Chương 4.Truyền khối giữa hai pha

3/4/2013

Chương 4.
Truyền khối giữa hai pha

Truyền khối xuyên pha
„
„
„
„

Khái niệm
Động lực - cân bằng
Cơ chế
Tốc độ quá trình

1


3/4/2013

Truyền khối xuyên pha
Khái niệm
Truyền khối xuyên pha là sự dịch chuyển vật chất từ
pha này sang pha khác thông qua sự tiếp xúc pha.
„ Ví dụ.
9 Chưng cất, hấp thu
9 Trích ly
9 Sấy
„

Truyền khối xuyên pha

2


3/4/2013

Truyền khối xuyên pha

Cơ cấu TK xuyên pha :
5 giai đoạn

3


3/4/2013

Cơ chế TK xuyên pha
„
„

Khuếch tán
Đối lưu

Động lực QTTK xuyên pha

4


3/4/2013

Cân bằng QTTK xuyên pha
Nồng độ các
cấu tử tại bề
mặt tiếp xúc
pha đạt cân
bằng
g theo
quy luật
chung

Cân bằng pha
Φy , yA

Nồngg độ
ộ cân bằngg :
nồng độ lớn nhất của cấu
tử A mà pha Φx có thể
chứa được trong điều
kiện nhất định

Φx, xA =0
t=0

y* = f(x) hoặc
x*= f (y)

Φy

yA

x*A
Φx
Cân bằng

y < y*: A di chuyển từ Φx vào Φy
y > y*: A di chuyển từ Φy vào Φx

5


3/4/2013

Các định luật cân bằng pha
„

Định
ị luật
ậ Henryy

Áp suất riêng phần p của khí trên bề mặt chất lỏng tỷ
lệ với nồng độ phân mol của nó trong dung dịch
pi = H.xi ; H =const hay H thay đổi theo nồng độ
y* là nồng độ cân bằng của cấu tử i trong hỗn hợp khí
và áp suất tổng của hệ là P
pi = yi*.P
→yi*=(H/P).xi = m.xi
Đường biểu diễn y*=mx gọi là đường cân bằng

Các định luật cân bằng pha

„

Định luật Raoul

Áp suất riêng phần của cấu tử i trên dung dịch (pi) bằng tích
áp suất hơi bão hòa của cấu tử đó (ở cùng nồng độ; pibh) và
nồng độ phân mol của nó trong dung dịch.

Với pi = yi*.P →
Định luật Dalton:

yi*=(pibh/P).xi
n

P = ∑ pi ⇒ P = p1bh x + p2bh (1 − x)
i =1

yi* =

p1bh x
;
p .x + p2bh (1 − x)
bh
1

⇒ yi* =

α=

p1bh

p2bh

: Độ bay hơi tương đối.

αx
1 + x(α − 1)

6


3/4/2013

Động học quá trình TK
Khái niệm
Động học quá trình truyền khối khảo sát mối quan hệ
giữa sự biến thiên nồng độ dung chất theo thời
gian và các thông số của quá trình: tính chất, cấu
trúc của vật chất… điều kiện thủy động lực của
dòng lưu chất…
chất
„ Mục đích
Xác định tốc độ truyền khối, thời gian truyền khối
„

Động học quá trình TK
„

Phương trình tốc độ truyền khối

Vận tốc TK = hệ số TK x động lực TK

= động lực quá trình / trở lực TK
Hệ số truyền
y khối là lượng
g vật chất truyền
y q
qua 1 đơn vị
diện tích bề mặt tiếp xúc pha trong một đơn vị thời gian
khi sai biệt nồng độ là 1 đơn vị

7


3/4/2013

Động học quá trình TK
„

Phương trình tốc độ truyền khối
N = K . ΔC= ΔC

Truyền khối trong 1 pha: (Fick)

N= DAB(CA1 - CA2) = kC(C*A – CA)
Truyền
ề khối
ố xuyên pha

NA = Ky (yA – yA*) = Kx (xA* – xA)

Hệ số truyền khối tổng quát

Theo pha khí

Theo pha lỏng

Hệ số trở lực truyền khối

8


3/4/2013

Trở lực truyền khối

Ví dụ 4.2 trang 81
„

Quá trình hấp thu NH3 trong thiết bị truyền khối có hệ số
truyền khối theo pha khí Ky = 1 kmol/h.m2.at. Vào cùng
một một thời điểm, người ta đo được tại một vị trí trong
pha khí có nồng độ 8% mol NH3, và nồng độ NH3 trong
pha lỏng CA = 0,065 kmol/m3. Nhiệt độ 20oC, áp suất 1
atm. 85% trở lực truyền khối nằm trong pha khí. Hằng số
-3 atm/(kmol/m
3)
Henryy H =9,28.10
,
(
). Tính hệệ số truyền
y khối
trong mỗi pha và nồng độ NH3 trong mỗi pha tại diện tích

tiếp xúc pha.

9


3/4/2013

Phương trình đường làm việc
Ph ơ trình
Phương
t ì hđ
đường
ờ là
làm việc
iệ

yA – yA* = - Kx/Ky (xA – xA*)

yA = - Kx/Ky . xA + (yA* + Kx/Ky . xA*)

10