1. Các Định Luật Và Phương Thức Khuếch Tán

8/17/2019 1. Các Định Luật Và Phương Thức Khuếch Tán

1/31

22/9/2013 Truywnf khối A MSMH: 605067 1

BỘ MÔN: QT & TB CNHHKHOA: K Ỹ THUẬT HOÁ HỌC

TR ƯỜ NG: ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM

NGƯỜI SOẠ N: PGS.TS. Trịnh Văn Dũng

QT & TB TRUYỀN KHỐIMMH: 605067


2/31


CHCHÖ Ö ÔNG 1ÔNG 1

CACA Ù ÙCC ÑÑÒNH LUAÒNH LUA Ä ÄT VAT VA Ø Ø PHPHÖ Ö ÔNG THÔNG THÖÙÖÙC KHUEC KHUE Á ÁCH TACH TA Ù ÙNN1.1 Khueách taùn phaân töû vaø ñònh luaät Fick I

1.2 Khueách taùn ñoái löu1.3 Ñònh luaät Fick II1.4 Caáp khoái vaø heä soá caáp khoái1.5 Tính doøng moät pha


3/31




Hai phöông thöùc khueách taùn: Khueách taùn phaân töû

Khueách taùn ñoái löu

Khueách taùn phaân töû laø gì?

Ñöôïc ñaëc tröng baèng ñaïi löôïng naøo?


4/31




Maät ñoä doøng xaùc ñònh baèng ñònh luaät Fick I:

Maät ñoä doøng

Gradien noàng ñoä

Heä soá tyû leä: DAB – heä soá khueách taùn phaân töû

A AB A

AB A

MA gradC D

d

dC D

Fd

dG

sm

kmol J

.2


5/31




Heä soá khueách taùn laø gì?

Xaùc ñònh nhö theá naøo?

s

m

m

mkmol

sm

kmol

d

dC

Fd

dG D Â A

AB

23

2

/:

.:


6/31




Heä soá khueách taùn laø ñaïi löôïng vaät lyù, phuï thuoäc vaøo:-Baûn chaát A, B

-Ñieàu kieän khueách taùn: T

P

-Ñöôïc xaùc ñònh baèng: thöïc nghieäm

tính gaàn ñuùng


7/31




Trong chaát khí:Chaát k.taùn N2 NH3 C6H6 H2 Hôi nöôùc SO2 CO2 Dietyl ete O2 CH3OH SO3 H2S HCl C2H5OH

Dkhí - KK.106,

m2 /s13,2 17,0 7,7 61,1 21,9 10,3 13,8 7,8 17,8 13,3 9,4 8,9 13,0 10,2

Chaát k.taùn N2 NH3 H2 O2 CO2, N2O Cl2 H2S HCl-120C T M B AC

Dkhí - H2O.109,

m2 /s - 200C1,9 1,8 5,3 2,1 1,8 2,3 7,1 20,2 7,8 10,71,6

Dkhí - KK.106,

m2 /s

Chaát k.taùn


8/31




Trong chaát khí:

PT

vv

M M D

B A

B A AB

5,1

23/13/1

3 1110.35,4

Trong ñoù: MA, M

B, g/mol;

vA, vB, cm3 /mol;T, K;P, atm;


9/31




Trong chaát khí: 5,1

1

2

2

1

12

T

T

P

P D D

A = CxHyOnNm: Z mV nV yV xV V N O H C A


10/31




Trong chaát khí:Nguyeân töû B C Cl H S I N1 N2 NII OII Oan OeP OeD OeC OA O

v, cm3 /ntöû 27,0 14,8 24,6 3,7 25,6 37,0 10,5 12,0 15,6 7,4 7,4 9,1 9,9 11,0 12,0 8,3

Phaân töû H2 O2 N2 KK CO CO2 SO2 NO N2O NH3 H2O H2S Cl2 Br2 I2 COSv, cm3 /ntöû 14,3 25,6 31,2 29,9 30,7 34,0 44,8 23,6 36,4 25,8 18,9 32,9 48,4 53,2 71,5 51,5


11/31




Trong chaát loûng:Chaát hoøa tan amoniaêc glyxerin sacaro ure KCl HNO3 CaCl2 H2SO4 HCl CuSO4 NaCl AgNO3 C2H5OH

t,0C 12 10 18,5 20 25 19,5 9 18 19,2 17 15 12 11

Dct-H2O.105,

cm2 /s1,64 0,63 1,18 1,20 1,95 2,4 0,79 1,53 2,56 0,45 1,09 1,19 0,84


12/31




Trong chaát loûng:

23/13/1

2 1110

B A

B A

AB

vv AB M M D

ÔÛ 200C:


13/31




Trong chaát loûng: 20120 t b D D t

3

2,0

b


14/31





Caùc khí C2H5OH CH3OH CH3COOH H2O C2H5OH CH3OH C3H6OLoûng khoâng

lieân hôïp

1,00 1,24 1,19 1,27 4,70 2,00 2,00 1,15 1,00

Heä soá A, trong dung moâi nöôùc Heä soá B


15/31





6,0810.4,7

A

B AB

v

T M D

Ñoái vôùi dung dòch loaõng:

H2O CH3OH C2H5OH C6H6, ete, heptan

2,6 1,9 1,5 1,0


16/31




Trong chaát raén:DAB ~ 10 10 cm2 /s chia laøm ba loaïi: raén

raén xoáp

raén keo

Neân khueách taùn phuï thuoäc: kích thöôùc; hình daïng; söï löông taùc giöõa chuùng;


17/31




Trong chaát raén:TrongTrong gel M > 10000 (Polson):gel M > 10000 (Polson): 33,0

1010.4,9

A AB M

T D


18/31




Trong hoãn hôïp nhieàu caáu töû:Hoãn hôïp khí:

k

i j ij D i

yk

i j ij Di

yi y

ihh D

0

11

Hoãn hôïp loûng: i j jij Di xhhihh D 2/12/1

TrongTrong ññoo ù ù:: ;; DDijij; x; xii,, yyii; y; y00

ii; i; i, j; i; i, j –– chchææ soso á á ;;


19/31



CACA Ù ÙCC ÑÑÒNH LUAÒNH LUA Ä ÄT VAT VA Ø Ø PHPHÖ Ö ÔNG THÔNG THÖÙÖÙC KHUEC KHUE Á ÁCH TACH TA Ù ÙNN1.2 Khuếch tán đối lư u:

Khuếch tán đối lư u là gì?Söï di chuyeån cuûa vaät chaát

nhôø chuyeån ñoäng cuûa moâi tröôøngKhueách taùn ñoái löu thöôøng khaù lôùn;

xaûy ra khi coù ngoaïi löïc;luôn keøm theo khueách taùn phaân töû;nhaèm san baèng noàng ñoä;


20/31




Khuếch tán đối lư u là gì?Xaùc ñònh baèng caùch naøo:

AWC d

AdC

X D AX J

Trong ñoù: DX – heä soá khueách taùn xoaùy: DX = f(Re).


21/31




Maät ñoä doøng kheách taùn toång:

A

WC AC

AB D A

C

X D

AB D

AX J

AM J

A J

Trong moâi tröôøng ñöùng yeân (W = 0):

AC AB D AX J AM J A J


22/31



CACA Ù ÙCC ÑÑÒNH LUAÒNH LUA Ä ÄT VAT VA Ø Ø PHPHÖ Ö ÔNG THÔNG THÖÙÖÙC KHUEC KHUE Á ÁCH TACH TA Ù ÙNN1.3 Ñònh luaät Fick II:

z

Mx dz Mx+dx dx

dy x

y

Xeùt moät nguyeân toá theå tích dV = dxdydztoïa ñoä 0xyz

Lập cân bằng vật chất:

- theo ba phươ ng x, y, z;

- xảy r a bằng cả khuếch tán: phân tử ;

đối lư u;


23/31



CACA Ù ÙCC ÑÑÒNH LUAÒNH LUA Ä ÄT VAT VA Ø Ø PHPHÖ Ö ÔNG THÔNG THÖÙÖÙC KHUEC KHUE Á ÁCH TACH TA Ù ÙNN1.3 Ñònh luaät Fick II: C DgradC w

2

C

Trong môi trườ ng đứ ng yên: C D2

C

Khi quá trình ổn định: C DgradC w 2

Khi ổn định trong môi trườ ng đứ ng yên:quá trình ổn định:

02

2

2

2

2

22

z

C

y

C

x

C C


24/31



CACA Ù ÙCC ÑÑÒNH LUAÒNH LUA Ä ÄT VAT VA Ø Ø PHPHÖ Ö ÔNG THÔNG THÖÙÖÙC KHUEC KHUE Á ÁCH TACH TA Ù ÙNN1.4 Caáp khoái vaøø heä soá caáp khoái:

Caáp khoái laø gì?

dFd dGi

y

x

y x

yy*

x* x

ybm

x bm

F


25/31



CACA Ù ÙCC ÑÑÒNH LUAÒNH LUA Ä ÄT VAT VA Ø Ø PHPHÖ Ö ÔNG THÔNG THÖÙÖÙC KHUEC KHUE Á ÁCH TACH TA Ù ÙNN1.4 Caáp khoái vaøø heä soá caáp khoái:

y

x

y x

yy*

x* x

ybm

x bm

F

Heä soá caáp khoái laø gì?

dFd

dG i


26/31



CACA Ù ÙCC ÑÑÒNH LUAÒNH LUA Ä ÄT VAT VA Ø Ø PHPHÖ Ö ÔNG THÔNG THÖÙÖÙC KHUEC KHUE Á ÁCH TACH TA Ù ÙNN1.4 Caáp khoái vaøø heä soá caáp khoái:Xaùc ñònh heä soá caáp khoái:

C F

G

Xaùc ñònh theo lyù thuyeát: thuyeát maøngthuyeát thaåm thaáu

thuyeát lôùp bieân khueách taùnthuyeát thieát laäp beà maët môùithuyeát xoaùy ñaûo beà maët phaân pha

nmnm ScReAD

ShD

ScReA

D

Sh

β

β


27/31



CACA Ù ÙCC ÑÑÒNH LUAÒNH LUA Ä ÄT VAT VA Ø Ø PHPHÖ Ö ÔNG THÔNG THÖÙÖÙC KHUEC KHUE Á ÁCH TACH TA Ù ÙNN1.4 Caáp khoái vaøø heä soá caáp khoái:Xaùc ñònh heä soá caáp khoái:

Xaùc ñònh theo söï töông töï: truyeàn ñieäntruyeàn nhieättruyeàn ñoäng löôïng


28/31



CACA Ù ÙCC ÑÑÒNH LUAÒNH LUA Ä ÄT VAT VA Ø Ø PHPHÖ Ö ÔNG THÔNG THÖÙÖÙC KHUEC KHUE Á ÁCH TACH TA Ù ÙNNNo Teân goïi

Kyù

hieäuYÙ nghóa Ghi chuù

1 Sherwood Sh Tyû soá giöõa doøng caáp vaødoøng daãn Ñaëc tröng cho cho caáp khoái ôûbeà maët phaân pha Coøn goïi laø chuaånsoá Nu'

2 Reynold ReTyû soá giöõa löïc quaùn tính vaø

löïc ma saùt

Ñaëc tröng cho cho cheá ñoä thuûy

ñoäng löïc cuûa doøng pha

3 Schmit Sc Tyû soá tröôøng toác ñoä vaøtröôøng noàng ñoä

Ñaëc tröng cho tính chaát vaät lyùcuûa doøng pha

Coøn goïi laø chuaånsoá Pr'

4 Peclet Pe'Tyû soá giöõa doøng ñoái löu vaø

doøng daãn

Ñaëc tröng cho söï khuaáy troän

cuûa doøng pha

Goïi laø chuaån soá

Peclet TK

5 Fourier Fo' Ñaëc tröng cho tính khoâng oånñònh cuûa quaù trình

Coøn goïi laø chuaånsoá Fo TK

6 Bio Bi'Tyû soá doøng caáp ngoaøi vaø

doøng daãn trong

Ñaëc tröng cho quaù trình vaän

chuyeån qua beà maët phaân pha

Coøn goïi laø Bio

truyeàn khoái

Bieåu thöùc

D

ww

D D

Sc D

wRe

2

D

1

2

D


29/31



CACA Ù ÙCC ÑÑÒNH LUAÒNH LUA Ä ÄT VAT VA Ø Ø PHPHÖ Ö ÔNG THÔNG THÖÙÖÙC KHUEC KHUE Á ÁCH TACH TA Ù ÙNN1.5 Tính doøng moät pha:

a) Tính toác ñoä hoaø tan:

0

0*

20

0*0

42

DC

d ShDC

b) Tính thieát bò boác hôi:

f C C

d

dM *


30/31




a) Tính toác ñoä hoaø tan:b) Tính thieát bò boác hôi:


31/31




a) Tính toác ñoä hoaø tan:b) Tính thieát bò boác hôi:

H p p f p pC C L M bmbmV R

Documents

1. Các Định Luật Và Phương Thức Khuếch Tán