Giáo trình Các quy trình truyền khối - CĐ Kỹ Thuật Công Nghệ Bà Rịa-Vũng Tàu

(NB) Giáo trình Các quy trình truyền khối nhằm trang bị cho người học những khái niệm, định nghĩa, các kiến thức, tri thức căn bản về các quá trình truyền khối như: quá trình hấp thụ, hấp phụ, trích ly, chưng cất, hòa tan, sấy xảy ra trong công nghệ chế biến thực phẩm, ứng dụng và vận hành các hệ thống thiết bị phục vụ cho quá trình sản xuất một cách hợp lý.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Các quy trình truyền khối - CĐ Kỹ Thuật Công Nghệ Bà Rịa-Vũng Tàu                     ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BÀ RỊA – VŨNG TÀU                 TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TÀI LIỆU MÔ ĐUN/MÔN HỌC CÁC QUÁ TRÌNH TRUYỀN KHỐI 1 (Lưu hành nội bộ) Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2018 Bài mở đầu Trong công nghiệp hóa học nhiều quá trình sản xuất dựa trên sự tiếp xúc trực tiếp   giữa các pha và sự di chuyển vật chất từ pha này sang pha khác. 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 hay là quá trình khuếch tán, quá trình này đóng vai trò quan trọng  trong công nghiệp hóa học, thực phẩm và các ngành công nghiệp khác. 1­ Hấp thu là quá trình hút khí (hơi) bằng chất lỏng, trong đó vật chất đi từ pha   khí vào lỏng. 2­ 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 3­ Hấp phụ  quá trình hút khí (hơi) bằng chất rắn xốp, trong đó vật chất đi từ  pha khí vào pha rắn. 4­ Trích ly là quá trình tách các chất hòa tan trong chất lỏng hay chất rắn bằng   chất lỏng khác. 5­ Kết tinh là quá trình tách chất rắn trong dung dịch vật chất đi từ  pha lỏng   vào pha rắn. 6­ Sấy khô là quá trình tách nước ra khỏi vật liệu  ẩm vật chất đi từ  pha rắn  hay lỏng vào pha khí. 7­ Hòa tan là quá trình vật chất đi từ pha rắn sang lỏng. Khi hai pha chuyển động tiếp xúc với nhau do sự cản trở của pha này đối  với  pha   kia, nghĩa là trên bề mặt phân chia pha tạo thành hai lớp màng. Chế  độ  chuyển động   trong màng và trong nhân là khác nhau. Trong màng là chuyển động dòng  vì thế gọi là  khuếch tán phân tử còn nhân chuyển động xóay và gọi là khuếch tán đối lưu. Khuếch   tán trong màng rất chậm so với trong nhân nên nó quyết định đến quá trình khuếch tán. Động lực quá trình: 2 y x x y Hình 1.2. Sô ñoà bieåu dieãn  ñoän g löïc quaù Hình 1.1  trình truyeàn  khoái Quá trình truyền khối giữa các pha xảy ra một cách tự  nhiên khi nồng độ  làm  việc và nồng độ  cân bằng của các cấu tử phân bố  trong mỗi pha khác nhau. Hiệu số  giữa nồng độ làm việc và nồng độ cân bằng gọi là động lực khuếch tán hay động lực  truyền khối, có thể biểu diễn bằng đồ thị (Hình 1.1) Nếu tính theo pha   ta có động lực: y y y cb y    hay là   y y y cb Nếu tính theo pha   ta có động lực: x x x cb x  hay là  x x x cb 1. Phương trình truyền khối và động lực trung bình: Vận tốc của quá trình nào cũng tỷ lệ thuận với động lực và tỉ lệ nghịch với trở lực.   Phương trình truyền khối có thể biểu diễn như sau: G = ky F  ytb =  kx F  xtb   (1.6) Trong đó:   ky , kx là hệ số truyền khối tính theo nồng độ pha  y  và  x   ytb ,  xtb – động lực trung bình của quá trình. F – bề mặt tiếp xúc pha, m2  ­ thời gian truyền khối. Khi đường cân bằng là đường thẳng thì động lực trung bình theo lôgarit theo  pha  y  và  x  như sau:  y1 y2 x1 x2 y tb xtb   y1            x1       ln ln y2 x2 y1,  y2,  x1,  x2 là động lực cuối và đầu theo pha   và  y   x 3 I/ PHẦN LÝ THUYẾT BÀI 1: BỐC HƠI 1. Phạm vi sử dụng hệ thống bốc hơi 1.1 Lý thuyết của quá trình bốc hơi Trong lòng chất lỏng có các phân tử nước chuyển động. Khi nhiệt độ tăng, các phân tử  nước chuyển động nhanh hơn, và bay ra khỏi dung dịch. Sự bốc hơi nước phụ thuộc vào độ  ẩm không khí, chênh lệch về nồng độ  nước giữa  chất lỏng và môi trường. Nhiệt độ càng tăng, nước bốc hơi càng nhanh. Quá trình bốc hơi được ứng dụng để cô đặc các sản phẩm như siro, pure, mứt…. 1.2 Cấu tạo hệ thống thiết bị bốc hơi Thiết bị bốc hơi hay thiết bị cô đặc 1.3 Phạm vi sử dụng hệ thống thiết bị bốc hơi Thiết bị bốc hơi được dùng để cô đặc các sản phẩm có hàm lượng nước cao về hàm  lượng nước thấp hơn, tăng hàm lượng chất khô. 2. Phân loại bốc hơi 2.1 Bốc hơi 1 nồi Cô đặc một nồi chỉ  dùng khi năng suất thấp và khi không dùng hơi thứ  làm chất tải   nhiệt để đun nóng. Trong hệ thống cô đặc một nồi liên tục, dung dịch đầu từ thùng chứa 1 được bơm vào  thùng 3, sau đó chảy qua lưu lượng kế  4 vào thiết bị  đun nóng 5.  Ở  đây dung dịch   4 được đun nóng đến nhiệt độ  sôi rồi đi vào thiết bị  cô đặc 6 thực hiện quá trình bốc   ...