Bài tập thực hành Kỹ thuật phản ứng

Bài tập thực hành Kỹ thuật phản ứng gồm các bài sau: thời gian lưu, hệ thống phản ứng khuấy trộn gián đoạn đẳng nhiệt, hệ thống khuấy trộn gián đoạn với điều kiện đoạn nhiệt, hệ thống thiết bị phản ứng khuấy trộn liên tục. Mời bạn đọc cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài tập thực hành Kỹ thuật phản ứngBÀI TẬP THỰC HÀNHKỸ THUẬT PHẢN ỨNG 1 BÀI 1: THỜI GIAN LƯU I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM: - Khảo sát thời gian lưu của hệ thống bình khuấy mắc nối tiếp theo mô hình dãy hộp. - Xác định hàm phân bố thời gian lưu thực với phổ thời gian lưu lý thuyết. - Tìm hiểu các cận của mô hình dãy hộp và thong số thống kê của mô 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 lưulại 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 trongthiết bị và mất những khoảng thời gian khác nhau. Dựa trên các hàm phân bố thờigian lưu xác định, ta có thể đánh giá tương quan về dòng chuyển động trong thiết bị,các nhược điểm khi thiết kế như vùng chảy tù, chảy tắt, phân lớp…từ đó mà ta khắcphục nhược điểm của thiết bị. Dựa trên phổ thời gian lưu mà ta có thể vận hành tối ưu và qua đó thiết lập cácthong số, phương pháp điều khiển cũng như tối ưu hóa trong thiết bị. t t t Thời gian thu gọn     là tỷ số giữa thời gian lưu của phần tử bất kì và t  Vthời gian lưu trung bình của toàn hệ. Với: V là thể tích của hệ bình phản ứng V là lưu lượng của dòng lưu chất vào thiết bị phản ứng 2. Các phương pháp đánh dấu: Để đo thời gian lưu, mà trong thời gian đó một phần tử xác định lưu lại trongmột hệ dòng chảy, người ta phải phân biệt nó với các phần tử khác bằng cách đánhdấu. Các phần tử đánh dấu phải có đặc điểm là không được ảnh hưởng và khác biệtvới các phẫn tử tạo nên tương quan trong hệ. 2 Các loại chất chỉ thị đánh dấu đối với môi 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 hoàn và tín hiệu không tuần hoàn. - Để khảo cứu thiết bị, người ta dung loại tín hiệu xác định không tuần hoàn, 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 toàn 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: CIra CIra (t ) f (t )  vao  * CI CI  (t ) 3. Bình phản ứng lý tưởng: a. Bình khuấy lý tưởng: có tính chất là quá trình khuấy trộn là hoàn toàn do đóhỗn hợp đồng nhất trong tất cả các phần của thiết bị và giống với dòng ra. Điều nàycó ý nghĩa là phân tố thể tích trong các phương trình liên quan có thể được lấy là thểtích V của toàn 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 diệnvuông góc với phương dọc trục đều có cùng một tính chất. c. Mô hình dãy hộp: Khi nối các bình khuấy trộn lý tưởng lai với nhau ta có môhình dãy hộp. Tổng quát với mô hình dãy hộp n bình mắc nối tiếp, ta có hàm phânbố thời gian lưu lý thuyết (hàm đáp ứng) như sau: 3 nn Cni  in1  eni ( 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   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 hoàn toàn có thể thay thế bằng tỷ số D/D0 nên ta chỉ cần đo mật độquang thay cho việc đo nồng độ.Cơ sở là định luật Lambert – Beer: D   .b.c  k .C  2  lg(T %)Với :  : hệ số hấp thu mol (l/mol.cm) b: chiều dài cuvet chứa mẫu (cm) C: nồng độ mẫu (mol/l) k: hệ số tỷ lệ T: độ truyền suốt (%) III. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM, TÍNH TOÁN VÀ ĐỒ THỊ:1. HỆ MỘT BÌNH GIÁN ĐOẠN T0 (%) Đường kính (d) Chiều cao (h) Lưu lượng (Q) 42.2 120 mm 105 mm 0.3 l/ph t (S) t1 t2 t3 t4 t5 T (%) 44 42.8 42.3 42.3 42.2Chọn T0 = 42.22. HỆ MỘT BÌNH LIÊN TỤC ...