Truyền khối - chương 1

Chương 1

KIẾN THỨC CƠ BẢN

1


1. 1 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI

Quá trình di chuyển vật chất từ pha này sang
pha khác khi hai pha tiếp xúc trực tiếp với nhau
gọi là quá trình truyền khối.

2


1. 1 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI
•Hấp thụ là quá trình hút khí (hơi) bằng chất
lỏng, trong đó vật chất đi từ pha khí vào lỏng.
•Chưng là quá trình tách các hỗn hợp lỏng
thành các cấu tử riêng biệt, vật chất đi từ pha lỏng
vào pha hơi và ngược lại
•Hấp phụ quá trình hút khí (hơi) bằng chất rắn
xốp, trong đó vật chất đi từ pha khí (lỏng) vào
pha rắn.

3


1. 1 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI
•Trích ly là quá trình tách các chất hòa tan

trong chất lỏng hay chất rắn bằng chất lỏng khác.
•Kết tinh là quá trình tách chất rắn trong dung
dịch vật chất đi từ pha lỏng vào pha rắn.
•Sấy khô là quá trình tách nước ra khỏi vật liệu
ẩm vật chất đi từ pha rắn hay lỏng vào pha khí.
•Hòa tan là quá trình vật chất đi từ pha rắn
sang lỏng.
4


1.2. CÁCH BIỂU DIỄN THÀNH PHẦN PHA
1. Phần khối lượng
Pha lỏng

Li
x 
L

Pha hơi (khí)

Gi
y 
G

5


2. Phần mol
Pha lỏng

Li
x
L

Pha hơi (khí)

Gi
y
G
6


3. Tỉ số khối lượng
Pha lỏng

X 

Li
L  Li

Pha hơi (khí)

Y

Gi
G  Gi

7

4. Tỉ số mol
Pha lỏng

Li
X 
L  Li

Pha hơi (khí)

Gi
Y
G  Gi

8


1.3. CÂN BẰNG PHA
1.3.1 Khái niệm về cân bằng pha.
-Giả sử có hai pha x và y tiếp xúc nhau.
Cấu tử phân bố M.
-Tại thời điểm ban đầu, M chỉ có trong y .
-M sẽ di chuyển từ pha y vào x. Quá trình
khuếch tán là thuận nghịch.
-Quá trình thực hiện cho đến khi cân bằng,
nghĩa là tốc độ thuận và nghịch bằng nhau.
9


1.3. CÂN BẰNG PHA
•Nguyên tắc về cân bằng:

-Tồn tại một quan hệ cân bằng giữa nồng độ
cấu tử ở hai pha tại nhiệt độ và áp suất nhất định.
-Không có sự khuếch tán tổng cộng giữa hai
pha.
-Khi chưa cân bằng,quá trình khuếch tán sẽ
diễn ra theo hướng đưa hệ về cân bằng.
•Giới hạn truyền khối khi hai pha đạt cân bằng
và quá trình truyền khối tổng quát dừng lại.
10


1.3. CÂN BẰNG PHA
Gọi xcb là nồng độ cấu tử M trong pha x đạt
đến cân bằng, có liên hệ như sau:
xcb = f(yM)
Nếu như y < ycb – vật chất chuyển từ pha x
vào pha y
Nếu như y > ycb – vật chất chuyển từ pha y
vào pha x
11


1.3.2 Các định luật về cân bằng pha.
•Định luật Henry: Đối với dung dịch lý tưởng
áp suất riêng phần p của khí trên chất lỏng tỷ lệ
với phần mol x của nó trong dung dịch.
p = H.x
•Định luật Raoult: Áp suất riêng phần của một
cấu tử trên dung dịch bằng áp suất hơi bão hoà
của cấu tử đó (ở cùng nhiệt độ) nhân với phần

mol của cấu tử trong dung dịch.
p = Pbhi.x
12


1.4. QUÁ TRÌNH KHUẾCH TÁN
•Khi hai pha chuyển động tiếp xúc nhau, do sự
cản trở của hai pha với nhau, hình thành hai lớp
màng trên bề mặt phân chia pha.
•Trong màng vật chất di chuyển nhờ sự tiếp
xúc giữa các phân tử và sự tác dụng tương hỗ
giữa chúng  khuếch tán phân tử.
• Trong nhân vật chất di chuyển nhờ sự xáo
trộn của các phân tử trong dòng. Trong nhân
chuyển động xoáy  khuếch tán đối lưu.
13


1.4. QUÁ TRÌNH KHUẾCH TÁN

•Khuếch tán trong màng rất chậm so với
khuếch tán đối lưu.
 Vận tốc khuếch tán chung phụ thuộc vận
tốc khuếch tán trong màng.

14


1.5. ĐỘNG LỰC KHUẾCH TÁN
•1.5.1 Động lực khuếch tán:

•Khi nồng độ làm việc và nồng độ cân bằng
khác nhau thì xảy ra quá trình truyền khối.
•Động lực truyền khối (hay động lực khuếch
tán) là hiệu số giữa nồng độ làm việc và nồng độ
cân bằng.
•Theo y ta có: y = ycb – y hay y = y – ycb.
•Theo x ta có: x = xcb – x hay x = x – xcb.
15


1.5. ĐỘNG LỰC KHUẾCH TÁN

16


1.5.2 Phương trình truyền khối và động lực trung
bình.
•Phương trình truyền khối:
- Vận tốc của quá trình tỷ lệ thuận với động
lực và tỉ lệ nghịch với trở lực.
- Phương trình truyền khối có thể biểu diễn
như sau:
G = kyF ytb = kxF xtb

17


•Động lực trung bình
y1  y 2
y tb 

y1
ln
y 2
Pha khí

x1  x2
xtb 
x1
ln
Pha lỏng
x 2
18


1.6. PHƯƠNG PHÁP TÍNH THIẾT BỊ
TRUYỀN KHỐI
1.6.1 Tính đường kính thiết bị
1.6.2 Tính chiều cao thiết bị
•Tính chiều cao theo phương trình truyền khối.
•Tính chiều cao theo số bậc thay đổi nồng độ.

19