Bài báo cáo thực hành kỹ thuật phản ứng

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM
VIỆN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM-SINH HỌC


BÁO CÁO THỰC HÀNH

GVHD: LÊ VĂN NHIỀU
SVTH: Phan Thị Thủy Chung
Nhóm 1 – Tổ 4 - Lớp ĐHHO2TLT
MSSV: 08888661

TP. Hồ Chí Minh, Tháng 12, năm 2010


Báo cáo thực hành kỹ thuật phản ứng

GVHD: Lê Văn Nhiều

MỤC LỤC
BÀI 1: THỜI GIAN LƯU.......................................................................................
BÀI 2: HỆ THỐNG KHUẤY TRỘN GIÁN ĐOẠN VỚI ĐIỀU KIỆN ĐOẠN
NHIỆT......................................................................................................................
BÀI 3: HỆ THỐNG THIẾT BỊ PHẢN ỨNG KHUẤY TRỘN LIÊN TỤC.........
BÀI 4: HỆ THỐNG PHẢN ỨNG KHUẤY TRỘN GIÁN ĐOẠN VỚI ĐIỀU
KIỆN ĐẲNG NHIỆT..............................................................................................

SVTH: Phan Thị Thủy Chung

Trang 2

Báo cáo thực hành kỹ thuật phản ứng

GVHD: Lê Văn Nhiều

BÀI 1: THỜI GIAN LƯU
I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM:

- Khảo sát thời gian lưu của hệ thống bình khuấy mắc nối tiếp theo mơ hình dãy
hộp.

- Xác định hàm phân bố thời gian lưu thực với phổ thời gian lưu lý thuyết.
- Tìm hiểu các cận của mơ hình dãy hộp và thong số thống kê của mơ hình thí
nghiệm.
II. LÝ THUYẾT:
1. Thời gian lưu:
Định nghĩa: Thời gian lưu của một phần tử trong hệ là thời gian phần tử đó lưu
lại trong bình phản ứng hay trong thiết bị phản ứng bất kì cần khảo sát.
Những phần tử lưu chất khác nhau sẽ đi những quãng đường khác nhau trong
thiết bị và mất những khoảng thời gian khác nhau. Dựa trên các hàm phân bố thời
gian lưu xác định, ta có thể đánh giá tương quan về dịng chuyển động trong thiết bị,
các nhược điểm khi thiết kế như vùng chảy tù, chảy tắt, phân lớp…từ đó mà ta khắc
phục nhược điểm của thiết bị.
Dựa trên phổ thời gian lưu mà ta có thể vận hành tối ưu và qua đó thiết lập các
thong số, phương pháp điều khiển cũng như tối ưu hóa trong thiết bị.
t
t

Thời gian thu gọn θ = =

t νt
= là tỷ số giữa thời gian lưu của phần tử bất kì và
τ V

thời gian lưu trung bình của tồn hệ.
Với:

V là thể tích của hệ bình phản ứng
V là lưu lượng của dịng lưu chất vào thiết bị phản ứng

SVTH: Phan Thị Thủy Chung

Trang 3


Báo cáo thực hành kỹ thuật phản ứng

GVHD: Lê Văn Nhiều

2. Các phương pháp đánh dấu:
Để đo thời gian lưu, mà trong thời gian đó một phần tử xác định lưu lại trong
một hệ dòng chảy, người ta phải phân biệt nó với các phần tử khác bằng cách đánh
dấu. Các phần tử đánh dấu phải có đặc điểm là không được ảnh hưởng và khác biệt
với các phẫn tử tạo nên tương quan trong hệ.
Các loại chất chỉ thị đánh dấu đối với mơi trường lỏng có thể là: Dung dịch màu,
các chất phóng xạ, các chất đồng vị phóng xạ ổn định, các hạt rắn phát sáng…
Các loại chất chỉ thị thích hợp ta có thể để nó vào hệ theo 2 kiểu:

- Tín hiệu ngẫu nhiên.
- Tín hiệu xác định: tín hiệu tuần hồn và tín hiệu khơng tuần hồn.

- Để khảo cứu thiết bị, người ta dung loại tín hiệu xác định khơng tuần hồn,
loại tín hiệu này có thể được tạo ra nhờ:
 Đánh dấu bằng va chạm (tín hiệu xung)
 Đánh dáu bằng cách cho nhập liệu vào lien tục một lượng xác định (tín
hiệu bậc).
 Đánh dấu bằng cách cho nhập liệu chiếm chỗ tồn bộ trong hệ.

- Trong thí nghiệm này ta chọn loại đánh dấu bằng va chạm (xung)
- Loại đánh dấu này thường thích hợp với chất chỉ thị là chất màu.
- Ta có thể biểu diễn hàm phân bố mật độ xác suất thời gian lưu:
f (t ) =

CIra
CIra (t )
=
CIvao CI*δ (t )

3. Bình phản ứng lý tưởng:
SVTH: Phan Thị Thủy Chung

Trang 4


Báo cáo thực hành kỹ thuật phản ứng

GVHD: Lê Văn Nhiều

a. Bình khuấy lý tưởng: có tính chất là q trình khuấy trộn là hồn tồn do đó
hỗn hợp đồng nhất trong tất cả các phần của thiết bị và giống với dịng ra. Điều này
có ý nghĩa là phân tố thể tích trong các phương trình liên quan có thể được lấy là thể

tích V của tồn thiết bị phản ứng.
b. Bình ống lý tưởng: Có tính chất của dòng chảy thay đổi theo phương dọc trục
(từ đầu vào đến đầu ra) chỉ do quá trình phản ứng. Các điểm trên cùng một tiết diện
vng góc với phương dọc trục đều có cùng một tính chất.
c. Mơ hình dãy hộp: Khi nối các bình khuấy trộn lý tưởng lai với nhau ta có mơ
hình dãy hộp. Tổng qt với mơ hình dãy hộp n bình mắc nối tiếp, ta có hàm phân
bố thời gian lưu lý thuyết (hàm đáp ứng) như sau:

nn
Cni =
θ in −1 × e − nθi
(n − 1)!
Vẽ hàm đáp ứng Cn theo các giá trị n khác nhau, ta có được đồ thị. Ta thấy rằng:
n = 1 phổ của hàm đáp ứng là phổ của bình khuấy lý tưởng

n → α phổ của hàm đáp ứng là phổ của bình ống lý tưởng
4. Xác định nồng độ bằng cách đo mật độ quang:
Tỷ số C/C0 hồn tồn có thể thay thế bằng tỷ số D/D 0 nên ta chỉ cần đo mật độ
quang thay cho việc đo nồng độ.
Cơ sở là định luật Lambert – Beer:

D = ε .b.c = k .C = 2 − lg(T %)
Với :

ε : hệ số hấp thu mol (l/mol.cm)
b: chiều dài cuvet chứa mẫu (cm)

SVTH: Phan Thị Thủy Chung

Trang 5

Báo cáo thực hành kỹ thuật phản ứng

GVHD: Lê Văn Nhiều

C: nồng độ mẫu (mol/l)
k: hệ số tỷ lệ
T: độ truyền suốt (%)
III.

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM, TÍNH TỐN VÀ ĐỒ THỊ:

HỆ MỘT BÌNH:

T0 (%)
42.77

Đường kính (d)
120 mm

SVTH: Phan Thị Thủy Chung

Chiều cao (h)
105 mm

Lưu lượng (Q)
0.4 l/ph

Trang 6

Báo cáo thực hành kỹ thuật phản ứng

GVHD: Lê Văn Nhiều

STT

T(s)

T(%)

STT

T(s)

T(%)

STT

T(s)

T(%)

1

30

41,5

21

630

74,9

40

1230

86,2

2

60

41,8

22

660

75,8

41

1260

86,7

3

90

42

23

690

76,2

42

1290

87,5

4

120

42,2

24

720

76,7

43

1320

89,1

5

150

42,9

25

750

77,3

44

1350

90,2

6

180

43

26

780

77,8

45

1380

90,7

7

210

43,6

27

810

78,4

46

1410

92,6

8

240

50

28

840

79

47

1440

92,8

9

270

50,2

29

870

79,5

48

1470

93,5

10

300

50,7

30

900

70,1

49

1500

94,2

11

330

60

31

930

80,6

50

1530

94,9

12

360

60,3

32

960

81,3

51

1560

95,3

13

390

60,8

33

990

81,9

52

1590

96,1

14

420

70

34

1020

82,7

53

1620

97,4

15

450

70,7

35

1050

83,2

54

1650

98,2

16

480

71

36

1080

83,8

55

1680

99,7

17

510

71,3

37

1110

84,3

56

1710

100

18

540

72,4

38

1140

84,5

57

1740

19

570

74

39

1170

85,1

58

1770

20

600

74,6

40

1200

85,4

59

1800

HỆ HAI BÌNH:

SVTH: Phan Thị Thủy Chung

Trang 7


Báo cáo thực hành kỹ thuật phản ứng
IV.

GVHD: Lê Văn Nhiều

XỬ LÝ KẾT QUẢ:

STT

T(s)

T(%)

STT

T(s)

T(%)

STT

T(s)

T(%)

1

30

71,9

21

630

84,2

40

1230

98,7

2

60

72

22

660

84,7

41

1260

99,2

3

90

73

23

690

86,3

42

1290

99,7

4

120

73,4

24

720

86,9

43

1320

99,8

5

150

73,9

25

750

87,4

44

1350

100

6

180

74

26

780

87,8

45

1380

7

210

75,8

27

810

88,6

46

1410

8

240

76

28

840

89,5

47

1440

9

270

76,3

29

870

90,1

48

1470

10

300

77,2

30

900

90,3

49

1500

11

330

77,5

31

930

90,9

50

1530

12

360

78,1

32

960

92,2

51

1560

13

390

79,7

33

990

93,7

52

1590

14

420

80,3

34

1020

94,4

53

1620

15

450

80,6

35

1050

95

54

1650

16

480

81,4

36

1080

95,8

55

1680

17

510

82,2

37

1110

96,2

56

1710

18

540

82,8

38

1140

96,6

57

1740

19

570

83,5

39

1170

97,03

58

1770

20

600

84

40

1200

98,01

59

1800

1. CƠNG THỨC TÍNH TỐN:
a. Tính thời gian lưu trung bình:
Thực nghiệm:

SVTH: Phan Thị Thủy Chung

Trang 8


Báo cáo thực hành kỹ thuật phản ứng

k

Đối với hệ một bình:

t=

∑D
i =1

i

∗ ti

k

∑D
i =1

k

Đối với hệ hai bình:

t=

GVHD: Lê Văn Nhiều

∑D
i =1

i

=

3744.4495
= 490.064
7.6407

i

∗ ti

k

∑D
i =1

=

1298.4473
= 430.3078
3.0175

i

Lý thuyết:
V: Tổng thể tích hệ thống khảo sát (l)
v: Lưu lượng dịng chảy (l/s)
Π∗d2
Π ∗ 120 2
∗h=

∗ 105 = 1187.52202 (l)
Hệ 1 bình: V =
4
4

Nên

τ=

V 1187 .52202
=
1000
= 2030.6627 (s)
υ
1710

Hệ 2 bình: V =

Nên

τ=

2Π ∗ d 2
Π ∗ 120 2
∗h=
∗ 105 = 2375.04405 (l)
4
4

V 2375.04405

=
1000
= 3206.3095 (s)
υ
1350

b. Tính thời gian lưu rút gọn:
Thực nghiệm:

θi =

ti
với i = 1…K
t

Lý thuyết:

θi =

ti
với i = 1…K
τ

SVTH: Phan Thị Thủy Chung

Trang 9


Báo cáo thực hành kỹ thuật phản ứng

GVHD: Lê Văn Nhiều

c. Hàm đáp ứng:
Ci
D
= i với i = 1…K
C0
D0 n

Thực nghiệm:

Cni =

Lý thuyết:

Ci
Di
nn
Cni =
θ in −1 × e − nθi =
=
(n − 1)!
C0( LT ) D0 n ( LT )
với i = 1…K

Đối với hệ một bình:

C1.i = 1× θ i0 × e −θi = e −θi

22

θ i2−1 × e− 2θ i = 4 × θ i × e− 2θ i
Đối với hệ hai bình: C2.i =
(2 − 1)!
Mật độ quang:

D = 2 − lg(T %)

Mật độ quang ban đầu của mỗi hệ:

D0n =

D0
n

Với: n là số bình khuấy mắc nối tiếp
D0 là mật độ quang ban đầu đo được ở hệ một bình khuấy

2. BẢNG SỐ LIỆU:
HỆ MỘT BÌNH:
Ví dụ: Tính tốn thí nghiệm hệ 1 bình
t =

V=

490,0640357
1187,52202

SVTH: Phan Thị Thủy Chung

V

1000

t
1710

Do
0,36886075

n
1

Trang 10


Báo cáo thực hành kỹ thuật phản ứng
τ=

2030,6627

Mật độ quang:

GVHD: Lê Văn Nhiều
υ=V/t=

0,5848

D0n=

0,3689

D = 2 − lg(T %) = 2-log 41,5 = 0,3820
k

Đối với hệ một bình:

t=

∑D

i

i =1

∗ ti

k

∑D
i =1

=

3744.4495
= 490.064
7.6407

i

Thời gian lưu rút gọn thực nghiệm: θi =

ti
với i = 1…K
t

-- = θ TN 1 =

t1
−

t

=

30
= 0,0612
490,064

D1
0,3820
(TN) =
=1,0355
D0
0,3689
D1
0,3820
(LT) =
= 1,0355
D0
0,3689

θi =

ti
với i = 1…K
τ

Ta có

τ=

V 1187 .52202
=
1000
= 2030.6627 (s)
υ
1710

------> Thời gian lưu rút gọn lý thuyết θ LT 1 =

30
t1
=
=0,0148
2030,6627
τ

Nên ta có bảng kết quả tính tốn cho hệ một bình như sau:

SVTH: Phan Thị Thủy Chung

Trang 11


Báo cáo thực hành kỹ thuật phản ứng

STT

t(s)

T (%)

D

GVHD: Lê Văn Nhiều

D*t

D/Do

(TN)
D
Đường
kính
(d)
Chiều
cao
(h)
Lưu
lượng
0

1
30
41,5
0,3820
11,4586
1,0355
2
60
41,8
0,3788
22,7294 (Q)
1,0270
30.3689 90
42mm 0,3768105 mm33,9076 0.41,0214
120
l/ph
4
120
42,2
0,3747
44,9625
1,0158
5
150
42,9
0,3675
55,1314
0,9964
6
180

43
0,3665
65,9757
0,9937
7
210
43,6
0,3605
75,7078
0,9774
8
240
50
0,3010
72,2472
0,8161
9
270
50,2
0,2993
80,8100
0,8114
10
300
50,7
0,2950
88,4976
0,7997
11
330

60
0,2218
73,2101
0,6014
12
360
60,3
0,2197
79,0858
0,5956
13
390
60,8
0,2161
84,2776
0,5858
14
420
70
0,1549
65,0588
0,4199
15
450
70,7
0,1506
67,7613
0,4082
16
480

71
0,1487
71,3960
0,4032
17
510
71,3
0,1469
74,9243
0,3983
18
540
72,4
0,1403
75,7412
0,3803
19
570
74
0,1308
74,5379
0,3545
20
600
74,6
0,1273
76,3567
0,3450
21
630

74,9
0,1255
79,0765
0,3403
22
660
75,8
0,1203
79,4183
0,3262
23
690
76,2
0,1180
81,4511
0,3200
24
720
76,7
0,1152
82,9473
0,3123
25
750
77,3
0,1118
83,8654
0,3032
26
780

77,8
0,1090
85,0359
0,2956
27
810
78,4
0,1057
85,6040
0,2865
28
840
79
0,1024
85,9932
0,2775
29
870
79,5
0,0996
86,6806
0,2701
30
900
70,1
0,1543
138,8538
0,4183
31
930

80,6
0,0937
87,1084
0,2539
SVTH: Phan Thị Thủy Chung

D/Do
θ TN
0,0612
0,1224
0,1836
0,2449
0,3061
0,3673
0,4285
0,4897
0,5509
0,6122
0,6734
0,7346
0,7958
0,8570
0,9182
0,9795
1,0407
1,1019
1,1631
1,2243
1,2855
1,3468

1,4080
1,4692
1,5304
1,5916
1,6528
1,7141
1,7753
1,8365
1,8977

(LT)
1,0355
1,0270
1,0214
1,0158
0,9964
0,9937
0,9774
0,8161
0,8114
0,7997
0,6014
0,5956
0,5858
0,4199
0,4082
0,4032
0,3983
0,3803
0,3545

0,3450
0,3403
0,3262
0,3200
0,3123
0,3032
0,2956
0,2865
0,2775
0,2701
0,4183
0,2539

Trang 12

θ LT
0,0148
0,0295
0,0443
0,0591
0,0739
0,0886
0,1034
0,1182
0,1330
0,1477
0,1625
0,1773
0,1921
0,2068

0,2216
0,2364
0,2511
0,2659
0,2807
0,2955
0,3102
0,3250
0,3398
0,3546
0,3693
0,3841
0,3989
0,4137
0,4284
0,4432
0,4580


Báo cáo thực hành kỹ thuật phản ứng
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41

42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58

960
990
1020
1050
1080
1110
1140
1170
1200
1230
1260
1290

1320
1350
1380
1410
1440
1470
1500
1530
1560
1590
1620
1650
1680
1710

81,3
81,9
82,7
83,2
83,8
84,3
84,5
85,1
85,4
86,2
86,7
87,5
89,1
90,2
90,7

92,6
92,8
93,5
94,2
94,9
95,3
96,1
97,4
98,2
99,7
100
100

0,0899
0,0867
0,0825
0,0799
0,0768
0,0742
0,0731
0,0701
0,0685
0,0645
0,0620
0,0580
0,0501
0,0448
0,0424
0,0334
0,0325

0,0292
0,0259
0,0227
0,0209
0,0173
0,0114
0,0079
0,0013
0,0000
0

GVHD: Lê Văn Nhiều
86,3131
85,8489
84,1444
83,8705
82,8965
82,3314
83,3834
81,9824
82,2506
79,3261
78,0959
74,8096
66,1614
60,4712
58,5019
47,0785
46,7309
42,9069

38,9236
34,7827
32,6151
27,4698
18,5345
13,0160
2,1921
0,0000
0

0,2437
0,2351
0,2236
0,2165
0,2081
0,2011
0,1983
0,1900
0,1858
0,1748
0,1680
0,1572
0,1359
0,1214
0,1149
0,0905
0,0880
0,0791
0,0703
0,0616

0,0567
0,0468
0,0310
0,0214
0,0035
0,0000
0

1,9589
2,0201
2,0814
2,1426
2,2038
2,2650
2,3262
2,3874
2,4487
2,5099
2,5711
2,6323
2,6935
2,7547
2,8160
2,8772
2,9384
2,9996
3,0608
3,1220
3,1833
3,2445

3,3057
3,3669
3,4281
3,4893
0

0,2437
0,2351
0,2236
0,2165
0,2081
0,2011
0,1983
0,1900
0,1858
0,1748
0,1680
0,1572
0,1359
0,1214
0,1149
0,0905
0,0880
0,0791
0,0703
0,0616
0,0567
0,0468
0,0310
0,0214

0,0035
0,0000
0

ĐỒ THỊ:
ĐỒ THỊ KHẢO SÁT ĐƯỜNG VÀ HỆ 1 BÌNH

D
/ D0
1.0
0.9
0.8
0.7

Thực
nghiệm

0.6
0.5
0.4

TN

Lý thuyết

0.3

LT

0.2

0.1
0.0
0.0

0.5

1.0

1.5

SVTH: Phan Thị Thủy Chung

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

Trang 13

0,4728
0,4875
0,5023
0,5171
0,5318
0,5466

0,5614
0,5762
0,5909
0,6057
0,6205
0,6353
0,6500
0,6648
0,6796
0,6944
0,7091
0,7239
0,7387
0,7534
0,7682
0,7830
0,7978
0,8125
0,8273
0,8421
0


Báo cáo thực hành kỹ thuật phản ứng

GVHD: Lê Văn Nhiều

HỆ HAI BÌNH:

D0

0.3689

t=
V=
τ=

Đường kính (d)
120 mm

430,3077869
2375,04405
3206,309468

Chiều cao (h)
105 mm

V
1000
υ=V/t=

Lưu lượng (Q)
0.4 l/ph

t
Do
n
1350
0,36886075
2
0,74074074

D0n=
0,1844304

Ví dụ tính tốn hệ 2 bình: Tính Tương tự như thí nghiệm hệ 1 bình
Nên ta có bảng kết quả tính tốn cho hệ 2 bình như sau:

STT

t(s)

T (%)

D

D*t

D/Do (TN)

θ (TN)

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

11
12
13
14
15
16
17
18

30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
360
390
420
450
480
510
540

71,90
72,00

73,00
73,40
73,90
74,00
75,80
76,00
76,30
77,20
77,50
78,10
79,70
80,30
80,60
81,40
82,20
82,80

0,1433
0,1427
0,1367
0,1343
0,1314
0,1308
0,1203
0,1192
0,1175
0,1124
0,1107
0,1073
0,0985

0,0953
0,0937
0,0894
0,0851
0,0820

4,2981
8,5601
12,3009
16,1165
19,7033
23,5383
25,2695
28,6047
31,7184
33,7148
36,5304
38,6456
38,4313
40,0195
42,1492
42,9003
43,4154
44,2636

0,3884
0,3868
0,3705
0,3641
0,3561

0,3545
0,3262
0,3231
0,3185
0,3047
0,3001
0,2910
0,2672
0,2583
0,2539
0,2423
0,2308
0,2222

0,0697
0,1394
0,2092
0,2789
0,3486
0,4183
0,4880
0,5577
0,6275
0,6972
0,7669
0,8366
0,9063
0,9760
1,0458
1,1155

1,1852
1,2549

SVTH: Phan Thị Thủy Chung

D/Do
(LT)
0,7768
0,7736
0,7411
0,7282
0,7122
0,7090
0,6524
0,6462
0,6370
0,6094
0,6002
0,5821
0,5343
0,5166
0,5079
0,4846
0,4616
0,4444
Trang 14

θ (LT)
0,0094
0,0187

0,0281
0,0374
0,0468
0,0561
0,0655
0,0749
0,0842
0,0936
0,1029
0,1123
0,1216
0,1310
0,1403
0,1497
0,1591
0,1684


Báo cáo thực hành kỹ thuật phản ứng
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29

30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45

570
600
630
660
690
720
750
780
810
840
870
900
930

960
990
1020
1050
1080
1110
1140
1170
1200
1230
1260
1290
1320
1350

83,50
84,00
84,20
84,70
86,30
86,90
87,40
87,80
88,60
89,50
90,10
90,30
90,90
92,20
93,70

94,40
95,00
95,80
96,20
96,60
97,03
98,01
98,70
99,20
99,70
99,80
100,00
100,00

0,0783
0,0757
0,0747
0,0721
0,0640
0,0610
0,0585
0,0565
0,0526
0,0482
0,0453
0,0443
0,0414
0,0353
0,0283
0,0250

0,0223
0,0186
0,0168
0,0150
0,0131
0,0087
0,0057
0,0035
0,0013
0,0009
0,0000
0,0000

GVHD: Lê Văn Nhiều

44,6387
45,4324
47,0534
47,5969
44,1526
43,9058
43,8664
44,0743
42,5787
40,4687
39,3894
39,8810
38,5356
33,8583
27,9778

25,5286
23,3902
20,1253
18,6757
17,1261
15,3199
10,4755
6,9899
4,3953
1,6832
1,1477
0,0000
0,0000

0,2123
0,2053
0,2025
0,1955
0,1735
0,1653
0,1586
0,1532
0,1425
0,1306
0,1227
0,1201
0,1123
0,0956
0,0766
0,0679

0,0604
0,0505
0,0456
0,0407
0,0355
0,0237
0,0154
0,0095
0,0035
0,0024
0,0000
0,0000

1,3246
1,3944
1,4641
1,5338
1,6035
1,6732
1,7429
1,8127
1,8824
1,9521
2,0218
2,0915
2,1612
2,2310
2,3007
2,3704
2,4401

2,5098
2,5795
2,6493
2,7190
2,7887
2,8584
2,9281
2,9979
3,0676
3,1373
0,0000

0,4246
0,4106
0,4050
0,3910
0,3470
0,3306
0,3171
0,3064
0,2850
0,2612
0,2455
0,2403
0,2247
0,1912
0,1532
0,1357
0,1208
0,1010

0,0912
0,0815
0,0710
0,0473
0,0308
0,0189
0,0071
0,0047
0,0000
0,0000

ĐỒ THỊ
ĐỒ THỊ KHẢO SÁT ĐƯỜNG VÀ HỆ 2 BÌNH
2.5
2.0

Thực
nghiệm

1.5
1.0

TN

Lý thuyết

0.5

LT

SVTH:0.0
Phan Thị Thủy Chung
0.0

0.5

1.0

Trang 15
1.5

2.0

2.5

3.0

0,1778
0,1871
0,1965
0,2058
0,2152
0,2246
0,2339
0,2433
0,2526
0,2620
0,2713
0,2807
0,2901

0,2994
0,3088
0,3181
0,3275
0,3368
0,3462
0,3555
0,3649
0,3743
0,3836
0,3930
0,4023
0,4117
0,4210
0,0000


Báo cáo thực hành kỹ thuật phản ứng

GVHD: Lê Văn Nhiều

V. BÀN LUẬN:
1. Nhận xét cách lấy mẫu:
Khi bắt đầu cho mực đỏ vào bình khuấy ta bắt đầu bấm thời gian, tính tại thời
điểm bắt đầu bấm là t = 0s, sau đó cứ cách một khoảng thời gian xác định (30s)
ta lấy mẫu và xác định Di. Việc lấy mẫu kết thúc khi nước trong bình khuấy hết
màu đỏ hay độ truyền suốt T của mẫu gần 100%.
Lưu ý là cho mực đỏ vào bình đầu tiên và lấy ra ở bình cuối cùng, lưu lượng
đối với các hệ phải giống nhau, thể tích mỗi bình trong hệ phải bằng nhau.
Ban đầu ta dùng mẫu nước trắng (không màu) để chuẩn lại độ truyền suốt của

máy và cài đặt độ truyền suốt ban đầu của mẫu trắng là T = 100%.
Cuvet chứa mẫu phải luôn sạch và khô ráo, bên trong mẫu lấy khơng được có
bọt khí, sau mỗi lần lấy mẫu ta phải tráng lại cuvet bằng nước sạch.
2. So sánh θTN và θ LT trong một hệ và các hệ với nhau:
Thời gian lưu thực nghiệm và lý thuyết trong hệ 1 bình và 2 bình có sự chênh
lệch, nhưng xét tồn diện thì thời gian lưu lý thuyết và thực nghiệm gần tương
đương nhau.
3. Nguyên nhân dẫn đến sai số:

- Q trình khuấy trộn khơng hồn tồn.
- Mức độ phân tán màu trong bình khơng đều nhau.
SVTH: Phan Thị Thủy Chung

Trang 16


Báo cáo thực hành kỹ thuật phản ứng

GVHD: Lê Văn Nhiều

- Chế độ dịng chảy khơng ổn định do sự xuất hiện của vũng tù và các dịng
chảy tắt.

- Bình khuấy khơng phải bình khuấy lý tưởng.

SVTH: Phan Thị Thủy Chung

Trang 17

Báo cáo thực hành kỹ thuật phản ứng

GVHD: Lê Văn Nhiều

BÀI 2: HỆ THỐNG KHUẤY TRỘN GIÁN ĐOẠN
VỚI ĐIỀU KIỆN ĐOẠN NHIỆT
I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM:
Mơ tả sự ảnh hưởng của tốc độ phản ứng hydrat hóa Anhydrit Axetic thành
Axit Axetic trong thiết bị phản ứng đoạn nhiệt.
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT:
1. Phản ứng hydrat hóa Anhydrit Axetic (CH3COO)2O bằng nước:
Q trình hydrat hóa Anhydrit Axetic bằng nước với chất xúc tác là Axit
Sunfuruc được mô tả như sau:

( CH 3COO ) 2 O + H 2O → 2CH 3COOH
Phản ứng được xem như có phương trình động học của phản ứng bậc một vơí
phương trình R=kCn nếu gần đúng bậc phản ứng của nước bằng 0. Thành phần
proton Axit đạt hằng số trong suốt quá trình phản ứng và thực thế k là hằng số tốc
độ của phản ứng xúc tác bao gồm thành phần này cũng như bậc của phương trình.
Với bất kỳ hệ thống có dạng đặc trưng này thì giá trị nồng độ tức thời của
Anhydrit Axetic có thể rút ra giữa phương trình cân bằng vật chất và phương trình
cân bằng năng lượng thwo quan hệ tuyến tính (có thể xác địh ngay bằng phương
pháp thống kê). Dùng phương trình này hồn tồn có thể xác định được giá trị
biến thiên nhiệt độ với thời gian lưu.
Nếu nồng độ của Anhydrit Axetic tại một thời điểm bất kỳ là C, khi đó tốc độ
phản ứng được xác định.
R=

dC
dt

SVTH: Phan Thị Thủy Chung

Trang 18


Báo cáo thực hành kỹ thuật phản ứng

GVHD: Lê Văn Nhiều

Với C = C0 khi t=0. Nhiệt tổng quát của phản ứng là:
(−∆H ).R = ρ .C p .

dT
dt

Với T=T0 tại t=0. Kết hợp 2 phương trình, đơn giản ta được.
(C − C0 )( −∆H ) = ρ .C p .

dT
dt

Cho phản ứng bậc n, tốc độ phản ứng được mơ tả theo phương trình
Arrhenius như sau:
R = kCn = A.e

Đặt β =

−

E
RT

.Cn

ρ .C p
thì ta được phương trình:
−∆H
C = C0 − β (T − T0 )

Kết hợp với phương trình vận tốc Arrhenius vùa đưa ra, ta được:
β.

E
−
dT
n
= A.e RT .[ C0 − β (T − T0 ]
dt

Đặt T = Tα khi phản ứng hồn tồn thì
(C0 − 0) = β .(Tα − T0 ) và như vậy β =

C0
(Tα − T0 )

Thế β vào phương trình trên , rút gọn ta có:
dT
dt

Tα − T0 
T − T0 
. C0 − C0 .
C0 
Tα − T0 

SVTH: Phan Thị Thủy Chung

= A.e

−

E
RT

Trang 19


Báo cáo thực hành kỹ thuật phản ứng

GVHD: Lê Văn Nhiều

Tiến hành lấy logarit hai vế phương trình, ta có:

ln

Và vì vậy vẽ ln

dT
dt

Tα − T0 
T − T0 
. C0 − C0 .
C0 
Tα − T0 

dT
dt

Tα − T0 
T − T0 
.  C0 − C 0 .
C0 
Tα − T0 

= ln A −

E
RT

theo 1/T sẽ được đường thẳng có hệ số

góc là –E/R và tung độ giao điểm trục tung là ln(A).

I. Kết quả thí nghiệm 1
Ban đầu 15ml ANHIDRIT axetic + 40ml H2O sau đó thêm
40ml Axit axetic => khuấy
STT

t(s)

T(oC)

STT

t(s)

T(oC)

1

30,00

30,00

25

750,00

36,40

2

60,00

30,00

26

780,00

36,60

3

90,00

30,20

27

810,00

36,90

4

120,00

30,50

28

840,00

37,00

5

150,00

30,80

29

870,00

37,30

6

180,00

31,00

30

900,00

37,50

7

210,00

31,40

31

930,00

37,60

8

240,00

31,70

32

960,00

37,80

9

270,00

31,90

33

990,00

38,00

10

300,00

32,30

34

1.020,00

38,20

11

330,00

32,50

35

1.050,00

38,40

12

360,00

32,90

36

1.080,00

38,50

SVTH: Phan Thị Thủy Chung

Trang 20


Báo cáo thực hành kỹ thuật phản ứng

GVHD: Lê Văn Nhiều

13

390,00

33,10

37

1.110,00

38,70

14

420,00

33,40

38

1.140,00

38,90

15

450,00

33,70

39

1.170,00

39,00

16

480,00

33,90

40

1.200,00

39,10

17

510,00

34,00

41

1.230,00

39,20

18

540,00

34,30

42

1.260,00

39,40

19

570,00

34,80

43

1.290,00

39,50

20

600,00

35,10

44

1.320,00

39,60

21

630,00

35,40

45

1.350,00

39,70

22

660,00

35,70

46

1.380,00

39,80

23

690,00

35,90

47

1.410,00

39,90

24

720,00

36,20

48

1.440,00

40,00

Thêm 15 ml

15ml +5 ml

20ml +5 ml

25ml +5 ml

H2SO4

H2SO4

H2SO4

H2SO4

t(s)

T(oC)

t(s)

T(oC)

t(s)

T(oC)

t(s)

T(oC)

30,00

38,30

30,00

38,30

30,00

38,20

30,00

37,10

60,00

38,80

60,00

38,80

60,00

38,50

60,00

37,40

90,00

39,10

90,00

39,30

90,00

38,60

90,00

37,50

120,00

39,30

120,00

39,40

120,00

120,00

150,00

39,50

150,00

39,60

150,00

150,00

180,00

39,70

180,00

39,70

180,00

180,00

210,00

39,90

240,00

40,00

270,00

40,00

300,00

40,10

SVTH: Phan Thị Thủy Chung

Trang 21


Báo cáo thực hành kỹ thuật phản ứng

30ml +5 ml H2SO4
t(s)
T(oC)
30,00

36,20

GVHD: Lê Văn Nhiều

40 ml +5 ml H2SO4
t(s)
t(s)
30,00
30,00

45 ml +5 ml H2SO4
T(oC)
t(s)
36,20
30,00

Kết quả thí nghiệm 2

V axit

STT

sunfuric(ml)

1
2
3
4
5
6

7
8

15
20
25
30
35
40
45
50

Nhiệt độ
40,10
39,70
38,60
37,50
36,8
36,2
35,6
35,2

II. Xử lý số liệu và tính tốn:
Tính tốn thí nghiệm 1

C

0
( CH 3COO ) 2O

=

C %.10d 98.5% × 10 × 1.05
=
= 15.9776 M
D
67

T∞=Tmax=40oC
To=30oC
Áp dụng công thức:
T∞ − TO
CO


T − To  40 − 30 
T − 30 
.C o − C o .
.15.9776 − 15.9776.
=
T∞ − To  15.9776 
40 − 30 


SVTH: Phan Thị Thủy Chung

Trang 22


Báo cáo thực hành kỹ thuật phản ứng

GVHD: Lê Văn Nhiều

ở thời gian 60s nhiệt độ 30,2 thế vào công thức ta có
40 − 30 
30,2 − 30 
.15.9776 − 15.9776.
=9,5
15.9776 
40 − 30 

Và:


Ln .
T − To
 ∞
 C o




T2 − T1



dt
 = Ln 

T − 30  


 40 − 30 
T − To  
.C o − C o .

 15.9776 .15.9776 − 15.9776. 40 − 30  
T
−
T



∞
o 




Ln .
T − To
 ∞
 C o




30,2 − 30




30
 = Ln 
 = -7,262
30,2 − 30  

 40 − 30 
T − To  
.C o − C o .

 15.9776 .15.9776 − 15.9776. 40 − 30  
T∞ − To  




dT
dt

dT
dt

Trong đó: T1,2.. và t đo được ⇒ có bảng sau :

STT

t(s)

T(oC)

1

30

30,00

2

60

30,00

3

90

30,20

4

120

30,50

5

150

30,80

6

180

31,00

1/T

0,033
3
0,033
3
0,033
1
0,032
8
0,032
5
0,032

SVTH: Phan Thị Thủy Chung



. ln 
T −T
o
 ∞
 Co


dT/dt





T −To 
.C o −C o .

T∞ −To 


dT
dt

T∞ − TO 
T − To 
. C o − C o .

CO 
T∞ − To 

0

10,00

0,000

0

9,80

0,000

9,50

-7,262

0,01

9,20

-6,824

0,01

9,00

-6,802

0,0066

8,60

-7,162

0,0066
7

Trang 23

Báo cáo thực hành kỹ thuật phản ứng

7

210

31,40

8

240

31,70

9

270

31,90

10

300

32,30

11

330

32,50

12

360

32,90

13

390

33,10

14

420

33,40

15

450

33,70

16

480

33,90

17

510

34,00

18

540

34,30

19

570

34,8

20

600

35,10

21

630

35,40

22

660

35,70

23

690

35,90

24

720

36,20

GVHD: Lê Văn Nhiều

3
0,031

7
0,0133

8
0,031

3

8,30

-6,434

8,10

-6,697

7,70

-7,052

7,50

-6,332

7,10

-6,971

6,90

-6,249

6,60

-6,898

0,01

6,30

-6,446

0,01

6,10

-6,413

6,00

-6,802

5,70

-7,444

5,20

-6,254

4,90

-5,684

0,01

4,60

-6,131

0,01

4,30

-6,064

0,01

4,10

-6,016

3,80

-6,346

3,60

-5,886

0,01

5

0,031

0,0066

3
0,031

7
0,0133

0
0,030

3
0,0066

8
0,030

7
0,0133

4
0,030

3
0,0066

2
0,029

7

9
0,029
7
0,029

0,0066

5
0,029

7
0,0033

4
0,029

3

2
0,028
7
0,028
5
0,028
2
0,028

0,01
0,0166
7

0
0,027

0,0066

9
0,027

7
0,01

SVTH: Phan Thị Thủy Chung

Trang 24


Báo cáo thực hành kỹ thuật phản ứng

25

750

36,40

26

780

36,60

27

810

36,90

28

840

37,00

29

870

37,30

30

900

37,50

31

930

37,60

32

960

37,80

33

990

38,00

34

1.020

38,20

35

1.050

38,40

36

1.080

38,50

37

1.110

38,70

38

1.140

38,90

39

1.170

39,00

40

1.200

39,10

41

1.230

39,20

42

1.260

39,40

GVHD: Lê Văn Nhiều

6
0,027

0,0066

5
0,027

7
0,0066

3
0,027

7

1
0,027

0
0,026

0,01
0,0033
3
0,01

8
0,026

0,0066

7
0,026

7
0,0033

6
0,026

3
0,0066

5
0,026

7
0,0066

3
0,026

7
0,0066

2
0,026

7
0,0066

0
0,026

7
0,0033

0
0,025

3
0,0066

8
0,025

7
0,0066

7
0,025

7
0,0033

6
0,025

3
0,0033

6
0,025

3
0,0033

5
0,025

3
0,0066

SVTH: Phan Thị Thủy Chung

3,40

-6,234

3,10

-6,142

3,00

-5,704

2,70

-6,697

2,50

-5,521

2,40

-5,886

2,20

-6,492

2,00

-5,704

1,80

-5,598

1,60

-5,481

1,50

-5,416

1,30

-5,966

1,10

-5,106

1,00

-5,011

0,90

-5,598

0,80

-5,481

0,60

-5,193

0,50

-4,317
Trang 25