•
∆<0 ⇔ H
2
< H
1
: Nhi t l ng b sung không đ bù nhi t ệ ượ ổ ủ ệ

l ng t n th t chung ượ ổ ấ ⇒ t’
2
<t
2
Ch ng 6ươ
II. Tĩnh l c h c v s yự ọ ề ấ
3. Cân b ng v t li u và năng l ngằ ậ ệ ượ
3.5. Bi u di n quá trình s y trên đ thể ễ ấ ồ ị

S y lý thuy t: ấ ế
t
2
t
1
t
0
A
B
C
Y
H
H
1
=H
2
Ch ng 6ươ
II. Tĩnh l c h c v s yự ọ ề ấ
3. Cân b ng v t li u và năng l ngằ ậ ệ ượ
3.5. Bi u di n quá trình s y trên đ thể ễ ấ ồ ị


S y th c tấ ự ế
t
1
t
0
A
B
C
2
Y
H
C
C
1
E
E
e
∆<0
∆>0
∆=0
t
2
F
Ch ng 6ươ
II. Tĩnh l c h c v s yự ọ ề ấ
4. Các ph ng th c s yươ ứ ấ
4.1. S y có b sung nhi t trong phòng s yấ ổ ệ ấ
t
2
t’

1
t
0
A
B’
C
Y
H
t
1
B
B”
1
A B’ C
u đi m: gi m đ c nhi t đ c a Ư ể ả ượ ệ ộ ủ
tác nhân s y tr c khi vào phòng s y, ấ ướ ấ
thích h p s y nh ng v t li u không ợ ấ ữ ậ ệ
ch u đ c nhi t đ caoị ượ ệ ộ
Ch ng 6ươ
II. Tĩnh l c h c v s yự ọ ề ấ
4. Các ph ng th c s yươ ứ ấ
4.2. S y có đ t nóng không khí gi a các phòng s yấ ố ữ ấ
t’
1
t
2
t
1
t
0

A
B
B’
B”
B”
’
C
C’
C”
Y
H
u đi m: đ m b o cho quá trình s y Ư ể ả ả ấ
không gi m nhanh nhi t đ trong ả ệ ộ
phòng s y, đ m b o cho ch đ s y ấ ả ả ế ộ ấ
đi u hòa h n, thích h p s y nh ng v t ề ơ ợ ấ ữ ậ
li u không ch u đ c nhi t đ cao, ệ ị ượ ệ ộ
bi n thiên nhi t đ trong phòng s y ế ệ ộ ấ
l n.ớ