Báo cáo thực hành quá trình và thiết bị cơ học

Mục Lục
I. Mục Đích
Mục đích của quá trình sấy là làm giảm khối lượng vật liệu, tăng độ bền và
bảo quản được tốt.
Khảo sát quá trình sấy đối lưu vật liệu là giấy lọc trong thiết bị sấy bằng
không khí được nung nóng nhằm:
• Xác định đường cong sấy :
• Xác định đường cong tốc độ sấy :
• Giá trị độ ẩm tới hạn Wk, tốc độ sấy đẳng tốc N, hệ số sấy K.

II. Cơ Sở Lý Thuyết
Sấy là quá trình làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu bằng nhiệt, nhiệt được cung cấp
cho vật liệu nhờ dẫn nhiệt, đối lưu nhiệt, bức xạ nhiệt…

1. Cơ sở lý thuyết về quá trình sấy
1.1.

Tĩnh lực học quá trình sấy

1.1.1. Các thông số hỗn hợp không khí ẩm
1.1.1.1.

Nhiệt độ

Gồm 3 loại: tK, tƯ, tS.
− tK: Nhiệt độ bầu khô là nhiêt độ của hỗn hợp không khí được xác định bằng nhiệt kế
thông thường.
− tƯ: Nhiêt độ bầu ướt, là nhiệt độ ổn định đạt được khi một lượng nhỏ nước bốc hơi
vào hỗn hợp không khí chưa bão hòa trong điều kiện đoạn nhiệt, đo bằng nhiệt kế
thông thường có bọc vải ướt ở bầu thủy ngân.
− tS: Nhiệt độ điểm sương, nhiệt độ ở trạng thái bão hoa hơi nước.

1.1.1.2.

Độ ẩm

Gồm 3 loại: d, A,
− d: Là độ chứa hơi, là số kg ẩm có trong 1 kg không khí khô của không khí chưa bão
hòa hơi nước (kgẩm/kgkkk).
− A: Là độ ẩm cực đại là số kg ẩm có trong 1 kg không khí khô của không khí bão hòa
hơi


GVHD: Võ Văn Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

− Nước (kgẩm/kgkkk).
− Độ ẩm tương đối hay gọi là độ bão hòa hơi nước = d/A (0% ≤ 100%).
1.1.1.3.

Áp suất

Gồm P, Pbh, Pb, Ph
− P: Áp suất của không khí (mmHg)
− Pbh: Áp suất hơi bão hòa của nước ở cùng nhiệt độ bầu khô (mmHg)
− Pb: Áp suất riêng phần của hơi nước trên bề mặt vật liệu (mmHg)
− Ph: Áp suất riêng phần hơi nước trong tác nhân sấy (mmHg).
 Quan hệ giữa áp suất hơi bão hòa ở nhiệt độ bầu khô, áp suất riêng phần hơi nước
trong tác nhân sấy và độ ẩm tương đối là:
d = 0,622*
1.1.1.4.

Nhiệt lượng H

− H: Là ENTAPI của hỗn hợp không khí ẩm, là nhiệt lượng của hỗn hợp không khí ẩm
trong đó có chứa 1 kg không khí khô (kcal/kgkkk; kj/kgkkk; 1cal = 4,18j).
1.1.2. Giản đồ không khí ẩm ( giản đồ Ramzdim)
 Cách sử dụng
Mô tả:
Gồm 1 bảng hình chữ nhật trên đó có phân bố các đường biểu diễn các thông số
không khí ẩm.
− Đường : là đường cong giới hạn từ = 5% 100%, các thông số của ghi trên đường.
− Đường d: Là đường thẳng đứng, các thông số ghi dưới chân đơn vị là gam
− Đường nhiệt độ (tK, tƯ, tS): Là đường xiên 300 C so với trục hoành, các thông số ghi
trên đường.
− Đường H: Xiên 120 độ so với trục hoành các thông số ghi bên ngoài khung hình chữ
nhật, ghi xiên theo đường.
− Đường áp suất: Là đường xiên 450 C so với trục hoành, các giá trị ghi bên phải.
1.1.3. Hòa trộn hai hỗn hợp không khí ẩm.
Trong quá trình sấy nhiều vì lý do mà ta cần phải hòa trộn hai hay nhiều hỗn hợp
không khí ẩm. Mục đích là làm giảm nhiệt độ tác nhân, trộn thêm hơi nóng, tăng lưu
lượng…

Trang: 2


GVHD: Võ Văn Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

Phương pháp hòa trộn dựa trên đồ thị.

Giả sử trộn hỗn hợp hai loại không khí
+ Không khí 1 có trạng thái A trên giản đồ Ramzimd
+ Không khí 2 có trạng thái B trên giản đồ Ramzimd
Khi trộn A với B được hỗn hợp mới có trạng thái M
dM =
HM =
Trong đó: GA, GB: Lượng không khí khô (kg, kg/s) ở trạng thái A và B
dA, dB: Độ ẩm tuyệt đối của không khí tại A và B (g/kgkkk)
Tính được dM, HM  điểm M trên giản đồ Ramzimd và tra được các thông số còn
lại khác.
Biểu diễn theo sơ đồ thiết bị

Biểu diễn trên giản đồ Ramzimd

Trang: 3


GVHD: Võ Văn Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

1.1.4. Cân bằng vật chất trong thiết bị sấy
1.1.4.1.

Tính độ ẩm của vật liệu

Trong kỹ thuật sấy có 2 khái niệm về độ ẩm vật liệu:
x: Độ ẩm vật liệu trên căn bản vật liệu ướt kgẩm/kgvlư
X: Độ ẩm vật liệu trên căn bản vật liệu khô (kgẩm/kgvlk).
x = (kgẩm/kgvlư)

X = (kgẩm/kgvlk)
Độ ẩm x và X có thể chuyển đổi qua lại
1.1.4.2.

Các phương trình cân bằng vật chất:

− Lượng vật liệu khô tuyệt đối:
LK = L1 (1-x1) = L2 (1-x2)
− Lượng vật liệu trước khi sấy:
L1 = L 2
− Lượng vật liệu sau khi sấy:
L2 = L 1
− Lượng ẩm cần tách trong quá trình sấy:
W = L1 – L2 (kh hay kg/s)
Hay W = L1 = L2
− Lượng không khí khô cần trong quá trình sấy:
G = (kg, kg/s)
Trang: 4


GVHD: Võ Văn Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

− Lượng không khí cần làm bay hơi 1 kg ẩm:
g = = = (kgkkk/kgẩm)
Trong đó:
x1, x2 độ ẩm của vật liệu trước và sau khi sấy tính theo vật liệu ướt.
d0=d1: Độ ẩm tác nhân ban đầu và sau khi đun nóng (không có tách ẩm cũng như
tăng ẩm trong quá trình đun nóng)

d2: Độ ẩm tác nhân ra (sau khi mang hơi ẩm từ vật liệu sấy ra khỏi buồng sấy)
1.1.5. Cân bằng năng lượng
Nhiệt lượng cần thiết làm bay hơi 1 kg ẩm trong quá trình sấy theo lý thuyết:
qc = = g(H2-H0) (kj/kgẩm, kcal/kgẩm)
H B = HC

1.1.6. Các phương thức sấy
1.1.6.1.

Sấy có bổ sung nhiệt trong buồng sấy

Để đơn giản bỏ qua phần nhiệt C.tvld -

Trang: 5


GVHD: Võ Văn Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

Trường hợp 1: đường cong A-B1-C: Sấy không có bổ sung nhiệt trong phòng sấy, chỉ
có bộ phận đốt nóng. Nhiệt độ không khí vào buồng nóng rất cao tB1.
Trường hợp 2: Đường cong A-B2-C: Sấy có bộ phận đốt nóng và có bổ sung nhiệt
trong phòng sấy.
− Bộ phận đốt nóng thi đưa nhiệt độ từ A đến B2, và entapi từ HA đến HB2
− Bộ phận nhiệt bổ sung trong buồng sấy thì không làm nhiệt độ của không khí nóng
hơn nhiệt độ do bộ phận đốt nóng đưa vào nhưng làm cho entapi tăng từ HB2 đến HC
Trường hợp 3: Đường cong A-B3-C: Sấy có bộ phận đốt nóng và có bổ sung nhiệt
trong phòng sấy nhưng nhiệt độ sấy giữ không đổi bằng tC
− Bộ phận đốt nóng thì đưa nhiệt độ từ A đến B3, và entapi từ HA đến HB3

− Bộ phận nhiệt bổ sung trong buồng sấy thì duy trì nhiệt độ do bộ phận đốt nóng đưa
vào = tC và làm cho entapi tăng từ HB3 đến HC
Trường hợp 4: đường cong A-C: Sấy không có bộ phận đốt nóng, chỉ có bổ sung
nhiệt-trong buồng sấy entapi tăng từ HA đến HC, nhiệt độ sấy nhỏ nhất trong quá
trình sấy nhiệt độ ra lớn nhất cũng chỉ bằng tC
Nhận xét: trong các trường hợp sấy nếu tốc độ bay hơi và lượng ẩm bay ra vẫn như
nhau thi chọn nhiệt độ sấy nhỏ tốt cho quá trình sấy nông sản
Quá trình sấy tốt cho nông sản thực phẩm theo thứ tự ưu tiên trường hợp 4-3-2-1.
Tuy nhiên điều khiển quá trình thì khó theo thứ tự khó nhất là trường hợp 4-3-2-1
1.1.6.2.

Sấy có đốt nóng giữa chừng

Trang: 6


GVHD: Võ Văn Sim

1.1.6.3.

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

Sấy hồi lưu một phần khí thải

Không khí tại A được nung nóng lên B1 và được sấy xuống C xả ra một phần còn
một phần hồi lưu trở lại trộn với A được trạng thái M và qua caloriphe lên đến nhiệt
độ sấy tB1 rồi lại về C
Nhận xét:
− Phương pháp này có thể điều chỉnh được độ ẩm của không khí và tiết kiệm được
năng lượng, giữ được nhiệt độ thấp.

Trang: 7


GVHD: Võ Văn Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

− Một số máy sấy có hồi lưu khí thải một phần nhưng có bộ điều chỉnh nhiệt độ theo
nhiệt độ cài đặt trước và không cài lại nhiệt độ thì nhiệt độ sấy không đổi cho dù có
hay không có hồi lưu. ở đây ta muốn nói rằng khi sấy, ta nâng nhiệt độ lên t B sấy
xuống C hồi lưu lần 1 trộn với không khí ở A được trạng thái M. từ M đến lúc đó ta
không cần nâng lên nhiệt độ cao như ban đầu (tB) nữa mà hạ nhiệt độ cài đặt xuống
tB1 thì độ ẩm tuyệt đối cũng tăng từ d1 đến d2 và vẫn thực hiện được quá trình sấy.
Đường cong sấy bây giờ là A-M-B1-C
− Các quá trình sấy hồi lưu đều tiết kiện được năng lượng trong cùng một khoảng thời
gian. Tuy nhiên thời gian sấy dài hơn khi không hồi lưu vì độ ẩm tương đối tăng.
1.2.

Động học quá trình sấy

1.2.1. Các định nghĩa
Tốc độ sấy: Là lượng ẩm bay hơi trên 1 m2 vật liệu sấy trong một đơn vị thời gian.
Thời gian sấy: Là thời gian bắt đầu đun nóng vật liệu đến khi vật liệu đạt độ ẩm cần
thiết (độ ẩm bảo quản, hoặc độ ẩm nào đó).
1.2.2. Các giai đoạn sấy
Người ta chia các quá trình sấy ra làm các giai đoạn:
Giai đoạn tăng tốc: giai đoạn nung nóng vật liệu nhiệt độ vật liệu tăng lượng ẩm bay
hơi chậm.
Giai đoạn sấy đẳng tốc: Là giai đoạn vật liệu sấy bay hơi đều (tốc độ không đổi) theo

thời gian nhiệt độ vật liệu sấy không tăng và nhiệt độ vật liệu ướt.
Giai đoạn giảm tốc: Nhiệt độ vật liệu sấy tăng lượng ẩm bay hơi chậm dần.
1.2.3. Tính tốc độ sấy
Tốc độ sấy ký hiệu là N
N = hay dW = S.Ndt
 =
 W2 – W1 = S.N.(t2-t1)
 N = (kgẩm/m2.h)
W1, W2: là lượng ẩm bay ra ở thời điểm 1 và 2
t1, t2: là thời gian sấy từ giai đoạn 1 tới giai đoạn 2
Thời điểm mới bắt đầu sấy lượng ẩm bay ra là 0 (kg)
Giai đoạn tăng tốc:
Trang: 8


GVHD: Võ Văn Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

NTT =
Giai đoạn đẳng tốc:
NĐT =
Giai đoạn giảm tốc:
NGT =
1.2.4. Tính thời gian sấy
Thời gian sấy tính toán lý thuyết của từng giai đoạn được tính bằng công thức
t=
1.2.5. Giản đồ sấy:

2. Thiết bị sấy:

Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp sấy khác nhau nên có nhiều kiểu thiết bị sấy
khác nhau, vì vậy có nhiều cách phân loại thiết bị sấy như nhau:
Dựa vào tác nhân sấy:
− Thiết bị sấy bằng không khí hoặc thiết bị sấy bằng khói lò, ngoài ra còn có các thiết
bị sấy bằng phương pháp đặc biệt như sấy thăng hoa, sấy bằng tia hồng ngoại hay
bằng dòng điện cao tần.
Dựa vào áp suất lam việc:
− Thiết bị sấy chân không, thiết bị sấy ở áp suất thường.
Dựa vào phương thức làm việc
− Sấy lien tục hay sấy gián đoạn
Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy
− Thiết bị sấy tiếp xúc, thiết bị sấy đối lưu, thiết bị sấy bức xạ
Trang: 9


GVHD: Võ Văn Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

Dựa vào cấu tạo thiết bị
− Phòng sấy, hầm sấy, sấy bang tải, sấy trục, sấy thùng quay,sấy phun, sấy tầng sôi
Dựa vào chiều tác động của tác nhân sấy và vật liệu sấy. Cùng chiều, nghịch chiều và
giao chiều.

3. Các bước tiến hành thí nghiệm
• Mở nắp phòng kiểm tra cân (mở chốt khóa cân) xem cân co nhạy không ghi chỉ số
ban đầu trên cân.
• Chon 1 tờ giấy lọc đo kích thước cắt làm 4.
• Cân khối lượng 4 tờ giấy này ghi nhận kết quả G0 (g)
• Thấm nước đều không vượt quá ướt hoặc quá khô, để 1 lúc ben ngoài cho thấm đều,

cân lại.
• Đặt tờ giấy lọc vào phòng sấy, ghi nhận kết quả trên cân G1, đóng cửa sấy lại.
• Đổ nước vào 2 cốc phía sau máy sấy, giữ cho mực nước không đổi.
• Ấn nút, dò đặt chế độ sấy ở 500C.
• Mở công tắt tổng, mở quạt, mở cửa xả và cửa hút không khí. Đóng van chặn không
hồi lưu.
• Mở công tắt đốt nóng điện trở thứ nhất.
• Sau 5 phút ghi lại kết quả trên cân, đồng thời đọc kết quả nhiệt độ bầu ướt (tƯ) nhiệt
độ bầu khô (tK) (vào và ra) trên bảng điện.
• Khi chỉ số trên cân không đổi (vật liệu đã khô) ta dừng thí nghiệm.
-

Tắt điện trở trước tắt quạt sau, đồng thời mở nắp phòng sấy lấy giấy lọc ra chuẩn bị
làm lại thí nghiệm khác (làm thêm thí nghiệm khác tương tự thí nghiệm trên nhưng
đặt ở chế độ sấy 600C).

4. Kết quả thí nghiệm
i
1
2
3
4
5
6
7
8

T(phút)
0
5

10
15
20
25
30
35

Tkv
50
50
50
50
50
50
50
50

Tưv
45
45
45
45
45
45
45
45

TKr
49
49

49
49
49
49
49
49

TƯr
44
44
44
44
44
44
44
44

G(g)
G1= 1120
G2= 1095
G3= 1080
G4= 1060
G5= 1050
G6= 1035
G7= 1025
G8= 1020
Trang: 10


GVHD: Võ Văn Sim

9
1
0
1
1
1
2
1
3
1
4
0

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

40
45

50
50

45
45

49
49

44
44

G9= 1010
G10=1005

50

50

45

49

44

G11=995

55

50

45

49

44

G12=980

60

50

45

49

44

G13=970

65

50

45

49

44

G14=960

70

50

45

49

44

G15=955

III. Tính Toán Thí Nghiệm
1. Theo thực nghiệm
 Độ ẩm của vật liệu: Wi = × 100% (% kg ẩm/ kg vật liệu khô)
W1 =
W2 = 14.66
W3 =
W4 =
W5 =
W6 =
W7 =
W8 =
W9 =
W10 =
W11 =
W12 =
W13 =
W14 =
 Tốc độ sấy: Ni+1 = (%h) (với = = 0.083)
N2 =
N3 =
N4 =

Trang: 11


GVHD: Võ Văn Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

N5 =
N6 =
N7 =
N8 =
N9 =
N10 =
N11 = 12.627
N12 =
N13 =
N14 =
 Số liệu xử lí được trình bày thành bảng như sau:

i
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

T
phút
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65

Gi
(g)

Wi
(%)

1120
1095
1080
1060
1050
1035
1025

1020
1010
1005
995
980
970
960

17.277
14.660
13.089
10.994
9.948
8.377
7.330
6.806
5.759
5.236
4.188
2.618
1.571
0.524

N=
dw/dt
(%h)
31.404
18.93
25.24
12.602

18.92
12.614
6.313
12.614
6.313
12.627
18.916
12.614
12.614

Tk
tb

Tư
tb

49.5
49.5
49.5
49.5
49.5
49.5
49.5
49.5
49.5
49.5
49.5
49.5
49.5
49.5

44.5
44.5
44.5
44.5
44.5
44.5
44.5
44.5
44.5
44.5
44.5
44.5
44.5
44.5

Pb
(mmHg
)
70
70
70
70
70
70
70
70
70
70
70

70
70
70

Ph
(mmHg
)
68
68
68
68
68
68
68
68
68
68
68
68
68
68

2. Theo lí thuyết
Diện tích bề mặt giấy lọc: (ta có chiều dài khăn là 31cm, chiều rộng khăn là 15cm)
F = d.r.4 = 0.31×0.15×4 = 0.186 (m2)
Cường độ ẩm: (là khả năng bay hơi ẩm từ bề mặt thoáng)
Jm = .(Pb (TB) – Ph (TB)).
= 0.0507.(70 – 68).

Trang: 12

GVHD: Võ Văn Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

= 0.101 (kg/m2.h)
Trong đó:
• B: áp suất trong phòng sấy B = 760 mmHg
•
m

: hệ số trao đổi ẩm tính theo chênh lệch áp suất (kg/m2.h.mmHg)

m

= 0.0229 + 0.0174.Vk
= 0.0229 + 0.0174.1,6
=0.0507
•

V
k

= 1,6 (m/s): tốc độ khí trong phòng sấy

Tốc độ sấy đẳng tốc: G0 = 955g = 0.955kg
Nđt = 100. Jm.
= 100. 0,101.
= 1.967 (%h)

Độ ẩm tới hạn:
Wth = +
= + 3 = 12.598 %
Trong đó:
• W1: độ ẩm ban đầu trước khi đem sấy (%)
• Wc = 3% : độ ẩm cân bằng
Thời gian sấy:
 Thời gian sấy đẳng tốc:
T1 = = = 2,379 (h)
 Thời gian sấy giảm tốc:
T2 = ×ln
Với: Wcuối là độ ẩm cuối của quá trình sấy
Do Wcuối = 0524 < Wc = 3 nên không có thời gian sấy giảm tốc
Suy ra : TSấy = T1 = 2,379 (h)
Lập bảng so sánh:
Thực nghiệm
Lí thuyết

W
Wtb = 7.74
Wth = 12.598

N
Ntb = 15.517
Nđt = 1.967

T
70 phút
142,74 phút

Sai số: (%) sai số = ×100%
Trang: 13


GVHD: Võ Văn Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

3. Vẽ đồ thị
 Đồ thị đường cong sấy (W-T):

 Đồ thị đường cong tốc độ sấy ( N-W):

4. Bàn luận
 Các nguyên nhân tạo nên sự khác biệt giữa quá trình sấy lý thuyết và sấy thực
tế:
Nguyên nhân tạo nên sự khác biệt giữa quá trình sấy lý thuyết và sấy thực tế là do
quá trình sấy lý thuyết thì xem nhiệt lượng bổ sung trong quá trình sấy bằng với nhiệt
lượng tổn thất trong quá trình sấy. Trong quá trình sấy thực tế thì nhiệt lượng bổ sung
khác nhiệt lượng tổn thất.
Hàm nhiệt của không khí sau khi ra khỏi thiết bị của quá trình sấy thực tế mỗi
trường hợp có những yếu tố gây sai số khác nhau
 Sự khác nhau giữa nhiệt lượng cần gia nhiệt của quá trình sấy lý thuyết và sấy
thực tế:
So với thực tế ta đã bỏ qua giai đoạn đun nóng do nó quá nhỏ nên lượng nhiệt so
với lý thuyết có sai lệch.
Trong quá trình sấy ta nhân thấy nhiệt độ tăng thì tốc độ sấy cũng tăng theo và
thời gian giảm xuống, tốc độ dòng khí được cố định nên không ảnh hưởng.
 Một số ứng dụng của quá trình sấy trong thực tế:
Trong thực tế, đặc biệt trong các ngành công nghệ hóa chất và trong công nghệ

thực phẩm thì quá trình sấy rất quan trọng. Bên cạnh đó, trong công nghệ nghiên cứu thì
sấy là thao tác không thể thiếu để khử trùng dụng cụ, ngoài ra sấy dùng để sấy khô rau
quả, thực phẩm, giảm khối lượng để dễ dàng vận chuyển và bảo quản, tăng độ bền cho đồ
gốm, sứ...
Sấy để tách nước ra khỏi nguyên liệu, để giảm hoạt độ nước nhằm bảo quản sản
phẩm, và dùng để chuẩn bị cho quá trình than hóa, tro hóa.

Trang: 14


GVHD: Võ Văn Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

Trang: 15


GVHD: Võ Văn Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

BÀI 2: CỘT CHÊM
I Mục Đích
Khảo sát đặc tính động lực học lưu chất và khản năng hoạt động của cột chêm
bắng cách xác định:
Ảnh hưởng của vận tốc dòng khí và lỏng lên tổn thất áp suất (độ giảm áp) khi đi
qua cột.
Sự biến đổi của hệ số ma sát cột khô fck theo chuẩn số Reynolds (Re) của dòng khí
và suy ra các hệ số thực nghiệm.
Sự biến đổi của thừa số liên hệ giữa độ giảm áp của dòng khí qua cột khô va cột

ướt theo vận tốc dòng lỏng.
Giản đồ giới hạn khả năng hoạt động của cột (giản đồ ngập lụt và gia trọng).

IV.
1.

Cơ Sở Lý Thuyết
Khái niệm quá trình hấp thụ (hấp thu)
Quá trình hấp thu là quá trình cho một hỗn hợp khí tiếp xúc với dung môi lỏng

nhằm mục đích hòa tan chọn lọc một hay nhiều cấu tử của hỗn hợp khí để tạo nên một
dung dịch các cấu tử trong chất lỏng, pha khí sau hấp thu gọi là khí sạch, pha lỏng sau
hấp thu gọi là dung dịch sau hấp thu.
Vậy quá trình hấp thu là quá trình truyền vận cấu tử vật chất pha khí vào pha lỏng,
nên quá trình xẩy ra theo chiều ngược lại, nghĩa là truyền vận cấu tử từ pha lỏng sang pha
khí, ta có quá trình nhả hấp thu.
Mục đích của quá trình hấp thu là hòa tan chọn lọc một số cấu tử.

2.

Ứng dụng của quá trình hấp thu

- Công nghệ thực phẩm
-Công nghệ hóa học
-Công nghệ sinh học
-Kỹ thuật môi trường
-Nghành công nghệ dầu khí

3. Phương pháp lựa chọn dung môi hấp thu
Khi lựa chọn dung môi hấp thu người ta dựa vào các tính chất sau:

Trang: 16


GVHD: Võ Văn Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

 Độ hòa tan chọn lọc
Đây là những tính chất chủ yếu của dung môi, là tính chất chỉ hòa tan tốt những cấu
tử cần tách ra khỏi hỗn hợp mà không hòa tan các cấu tử còn lại hoặc hòa tan không đáng
kể. Tổng quát, dung môi và dung chất có bản chất tương tự nhau thì cho độ hòa tan tốt.
Dung môi và dung chất tạo nên phản ứng hóa học thì làm tang độ bền hòa tan lên rất
nhiều, nhưng nếu dung môi được thu hồi để dung lại thì phản ứng phải có tính hoàn
nguyễn.
Dung môi nên có áp suất hơi thấp vì pha khí sau quá trình hấp thu sẽ bảo hòa dung
môi do đó dung môi bị mất.
 Tính ăn mòn của dung môi
Dung môi nên có tính ăn mòn thấp để vật liệu chế tạo thiết bị dễ tìm và rẻ tiền.
 Chi phí
Dung môi dễ tìm và rẻ tiền để sự thất thoát không tốn kém nhiều.
 Độ nhớt
Dung môi có độ nhớt thấp sẽ tang tốc độ hấp thu, cải thiện điều kiện ngập lụt trong
tháp hấp thu, độ giảm áp thấp và truyền nhiệt tốt.
 Các tính chất khác
Dung môi nên có nhiệt dung riêng thấp để ít tốn nhiệt khi hoàn nguyễn dung môi,
nhiệt độ đóng rắn thấp để tránh hiện tượng đóng rắn làm tắc thiết bị, không tạo kết tủa
không độc.
Trong thực tế, không một dung môi nào đáp ứng được tất cả các tính chất trên, do đó
khi chọn phải dựa vào những điều kiện cụ thể khi thực hiện quá trình hấp thu. Dù sao tính
chất thứ nhất cũng không thể thiếu được trong bất cứ trường hợp nào.

4. Phương pháp hấp thu:
Có 2 phương pháp hấp thu nghịch dòng và hấp thu xuôi dòng ta chỉ xét hấp thu nghịch
dòng.
 Hấp thu nghịch dòng
Pha khí là hỗn hợp khí G vào chứa nhiều chất:
Trong đó :
- Các chất trơ Gtr ( không hấp thu vào lỏng)
- Chất hấp thu vào lỏng gọi là cấu tử A
Trang: 17


GVHD: Võ Văn Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

Pha lỏng:
-

Lượng dung môi gọi là L

-

Lượng cấu tử A đã có sẵn trong pha lỏng L

-

Lượng dung môi trơ là Lư là lượng dung môi tổng cộng L trừ đi cấu tử A.

5. Một số định nghĩa

Phần mol của câu tử I là số mol ( suất lượng mol ) của cấu tử I chia cho tổng số
mol hỗn hợp ( suất lượng mol hỗn hợp ).
Phần mol khối lượng của cấu tử i là khối lượng ( suất lượng khối lượng) của cấu
tử I chia cho tổng khối lượng hỗn hợp (suất lượng khối lượng hỗn hợp )
Tỉ số mol của cấu tử I là số mol (suất lượng mol) của cấu tử I chia cho tổng số mol
(suất lượng mol) trừ đi số mol (suất lượng mol) của i.
Các đơn vị:
Suất lượng mol : mol/h; (kmol/h.m2); (mol/h.m2).
Suất lượng khối lượng: kg/h; (kg/h.m2); (g/h.m2).
Phần mol và tỉ số mol không có đơn vi

6. Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất lên quá trình hấp thu
Nhiệt độ và áp suất là những yếu tố có ảnh hưởng quan trọng lên quá trình hấp
thu. Chúng ảnh hưởng lên trạng thái cân bằng và động lực của quá trình.
Nếu nhiệt độ tang thì giá trị của hệ số của định luật Henry tăng, đường cân bằng sẽ
chuyển dịch về trục tung, động lực truyền khối sẽ giảm. nếu tăng nhiệt độ lên một giới
hạn nào đó thì không những động lực truyền khối giảm mà ngay cả quá trình cũng không
thực hiện được. Mặt khác khi nhiệt độ tăng cao cũng ảnh hưởng không tốt vì độ nhớt của
dung môi giảm (có lợi đối với trường hợp trở lực khuếch tán nằm chủ yếu trong pha
lỏng).
Thiết bị hấp thu
Trong công nghiệp, thực tế sản xuất người ta có thể dung nhiều loại thiết bị khác
nhau để thực hiện quá trình hấp thu. Tuy nhiên yêu cầu cơ bản của thiết bị vẫn là diện
tích bề mặt tiếp xúc pha phải lớn để tăng hiệu suất của quá trình hấp thu. Bài thí nghiệm
này ta xét loại tháp hấp thu là tháp đệm (cột chêm).

7. Sơ đồ thiết bị

Trang: 18

GVHD: Võ Văn Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

V. Kết Quả Thí Nghiệm
1. Từ thí nghiêm ta có bảng số liệu
• Bảng số liệu cột khô
L = 0 (l/p)
Hàng
1
2
3
4
5

V (fit3/p)
1
2
3
4
5

PCK(cmH2O)
Số lớn
39.6
39.9
40.5
41.5
42.8

Số nhỏ
39.4
39.1
38.5
37.5
36.2

Trang: 19


GVHD: Võ Văn Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

Bảng số liệu cột ướt
L= 4 (l/p)
Hàng

V (fit3/p)

1
2
3
4
5
L = 5 (l/p)

1
2

3
4
5

Hàng

V (fit3/p)

1
2
3
4
5

1
2
3
4
5

PCƯcmH2O)
Số lớn
40.1
40.3
41.0
41.9
44.0

Số nhỏ
38.9

38.7
38.0
37.1
35.0

PCƯcmH2O)
Số lớn
39.9
40.1
41.2
42.8
44.1

Số nhỏ
39.1
38.9
37.8
36.2
34.9

PCƯcmH2O)
Số lớn
40.1
40.8
41.9
43.6
46.1

Số nhỏ
39.9

38.2
37.1
35.4
32.9

L = 6 (l/p)
Hàng

V (fit3/p)

1
2
3
4
5

1
2
3
4
5

Trang: 20


GVHD: Võ Văn Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

L = 7 (l/p)

Hàng
1
2
3
4
5

V (fit3/p)
1
2
3
4
5

PCƯcmH2O)
Số lớn
40.1
41.4
42.8
44.8
48.4

Số nhỏ
38.9
37.6
36.2
34.2
30.6

PCƯcmH2O)

Số lớn
41.2
42.6
46.4
48.4

Số nhỏ
37.8
36.4
33.6
30.6

PCƯcmH2O)
Số lớn
40.7
41.1
44.1
47.2

Số nhỏ
38.2
37.9
34.9
31.8

L = 8 (l/p)
Hàng
1
2
3

4
5

V (fit3/p)
1
2
3
4
5

L = 9 (l/p)
Hàng

V (fit3/p)

1
2
3
4
5

1
2
3
4
5

Trang: 21

GVHD: Võ Văn Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

2. Tính toán kết quả
Ta đổi V (fit3/phút)
1 fit3/phút = 2.83 * 10-2 m3/phút = (m3/s)
Tương tự :
2 fit3/phút = (m3/s) 9.43*10-4
Tính G
Cột khô đang vận hành ở nhiệt độ C hay K
Ở đó kk=1.095 (kg/m3),

= 1.9558*10-5

G = = = 0,1125
Tong đó : S =*d2* = 0.00495
Tính : PCK
PCK=(số lớn –số nhỏ)*10*9.81=(39.6-39.4)*10*9.81=19.62
= =27.25
Tính Re
Re = = = 933.18
Tính fCK :
fCK = = 0.9678

Trang: 22


GVHD: Võ Văn Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

Ta có bảng xử lý cột khô:
i

V(m3/s)

G

PCK

1

0.00047
2
0.00094
3
0.00141
6
0.00188
8
0.00236

0.112
5
0.224
9
0.337
6
0.450

2
0.562
7

19.62

2
3
4
5

Log(

LogG

Re

fCK

Log fCK

27.25

1.435

-0.9488

933.18

0.9678

-0.0142

78.48

109.01

2.037

-0.648

1865.5306

0.8624

-0.0744

196.2

272.52

2.435

-0.4715

2800.3697

0.7769

-0.1069

392.4

545.21

2.736

-0.3466

3734.3792

0.7334

-0.1347

647.46

899.25

2.954

-0.2497

4667.5593

0.7014

-0.154

Tính toán bảng cột ướt:

Từ bảng số liệu của cột ướt ta tính cho hàng đầu tiên trong bảng
 Tính G
Cột ướt đang vận hành ở 300C hay 303k (độ Kelvin )
Ở đó cư =1,1663(kg/m3); µ=1,8638.10-5(kg/m.s)
G=cu ==0.1199 (kg/m2.s)
cư

=(40,1-38,9).10.9,81=117,72 (N/m2.m)

cư

/Z=163,5 (N/m2.m)
 Tính : = ==6

Tính f cư=.f ck=6.0,9678=5.8068
Làm tương tự ta có bảng xử lý số liệu cột ướt như sau:

Trang: 23


GVHD: Võ Văn Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

L=4
I

V(m3/s)

G

Pcư

1

0.00047
2
0.00094
3
0.00141
6
0.00188
8
0.00236

0.1199

117.72

0.2395

2
3
4
5

Log(

LogG

Re

fCư

logfCư

Log
Re

163.50

2.214

-0.9212

994.5626

5.8068

0.7639

2.997

156.96

218.01

2.338

-0.6207

1986.6367

1.6852

0,2267

3.298

0.3596

294.2

408.75

2.661

-0.4442

2982.8582

1.165

0.0663

3.474

0.4795

470.88

654.01

2.816

-0.3192

3977,4208

0.880

-0.0555

3.599

0.5994

882.9

1226.2
5

3.089

-0.2223

4971,7546

0.9565

-0.0139

3.696

Log(

LogG

Re

fCư

logfCư

Log
Re

L =5
i

V(m3/s)

G

Pcư

1

0.00047
2

0.00094
3
0.00141
6
0.00188
8
0.00236

0.1199

78.48

109.01

2.037

-0.9212

994.5626

3.8712

0.5878

2.997

0.2395

117.72

163.51

2.214

-0.6207

1986.6367

1.2639

0.1017

3.298

0.3596

333.54

463.25

2.666

-0.4442

2982.8582

1.3207

1.1208

3.474

0.4795

647.46

899.25

2.949

-0.3192

3977,4208

1.2101

0.0828

3.599

0.5994

902.52

1253.5

3.098

-0.2223

4971,7546

0.9777

-0.0098

3.696

Log(

LogG

Re

fCư

logfCư

Log
Re

2
3
4
5

L =6
i

V(m3/s)

G

Pcư

1

0.00047
2
0.00094
3
0.00141
6
0.00188
8
0.00236

0.1199

19.62

27.25

1.435

-0.9212

994.56

0.9678

-0.0142

2.997

0.2395

255.6

354.25

2.549

-0.6207

1986.63

2.7384

0.4375

3.298

0.3596

470.98

654

2.816

-0.4442

2982.85

1.8646

0.2706

3.474

0.4795

804.42

1117.25

3.048

-0.3192

3977.42

1.5044

0.1774

3.599

0.5994

1294.92

1798.5

3.255

-0.2223

4971.75

1.4028

0.147

3.696

2
3
4
5

Trang: 24


GVHD: Võ Văn Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

L =7

i

V(m3/s)

G

Pcư

1

0.000472

0.1199

117.72

2

0.000943

0.2395

3

0.001416

4
5

Log(

LogG

Re

fCư

logfCư

Log
Re

163.5

2.214

-0.9212

994.56

1.2639

0.1017

2.997

372.78

517.75

2.714

-0.6207

1986.63

4.0024

0.6023

3.298

0.3596

647.46

899.25

2.954

-0.4442

2982.85

2.5638

0.4089

3.474

0.001888

0.4795

1039.86

1444.25

3.159

-0.3192

3977,42

1.9435

0.2886

3.599

0.00236

0.5994

1746.18

2425.25

3.385

-0.2223

4971,75

1.8946

0.2775

3.696

L=8
I

V(m3/s)

G

Pcư

1

0.000472

333.54

2

0.000943

3

0.001416

4

0.001888

0.119
9
0.239
5
0.359
6
0.479
5

Log(

LogG

Re

fCư

logfCư

Log
Re

463.25

2.666

-0.9212

994.5626

16.453

1.2162

2.997

608.22

844.75

2.927

-0.6207

1986.6367

6.53

0.8149

3.298

1255.6

8
1746.1
8

1744

23.24
2

-0.4442

2982.8582

4.9722

0.6965

3.474

-0.3192

3977,4208

3.2636

0.5137

3.599

2425.25

L=9
I

V(m3/s)

G

Pcư

1

0.00047
2
0.00094
3
0.00141
6
0.00188
8

0.1199

245.25

0.2395
.
0.3596
0.4795

2
3
4

Log(

LogG

Re

fCư

logfCư

Log
Re

340.625

2.532

-0.9212

2.997

436

2.639

-0.6207

12.097
5
3.3704

1.0827

313.92

0.5277

3.298

902.52

1253.5

3.098

-0.4442

3.5737

0.5531

3.474

1510.74

2098.25

3.322

-0.3192

994.5
626
1986.
6367
2982.
8582
3977,
4208

2.8236

0.4508

3.599

Tính toán bảng ngập lụt:

Trang: 25