Giáo Trình Lý Thuyết Hóa Học Cơ Bản

7/26/2019 Gio Trnh L Thuyt Ha Hc C Bn

1/92

1

TCT PHN BN V HA CHT DU KH- CTCPCN TCT PHN BN V HA CHT DU KH CTCP

NH MY M PH M N V: P.CNSX

GIO TRNHL THUYT HA HC C BN ( DNG CHO CH NG TRNH O TO NI B I NG VN HNH NH

MY M PH M)

PH M, THNG 6/2012


2/92

2

MC LC Ch ng 1: CC I L NG VT L V N V O. MT S NH LUT CBN

I. Cc i l ng vt l v n v o 7

1 p sut: 7a. nh ngha p sut 7 b. p sut t ng i : 7c. p sut chn khng: 8p sut chn khng = p sut kh quyn p sut tuyt i Pck = Pa- P 8

2 Nhit 8a. nh ngha 8

3 Th tch 8a. nh ngha. 8

4 Khi l ng v khi l ng ring 95 Cng Sut 96 Chuyn i n v o di 107 Nng sut 108 L u l ng ( i v i hp kh th ng c gi l tc khng gian) 109 Vn tc 1010 Hiu sut 1111 H Thng nhit ng 1112 Ni Nng 1113 Entanpy 1214 Entrpi 12

II. Mt s nh lut c bn 121. nh lut Avgadr 122. nh lut an Tn 133. nh lut Gayluyxac (ch p dng vi kh l t ng) 13

Qu trnh ng p: (P=const) 134. nh lut Sac l Qu trnh ng tch: (V=const) 13


3/92

3

5. nh lut Bimarit ( Ch p dng cho kh l t ng) 146. Ph ng trnh trng thi kh l t ng 157. Nguyn L le chatelier 168. ng dng ca cc nh lut v tr ng thi kh 179. Mt s l u khi p dng cng thc trong tnh ton 18

III. Bi t png dng 19

Ch ng 2. CHUYN I TR NG THI CA VT CHT. ............................ 41. S chuyn th t r n sang lng v ng c li: .................................................. 20

1.1. Nhit nng chy (ng c): ................................................................... 201.2. Nhit nng chy: ........................................................................................... 20

2. S chuyn th t pha lng sang pha kh (hi): ................................................ 212.1. S bay hi:.................................................................................................... 212.2. p sut hi bo ha (P bh): ............................................................................ 21

3. Qu trnh si ca cht lng .............................................................................. 213.1. nh ngha: ................................................................................................... 213.2. Tnh cht ca qu trnh si: .......................................................................... 223.3. Nhit ho hi ................................................................................................ 22

4. Hi qu nhit .................................................................................................... 225. Cu hi v bi t png dng: ........................................................................... 266. Ph lc nh km: ............................................................................................ 28

Ch ng 3. NG HA HC CN BNG PHN NG. ................................... 41. ng ha hc ................................................................................................... 20

1.1. Vn tc trung bnh v vn tc tc th i ......................................................... 20

1.2. nh h ng ca nng cht tham gia phn ng n vn tc phn ng nhlut tc dng khi l ng ........................................................................................ 201.3.nh h ng ca nhit n vn tc phn ng. ............................................. 211.3.nh h ng ca xc tc n tc phn ng . ............................................... 21

2. Cn bng ha hc ............................................................................................. 212.1. Phn ng mt chiu, phn ng thun nghch, tr ng thi cn bng ............... 21


4/92

4

2.2. Ph ng trnh hng s cn bng .................................................................... 222.3. S chuyn dch cn bng Nguyn l Lsatlie ......................................... 22

3. Cu hi v bi t png dng: ........................................................................... 224. Ph lc nh km.............................................................................................. 26

CH NG IV: THY NG L C HC ................................................................. 384.1 Thy tnh hc. .......................................................................................................... 3

4.1.1 Ph ng trnh cn bng Euler ( le). 38 4.1.2.ng dng ca ph ng trnh c bn: 39 4.1.3. iu kin cn bng gia 02 bnh thng nhau: 40 4.1.4. p lc ca cht lng ln thnh bnh v y bnh: 41

4.2 Thy ng lc hc. .................................................................................................. 44.2.1. nh t ca cht lng v cc yu t nh h ng n nh t. 42

4.2.2. Ch chuyn ng ca cht lng. 43 4.2.3. L u l ng, vn tc ca cht lng chuyn ng. 43 4.2.4. Ph ng trnh c bn v chuyn ng. 44 4.2.5. Tr lc ca thy lc trongng dn cht lng. 45

BI TP NG D NG ..................................................................................................... 4Ch ng V: VN CHUYN CHT LNG.......................................................................

5.1 Cc thng s c bn ca bm......................................................................................5.1.1 Nng su t : k hiu Q, n v m3/h5.1.2p sut ton phn ca bm (chiu cao y ca bm):

5.1.3Cng sut ca bm: 5.1.4Hiu sut ca bm: 5.2 p sut ton phn, chiu cao ht v NPSH ca bm ..................................................

5.2.1 p sut ton phn ca bm 5.2.2 Chiu cao ht ca bm 5.2.3 NPSH v NPSHa ca bm 5.2.4 Hin t ng xm thc ca bm cht lng

5.3 Bmly tm. ..............................................................................................................5.3.1 Nguyn l lm vic ca bm ly tm

5.3.2 nh lut t l ca bm ly tm 5.3.3 ng c tuyn ca bm ly tm

5.4 Bm piston................................................................................................................5.4.1 Nguyn l lm vic ca bm Piston 5.4.2 c im ca bm piston 5.4.3 Mt s ch khi vn hnh bm piston

Ch ng VII: CC QU TRNH TRUYN NHIT. .............................................. 49


5/92

5

I Khi nim chung ....................................................................................................... 67II Dn nhit ................................................................................................................. 67

1. nh lut dn nhit Phuri ............................................................................... 672. dn nhit ca cc cht r n, lng , kh: ........................................................ 67

III Nhit i l u .......................................................................................................... 681. nh lut v c p nhit ...................................................................................... 682. C p nhit khi hi ng ng t .............................................................................. 69

IV Truyn nhit .......................................................................................................... 701. Khi nim ......................................................................................................... 702. Truyn nhit qua t ng phng ......................................................................... 703. Truyn nhit bin nhit .................................................................................... 714. Ph ng php chung tnh thit b truyn nhit ............................................. 73

V Mt s im cn l u trong vn hnh cc thit b trao i nhit. 74 Ch ng VIII: CHUY N KHI

1. NH NGHA V PHN LOI 76

1.2. nh ngha: ................................................................................................... 76

1.3. Phn loi: ...................................................................................................... 76

2. CC PH NG PHP TH C HI N QU TRNH TRUY N KHI 77

2.1. Thu hi dung cht v phn on: 77 2.2. Qu trnh gin on (khngn nh) v qu trnhn nh: ......................... 77

2.3. Qu trnh tip xc theo on v qu trnh ti p xc lin tc: ........................ 77

3. H S TRUY N KHI 77

4. TRUY N KHI GI A HAI PHA 77

4.1. Khi nim v cn bng pha v ng cn bng ........................................... 77

4.2. Cc nh lut cn bng pha: ......................................................................... 78

4.2.1. nh lut Herry: ........................................................................................ 78 4.2.2. nh lut Raul: .......................................................................................... 79

4.3. Qu trnh h p th. ......................................................................................... 80

4.3.1. Khi nim. ................................................................................................. 80

4.3.2. Yu cu i v i cht h p th..................................................................... 81


6/92

6

4.3.3. H p th vt l v h p th ha hc. ............................................................ 81

a. H p th vy l .............................................................................................. 81 b. H p th ha hc ............................................................................................ 82

4.3.4. Cc yu t nh hng n qu trnh h p th............................................. 82

a. L ng dung mi ........................................................................................... 82 b. nh h ng ca p sut. ................................................................................ 82c. nh h ng ca nhit ................................................................................ 83

4.4. Thit b h p th v ch lm vic .................................................................. 83

4.4.1. Thit b h p th ......................................................................................... 83

4.4.2. Ch lm vic ca thp m .................................................................. 84

4.4.3. Mt s im cn ch khi vn hnh thp h p th .................................... 85

4.5. Qu trnh chng luyn ...................................................................................... 85

4.5.1. nh ngha ................................................................................................. 85

4.5.2. Phn loi cc ph ng php chng. ........................................................... 85

a. Chng n gin ............................................................................................ 85 b. Ch ng chn khng........................................................................................ 85c. Ch ng luyn ................................................................................................. 86

4.5.3. Phn loi hn h p dung dch 2 cu t. ...................................................... 86

a. Dung dch l t ng ....................................................................................... 86 b. Dung dch thc ............................................................................................. 86

4.5.4. Cn bng lng h i ca hn h p 2 cu t. ................................................. 87

a. Gin ng nhit : P-x-y. .......................................................................... 87 b. Gin ng p : T-x-y ............................................................................... 87

4.5.5. Thp ch ng luyn ...................................................................................... 88

a. Nguyn tc hot ng ca thp ch ng luyn. .............................................. 88 b. Cc yu t nh h ng n ch lm vic ca thp ................................... 89

4.6. Cn bng vt cht: ................................................................................................4.6.1. Ph ng trnh cn bng vt liu .....................................................................4.6.2. ng lc khuch tn: ....................................................................................


7/92

7

Ch ng I: CC I L NG VT L V N V O. MT S NH LUT CBN

I.1 Cc i l ng vt l v n v o I.1.1 p sut:

a. nh ngha p su tp sut ( th ng c k hiu l P) l i l ng vt l th hin c ng thnh phn

lc tc ng vung gc ln 1 n v din tch b mt ca vt cht

Cng thc : n v c bn l N/m2

Trong :

F l lc tc dng (N).

S- din tch b mt lc tc dng (m2

).Bng chuyn i cc n v o p sut

b. p sut tng i :p sut t ng i cn gi l p sut ng h o, hay p sut d th ng c k hiu

l Pd

Cng thc : Pd = P-Pa

Trong : P : l p sut tuyt i Pa: l p sut kh quyn bnh th ng Pa= 1 at = 1 kg/cm2.

Trong tnh ton ta th ng dng gi tr p sut tuyt i P

p sut ch th ca ng h o l p sut t ng i Pdu
http://bientan.wordpress.com/2012/04/02/cach-chon-cam-bien-ap-suat/bang-chuyen-doi-don-vi-do-ap-suat/


8/92

8

c. p su t chn khng:Khi mi tr ng ang kho st c p sut nh hn p sut ca kh quyn th ta gi

chnh lch gia p sut kh quyn Pa v p sut mi tr ng l chn khng Pck .

p su t chn khng = p su t kh quy n p su t tuyt i P ck = P a - P

V d : p sut chn khng ti thit b c c V-1015 x ng urea l 0.97 at hi psut tuyt i P ca thit b V-1015 l bao nhiu?

Gii: p sut tuyt i trong thit b V-1015 l

P = Pa-Pck = 1-0.97 = 0.03 at

I.1.2 Nhit nh ngha Nhit ( th ng c k hiu T) l i l ng vt l o nng v lnh ca vt

cht. Vt cht c nhit cao hn khi nng hn Nhit l i l ng vt l c tr ng cho trng thi nhit ca vt cht.

n v th ng dng cho thang o nhit bch phn l0C c biu th bng ch C

n v thang o kenvil: n v dng l0K c biu th bng ch K, cn th ng c gi l nhit tuyt i , dng trong tnh ton cng thc chuyn i :

T = 273+ t

Ngoi ra theo h o l ng ca Anh , M dng thango Fahrenheit, k hiu( F hay F), l mt thang nhit c t theo tn nh vt l ng i c GabrielFahrenheit (1686 1736) -ng i xut ra n nm 1724.

F=t*1.8 +32

I.1.3 Th tch nh ngha. Th tch ca mt vtl l ng khng gian m vt y chim, th ng c k hiu l V,n v l m3, cm3

Ngoi ra cn dng n v l lit 1m3= 1000l , 1 cm3= 1 ml

H anh th ng dng l feet , galong

Trong tnh ton th ng dng n v l m3.

Chuyn i n v 1 m3= 6,11 thng =219,98 galong.


9/92

9

I.1.4 Khi l ng v khi l ng ringKhi l ng c hiu ph thng nht l sc nng ca vt trn mt t hay l th c

o v l ng ( nhiu hay t) ca vt cht. Th ng c k hiu l M, m n v o c bn(kg) hoc ( Pao n v Anh, M ), 1kg = 2.2046 Pao.

Khi l ng ring ca mt vt l khi l ng ca mt n v th tch vt .

V m

Trong :

m khi l ng ca vt, [kg] ; V th tch ca vt, [m3]

I.1.5 Cng Sut

Cng sut P (Power) l mt i l ng cho bit cng do my mc thit b tiu th hay sn ra W hay nng l ng bin i E trong mt khong th i gianT = t.

n v: W.

Cng sut c

Trong chuyn ng u, thi gian t, khong cch S, chuyn dng v i vn tc v

d i tc dng ca lc F th cng sut c tnh:

Trong chuyn ng quay, thi gian t, gc quay , vn tc gc d i tc dngca mmen M th cng sut l:

Bng chuyn i n v o cng, nng l ng:
http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=%C4%90%E1%BA%A1i_l%C6%B0%E1%BB%A3ng&action=edithttp://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=%C4%90%E1%BA%A1i_l%C6%B0%E1%BB%A3ng&action=edithttp://vi.wikipedia.org/wiki/C%C3%B4nghttp://vi.wikipedia.org/wiki/N%C4%83ng_l%C6%B0%E1%BB%A3nghttp://vi.wikipedia.org/wiki/N%C4%83ng_l%C6%B0%E1%BB%A3nghttp://vi.wikipedia.org/wiki/Th%E1%BB%9Di_gianhttp://vi.wikipedia.org/wiki/Th%E1%BB%9Di_gianhttp://vi.wikipedia.org/wiki/Th%E1%BB%9Di_gianhttp://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%C6%A1n_v%E1%BB%8B_%C4%91ohttp://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%C6%A1n_v%E1%BB%8B_%C4%91ohttp://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%C6%A1n_v%E1%BB%8B_%C4%91ohttp://vi.wikipedia.org/wiki/Th%E1%BB%9Di_gianhttp://vi.wikipedia.org/wiki/N%C4%83ng_l%C6%B0%E1%BB%A3nghttp://vi.wikipedia.org/wiki/C%C3%B4nghttp://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=%C4%90%E1%BA%A1i_l%C6%B0%E1%BB%A3ng&action=edit


10/92

10

n v ca J=N.m= kg.m2/s2.Btu=1,055j=0,252 calo.

Chuy n i n v o di

n v T ng ng

1 m 1inch 1 foot 1 mile 1 nautical

mile1m 1 39,37 3,28 621,37.10-6 539,95.10-

6

1 inch 25,4.10- 1 8,33.10- 15,78.10- 13,71.10-

1 foot 3,048 12 1 1,894.10-4 1,646.10-4

1 mile 1609,344 63360 5280 1 0,869

1 nautical mile (hi l)

1852 72913 6076 1,15 1

I.1.6Nng sut Nng sut (ph ti ) l i l ng c tr ng ch r l ng vt liu vo hoc sn phmra khi h thng thit b, dy truyn sn xut trong mt n v thi gian. n v th ng l m3/h, tn/h

I.1.7L u l ng ( i v i hp kh thng c g i l t c khng gian) L u l ng ( tc khng gian) l l ng vt cht ( khi l ng hoc th tch ) chuynng qua tit din ngang ca ng ng, thit b trong mt n v thi gian th ngk hiu l v. n v o l m3/h,

I.1.8 Vn tcL l ng vt cht ( khi l ng hoc th tch) chuyn ng qua n v din tch


11/92

11

ng ng thit b trong mt n v th i gian k hiu W , n v l m/s..m/ h ,kg/m2s..

Cng thc:

Trong :

V l l u l ng m3/s F : tit din ngang ca ngng, thit b m2

I.1.9 Hiu sutHiu sut l t l phn trm gia l ng sn phm thu c so v i nguyn liu vo.

I.2 H Thng nhit ng

H thng nhit ng c xem nh l khong khng gian trong c cha mtl ng nht nh cht mi gii ang c kho st bng cc bin php nhit ng.

Nhng g khng nm trong h thng v khng thuc phm vi kho st c gi lmi tr ng.

bt k h thng no lun lun tn ti b mt ranh gii ngn cch gia cht migii v mi tr ng.

Cht mi gi i l cht trung gian thc hin s bin i v chuyn ti nng l ng trong

cc h thng nhit ng. Cht mi gi i c th tr ng thi r n, lng, kh, hi. Nh ngth ng g p nht l dng kh v hi.

I.2.1 Ni Nng L l ng bin i nng l ng ca h thng nhit ng khi khngxt n cc bini ng nng v th nng ca ton b h thng.

Ni nng ph thuc vo nhit v th tch ring U = f(T,v). Ni nng ca kh lt ng ch ph thuc vo nhit .

Ni nng l thng s tr ng thi khng tr c tip o c m phi tnh ton.n v: kJ, kcal v kWh.

Nu tr ng thi ca cht mi gi i l cn bng, ta lun lun c:

U = G.u

Trong :


12/92

12

U (kJ) Ni nng t ng ng v i khi cht mi gi i c khi l ng G (kg). u (kJ/kg) Ni nng tnh theo 1kg cht mi gi i.

I.2.2 EntanpyK hiu entanpi l i khi khi l ng cht mi gi i l 1kg v I nu khi l ng cht migi i l G kg.

i= u+p.v

tr ng thi cn bng ta c:

I = G.i = G.(u+p.v)

Entanpi ca kh l t ng ch ph thuc vo nhit .

T ng t ni nng, ta khng o c entanpi m phi tnh ton.

n v ca entanpi ging n v ca ni nng.

I.2.3 EntrpiEntrpi l loi thng s tr ng thi m gi tr ca n c gi khng i khi cht migi i tin hnh qu trnh on nhit thun nghch.

Entrpi l loi thng s tr ng thi m l ng bin i ca n trong mt qu trnhthun nghch no c gi tr bng Q/T

ds = q/T ; dS = G.ds = Q/T

n v : kJ/kg.K i vi s ; kJ/K i v i SI.3 Mt s nh lut c bnI.3.1nh lut Avgadr

cng mt nhit v cng mt p sut, cc th tch nh nhau ca cc cht kh lt ng cha cng mt s phn t. S phn t trong 22,4 lt cht kh l t ng iukin chun (T = 00 C, P= 760mmHg) bng s Avgar .

S Avogadro: (th ng k hiu NA) bng s phn t, nguyn t hoc ion trong mtmol vt cht: NA = 6,02298.1023 /mol.

V 1kmol cha th thch l v =22.4 m3, th ng k hiu th tch kh iu kin tiuchun l Vo n v l Hm3( Po = 760 mmHg) hoc Nm3 ( iu kin chun quynh).

H qu:Nng th tch ca cc cu t trong hn h p kh chnh l nng mol cacc cu t trong hn h p kh.


13/92

13

I.3.2nh lut anTn Trong iu kin khng c phn ng ha hc xy ra, p sut ca mt hn h p kh bng tng p sut ring phn ca cc cu t trong hn hp kh .

Ptng= Pa+ Pb+Pc++Pn (1.1)

Trong Pa,Pb, Pn l p sut ring phn ca cc cu t a,b,cn trong hn h p kh.

* y p sut ring phn l p sut ca cu t tc dng ln thnh thit b khi rt htton b s cu t khc ra khi thit b .

V d : Trong bnh thy tinh kn P = 1at c cha hn h p kh H2 v NH3 c thnh phn v th thch ln l t l 70% v 30% dng n c h p th ht NH3 trong bnh khi p sut trong bnh l P=0.7 bara chnh l p sut ring phn ca H2 l 0.7 bara.

I.3.3nh lut Gayluyxac(ch p d ng vi kh l t ng)

Qu trnh ng p: (P=const)Trong qu trnh ng p th tch ca mt khi kh t l v i nhit tuyt i ca n.

T th ta c h thc:2

2

1

1

T V

T V

Hay: Vt=o

o

T T V .

Hoc V/T= const (1.2)Vt , V0 : th tch ca khi kh t0 C va 00 C

T, T0 : Nhit ca khi kh.(T = t+2730 K, T0 = 2730 K)

I.3.4nh lut Sac lQu trnh ng tch: (V=const): t rong qu trnh ng tch, p sut ca mt khi kh

T2

T1

V1 V2

P=const

T


14/92

14

t l thun v i nhit .

T th ta c: const T P

T P

2

2

1

1

(1.3)

Hay:o

ot T

T P P .

Pt v P0 - p sut ca khi kh toC v 0oC

T v T0 - nhit ca khi kh.(T = t+2730 K, T0 = 2730 K)

I.3.5nh lut Bimarit ( Ch p d ng cho kh l t ng)

V i mt lng kh khng i nhit khng i, p su t ca mt kh i kh t l

nghch v i th tch ca n. th biu din mi quan h gia p sut v th tch kh khi nhit khng i:

T th ta c:P1.V1 = P2.V2= const (1.4)

P

V

P2

V2 V1

T=const

T

P

T1 T2

P2

V=const


15/92

15

Hay:1

2

2

1

V V

P P

1

2

2

1

V V

P P

Trong P1,P2..Pn l p sut hn h p kh t ng ng v i cc th tch V1,V2Vn.

I.3.6Ph ng trnh trng thi kh l t ng

Cc nh lut Bimarit, Gayluyxc, Sacl ch p dng vi kh l t ng. Kh lt ng c quy c nh sau: kch th c phn t khng ng k c th b qua,khng c lc lin k t gia cc phn t kh.

Trong thc t th ng c 3 thng s P, V, T u thay i v vy k t h p c ba nhlut ta c :

Trong :

P1,V1,T1 ; l p sut, th tch, nhit ca hn h p kh tr ng thi 1. P2,V2,T2; l p sut, th tch, nhit ca hn h p kh tr ng thi 2.

Tng qut v i 1 mol kh ta c P.V/T = R = hng s kh l t ng.

i v i hn h p kh n mol ta c P.V/T= n.R ,

P.V=nR.T (1.5) ph ng trnh 1.5 l ph ng trnh tr ng thi kh l tng. trong

R l hng s kh, th nguyn n v v gi tr ca R ty thuc vo th nguyn ( n v) ca P,V,T gi tr ca n nh sau : R= 8,315 (m3.Pa/mol.K)khi n v ca P, V,T thay i ta phi tnh ton chuyn i xc nh gi tr ca RV d : khi n v P l at, V l l , T l K v n v o n l mol khi R=0.0821 ( l.at /mol.K).

Nh vy ta ch cn nh gi tr ca R=8,315 (m3.Pa/mol.K) khi th nguyn ca P,V,Tm thay i ta tnh c R t ng ng v i th nguyn thay i bng chuyn i nv.

Ph ng trnh (6.1) ch gn ng cho kh thc, n ch chnh xc hn nu khi thc nmtrong tr ng thi gn vi kh l t ng tc l nhit th p v p sut th p trong vn


16/92

16

hnh c th dng n tnh ton gn ng v i kh thc.

i v i tnh ton thit k cn chnh xc cao hn i v i kh thc ng i ta dng ph ng trnh Vandecvani v i 1 mol kh:

(P + a/v2).(V-b) = R.T

i v i n mol kh:

(1.6)

Trong : a, b l cc hng s phn nh tnh cht ca tng loi kh, n l nhng gi tr c c bng nghin cu thc nghim, th ng c tra t cc bng, cc th csn trong s tay ha hc.

I.3.7 Nguyn l Lechatelier

Khi mt phn ng ha hc thit l p tr ng thi cn bng ng, nu ta tc ng mtyu t t bn ngoi vo (thay i nng , nhit , p sut, th tch) th phn ng s dch chuyn theo chiu chng li s tc ng .

V d:

1. Thay i nng : 2NH3 + CO2 NH4COONH2

Nu ta a thm NH3 vo th phn ng s dch chuyn theo chiu h ng to Cacbamat

Nu ta a thm Cacbamat vo th phn ng c xu h ng dch chuyn theo chiu to NH3 v CO2.

2. Thay i nhit :

N2 + 3 H2 2 NH3 H = 92kJ (1)

y l phn ng ta nhit. Khi gim nhit th phn ng s dch chuyn theo chiu sinhnhit tc l dch chuyn sang phi, theo chiu to NH3.

3. Thay i p sut: Xt phn ng cn bng (1)

Gi s khi tng p sut ca h th theo nguyn l Le Chatelier phn ng s dch chuyn theochiu gim p tc l theo chiu gim s mol kh, theo chiu to NH3.

4. nh h ng ca vic thm kh tr:


17/92

17

Gi s thm kh He vo bnh cha m xy ra phn ng (1). Mc d n khng lin qutip n phn ng, nh ng lm tng p sut ca h hoc tng th tch.

- Nu th tch c gi khng i, th p sut ring phn cng khng i mc d psut ca h tng khi thm He vo. iu ny c ngha l hng s cn bng cngkhng i v vy cn bng vn c duy tr khng xy ra s dch chuyn.

- Nu th tch c php tng, nng cng nh p sut ring phn ca cc cu t u gim. Phn ng s dch chuyn sang tri cho n khi cn bng c thit l p tr li.

I.3.8 ng dng ca cc nh lut v trng thi khTrong tnh ton thit k dy chuyn sn xut , v hn h p kh lun thayi p sut,

th tch, nhit , nn th hin cn bng vt cht gia cc thit b v cc cng on trongdy chuyn mt cch thng nht, ng i ta quy hn h p kh v iu kin chun P0=760mmHg v t0= 00c (T=2730 K) k hiu th tch l Nm3, Hm3 song trong tnh ton thit k

thit b my mc v ch hot ng ca n ph thuc tr ng thi P,V,T thc t. V vychng ta phi nm vng cch tnh chuyn i t s liu iu kin chun sang iu kinthc t c c s nh gi thc tr ng cng ngh iu kin .Da vo cc cng thcchuyn i nh sau:

Ta tnh theo V theo V0(th ng c s n trong PFD):

t l nhit bch phn ca kh iu kin thc t Tnh th tch l u l ng iu kin p sut v t thc t , t ph ng trnh (1.6)

Ta c

Nh vy nu bit c P, V0, t ta c th tnh c th tch ,l u l ng iu kinthc t.

V d cn c vo s liu thc t PFD tnh tc khng gian ca hn h p kh quathp T-3002 ti x ng NH3 khi p sut vn hnh gim cn P =20 barg tc khng giantng bao nhiu phn trm

Gii: Theo PFD ta c V0= 199980 Nm3/h ( iu kin P0=750 mm Hg= 1 barto=00c )

Nhit khi vo thp l t=750C , p sut vn hnh Pa= 27.5 barg


18/92

18

p dng cng thc thay s liu V0,t,P0= Pa+1=27.5+1=28.5 bar

Ta c V= Nu vn hnh Pa=20 barg P= 20+1= 21 bara

So vi iu kin vn hnh 27.5 barg tc khng gian tng l

t ng ng v i 35.7% Nhn xt:

Trong sn xut vn tc thc t nh h ng r t ln n tr lc ngng, thit b , nch lm vic ca thit b, n hiu sut chuyn ha ca cc thit b h p th, thit b phnng v vy trong thc t vn hnh khi cc iu kin thay i phi tnh ton xem xtnhh ng ca thay i i v i hot ng ca my mc thit b.

Th ng trong sn xut khi nng sut ( ph ti ) thay i th l u l ng , vn tc that thay i t l thun l i v i ph ti v d khi chy my v i ph ti 90% thit k , khi cciu kin p sut , nhit t thay i th l u l ng vn tc thc t cng l 90% so vi l ul ng , tc thit k , khi ph ti sn xut khng i , nhit t thay i th l u l ng vntc thc t t l nghch v i s thay i ca p sut vn hnh v d : khi chy my v i ph ti 100% thit k nu p sut vn hnh ch bng 90% p sut thit k khi l u l ng vvn tc thc t tng l 1/0.9=1,11 lnI.3.9 Mt s l u khi p dng cng th c trong tnh ton

Khi tnh ton mt thng s vt l no th ng ta phi dng cng thc p dng tnhton , trnh sai st cn ch :

Cc n v dng cho cc i l ng dng trong cng thc. Cc thng s ca cc i l ng cho tr c Chuyn i cc n v ca cc i l ng v n v n v dng trong cng

thcV d : tnh th tch m3 5 kmol kh H2 iu kin Pdu= 5 barg nhit t= 300c

p dng cng thc


19/92

19

Trong V l th tch khi iu kin Pdu= 5barg m , P0,P l p sut iu kinchun v iu kin thc t (bar), t l nhit kh 0C

V0=5.22,4 =112 Hm3

P0=760 mm Hg =760/750 =1,0133 bar

( ) Bi tp ng dng Ch ng 1

1) Chuyn i 500F sang thang o0C, 0K.

2) chn khng ca thit b ng ng t my nn l 0.92 barg hi p sut trong thit b l

bao nhiu bar?3) Tnh gi tr ca hng s l t ng R khi n v ca n l J/k.mol ; cal/mol K

ml.atm/mol./k; m3.bar/mol.K

4) Tnh s mol hn h p khi vo thp h p th 10T3002 x ng NH3 v tnh p sut ring phn ca c kh trong hn h p, s liu ly trong PFD ca x ng NH3.

5) Tnh l u l ng (tc khng gian) m3/s, vn tc (m/s) hn hp kh trong ngng cara thp chuyn ha nhit cao; s liu ly trong PFD x ng NH3( ng knhng ral 24 inch).


20/92

20

Ch ng 2. CHUYN I TR NG THI CA VT CHT.

Khi iu kin tn ti (nhit , p sut) thay i cc cht c th chuyn i t tr ng thi nysang tr ng thi khc, s chuyn i gi l s chuyn pha. S chuyn pha ca cc chtnh sau:

II.1 S chuyn th t rn sang lng v ng c li:

Qu trnh chuyn t th r n sang th lng ca cc cht gi l s nng ch y. Qu trnhchuyn ng c t th lng sang th r n ca cc cht gi l s ng c.

II.1.1 Nhit nng chy (ng c): Nhit nng chy l nhit m cht r n chuyn sang dng lng. n s khng thay itrong sut qu trnh nng chy ca vt cht. Nhit nng chy ca cc cht th ngtng khi p sut bn ngoi tng. Khi nng chy th th tch ca cht tng. Ng c li,i v i cc cht c th tch gim khi nng chy, nhit nng chy ca chng gim khi

p sut bn ngoi tng. II.1.2 Nhit nng chy:

Nhit l ng cung c p cho vt r n trong qu trnh nng chy gi l nhit nng ch y cavt r n. Nhit nng chy Q t l v i khi l ng m ca vt r n:

Q = m trong :
http://thuvienvatly.com/tai-lieu/neohacker/sgk-vat-ly-10/Lien%20ket%20ngoai%20bai%20hoc/Nhiet%20nong%20chay.htmhttp://thuvienvatly.com/tai-lieu/neohacker/sgk-vat-ly-10/Lien%20ket%20ngoai%20bai%20hoc/Nhiet%20nong%20chay.htmhttp://thuvienvatly.com/tai-lieu/neohacker/sgk-vat-ly-10/Lien%20ket%20ngoai%20bai%20hoc/Nhiet%20nong%20chay.htmhttp://thuvienvatly.com/tai-lieu/neohacker/sgk-vat-ly-10/Lien%20ket%20ngoai%20bai%20hoc/Nhiet%20nong%20chay.htmhttp://thuvienvatly.com/tai-lieu/neohacker/sgk-vat-ly-10/Lien%20ket%20ngoai%20bai%20hoc/Nhiet%20nong%20chay.htmhttp://thuvienvatly.com/tai-lieu/neohacker/sgk-vat-ly-10/Lien%20ket%20ngoai%20bai%20hoc/Nhiet%20nong%20chay.htmhttp://thuvienvatly.com/tai-lieu/neohacker/sgk-vat-ly-10/Lien%20ket%20ngoai%20bai%20hoc/Nhiet%20nong%20chay.htmhttp://thuvienvatly.com/tai-lieu/neohacker/sgk-vat-ly-10/Lien%20ket%20ngoai%20bai%20hoc/Nhiet%20nong%20chay.htm


21/92

21

- H s t l l nhit nng ch y ring ph thuc vo bn cht ca cht r n nngchy, c n v o l jun trn kilgam(J/kg).

- Q: Nhit nng chy (J)- M: Khi l ng nng chy (kg)

T cng thc trn suy ra: Nhit nng chy ring ca mt cht c l n bng nhitl ng cn cung cp lm nng 1 kg cht nhit nng chy.

Nhit nng chy ring ca 1 cht ph thuc vo bn cht ca cht th ng c tratrong cc bng c sn trong cc s tay ha l.II.2 S chuyn th t pha lng sang pha kh (hi): II.2.1 S bay hi:

S chuyn t th lng sang th kh (hi) mt thong cht lng gi l s bay hi. Qutrnh chuyn ng c li t th kh (hi) sang th lng gi l s ngng t. Nguyn nhn ca qu trnh bay hi l do mt s phn t cht lng mt thong c ngnng chuyn ng nhit l n nn chng c th thng c cng cn do lc ht ca cc phn t cht lng nm trn mt thong thot ra khi mt thong v tr thnh phn t hi ca chnh cht y. ng thi khi cng xy ra cng xy ra qu trnh ng ng t domt s phn t hi ca cht ny chuyn ng nhit hn lon va chm vo mt thong v b cc phn t cht lng nm trn mt thong ht vo pha lng. Nh vy s ng ng t lun xy ra km theo s bay hi. Sau mi n v th i gian, nu s phn t cht lng thot khi mt thong nhiu hn th ta ni cht lng b "bay hi". Ng c li ta ni cht lng b ng ng t.

II.2.2 p sut hi bo ha (Pbh):

a. nh ngha: p sut hi bo ha ca mt cht l p sut ring phn ca cht trn b mt thongca cht lng y m khi xy ra qu trnh bay hi v ng ng t bng nhau.b. Tnh ch t ca p sut hi bo ha:

- Ph thuc vo bn cht ca cht . - Ph thuc vo nhit . Khi nhit thay i th P bh thay i theo v khi nhit

tng th P bh tng. - Khng ph thuc vo th tch mt thong.

p sut hi bo ha ca cht lng th ng c tra cu ti bng s liu c sn trong ccs tay ha hc.

II.2.3 Qu trnh si ca cht lng.a. nh ngha:

Qu trnh chuyn t th lng sang th kh (hi) ca mt cht xy ra c bn trong lngcht lng v c bn trn b mt thong cht lng gi l s si. Ni khc i l khi p sut


22/92

22

hi bo ho ca cht lng bng p sut trn b mt thong ca cht lng th xy ra qutrnh si.V d: to 100 oC p sut hi bo ho ca n c l Pbh = 1 at bng v i p sut cakh quyn trn b mt thong ca n c, dn n n c si; trn ni cao p sut khquyn gim i th nhit si ca n c cng gim theo

b. Tnh ch t ca qu trnh si:- mi iu kin p sut, mi cht lng si mt nhit xc nh v nhit si

khng thay i trong qu trnh si.- Nhit si ca cht lng ph thuc vo bn cht ca cht lng - Nhit si ph thuc vo p sut trn b mt thong ca cht lng , p sut cng

cao th nhit si cng cao v ng c li- Nhit si ca cht lng ph thuc vo p sut th ng c tra cu trong cc s

tay ho hcc. Nhit ho hi:

nh ngha: Nhit ho hi l nhit cung c p cho khi cht lng trong qu trnh sica cht lng nhit si.Cng thc: Q = r.mTrong : Q: nhit ho hi (J); m: l ng cht lng bin thnh hi (kg); r: nhit ho hi ring (J/kg); l nhit l ng cung cp bay hi 1 kg cht lng nhit si.

Tnh cht ca nhit ho hi ring: - Ph thuc vo bn cht ca cht lng.- Ph thuc vo nhit . Th ng th khi nhit tng th r gim. Nhit ho hi

ca cc cht c th c tra cu cc bng c sn trong cc s tay ho hc.II.2.4Hi qu nhit

mt p sut nht nh, khi nhit ca hi ln hn nhit hi bo ho ca cht th hi c gi l hi qu nhit (hi kh).

V d: hi n c iu kin P = 5 at v nhit to

= 160o

C; tra bng ta c P =5 at,nhit hi bo ho (nhit cht lng si) l to bh = 151 oC; ta c to =160oC > to bh =151oC vy hi y l hi qu nhit (kh).i v i mt cht trong qu trnh un nng hoc lm ngui n th l ng nhit cung c p(hoc lm mt) trong qu trnh chuyn pha (nng chy, bc hi, ng kt, ng ng t) lln hn rt nhiu so v i khi khng c chuyn pha. iu ny r t c ngha trong thc th cn l u .


23/92

23

V d: i vi n c v hi n c, khi cn nng thm hoc ngui i 1oC ch cn khong1 kcal cho 1 kg, nh ng khi cn un si hoc ng ng t th cn l ng nhit khong 500kcal cho 1 kg; g p 500 ln. Nh my m Ph M, trong dy chuyn sn xut c hai cht d bay hi l H2O v NH3 tham gia hu ht vo cc qu trnh cng ngh:

i v i H2O, dng lm lnh, hi n c qu nhit c sn xut lm ng lc vnhnh cc mynn v cc bm ln, c dng lm nguyn liu sn xut NH3 v c pnhit cho mt s thit b. Hi n c bo ho c dng c p nhit cho cc thit b un siti x ng Urea. Hi n c bo ho trong cc dng kh cng ngh c mt ti hu htcc qu trnh.

i v i NH3 l sn phm ca x ng NH3, n cng c mt r t nhiu thit b, v qutrnh cng ngh trong nh my V vy cn hiu bit r t su v tnh cht ho l c bit l p sut hi bo ho, hi qunhit, cc thng s ho l nh nhit dung, p sut bo ho,n nhit ho hi i v iH2O v NH3 l r t cn thit i v i k s v cng nhn vn hnh nh my. Bng v ccthng s ho l ca 2 cht ny c a ra trong ph lc nh km gio trnh ny hcvin c p nht, x dng khi cn thit trong cng vic vn hnh. minh ho, chng ta cng xt mt s vn dng kin thc ca ch ng ny v i cngngh ca nh my.

M inh ho 1: Xem xtnh h ng ca nhit nh thit b 10 T 3001 ti x ng NH3 i v i hot

ng ca thit b 10 T 3001.Thp 10 T 3001 l thp ti sinh dung dch sau h p th CO2. Thng s cng ngh trongPFD nh sau: - Nhit nh: t = 90.7oC- p sut d nh: Pd nh = 0.34 barg => Ptuyt i = 1.34 bar.- L u l ng kh ra khi nh: Go = 17826 Nm3/hThc tr ng ca thit b ny c hin t ng bung, s p b phn ly nh thp v c hint ng cun m sang thit b 10 V 3001. Nguyn nhn l do l u l ng dng kh ra

khi nh thp qu l n. Thc t trong thao tc cng ngh c nhiu thi im vn hnh nhit tao tc ti nh thpt 97 98 oC. Ta th tnh ton khi to = 97 oC th kh rakhi nh thp ln hn khi thao tc ch tiu t = 90.7oC l bao nhiu.Tra s tay: p sut bo ho ca n c nhit 90.7oC l 0.74 bar; 97 oC l 0.93 bar.Kh ra khi nh thp ch c CO2 v H2O nn thnh phn ca chng t l v i p sutring phn ca chng.


24/92

24

L ng CO2 l:

= 7982 Nm3/hL ng hi n c iu kin nhit t = 90.7oC l:

= 17826 x 0.74/1.34 = 9844 Nm3/h

iu kin tnh

= 97 oC, th l ng CO2 vn khng i, song v nhit ny p sut

hi n c bo ho ca n c tng ln ng k P bh = 0.93 bar, v p sut ti nh chung vnkhng i nn p sut ring phn ca CO2 ch cn l

= P - = 1.34 0.93 =0.41 bar.

Nh vy l ng hi n c s l = x 0.93/0.41 = 18106 Nm3/h

Tng l ng kh ra khi nh thp 10 T 3001 iu kin nhit nh tnh = 97oC l:

G = 18106 + 7982 = 26088 Nm3

/hSo snh vi iu kin tnh = 90.7oC:

n = = = 1.46 ln

Ngha l l ng kh tng 46 % so vi iu kin bnh th ng. Trong thc t th ng ch cho php ti a l 20%, v vy iu kin tng 46 % chc chn s gy hng cc chi tittrong thit b, gy cun m, cun dch theo kh.Donh h ng l n ca nhit nh 10T3001 khi tng cao i v i thit b, phng CNSX

c bng tnh ton c th cho tng mc nhit khc nhau vn hnh ti c ng v ny nm vng phng nga.

M inh ho 2: Xc tc chuyn ho CO nhit th p (LTS) s b hng nu n c ng ng t trn b mtxc tc, v vy yu cu trong dng kh cng ngh vo thit b 10 R 2005 phi c nhit ln hn nhit bo ho ca hi n c trong dng kh cng ngh t nht l 10oC. m bo iu kin ny trong mi iu kin sn xut, ng i vn hnh phi bit c tnhcht ca p sut hi n c bo ho v tnh ton c nhit bo ho ca hi n c trongdng kh cng ngh vo 10R2005. Mun bit nhit ny ta phi bit p sut ring phn ca hi n c trong dng kh cng ngh. Sau tra bng ta bit c nhit boho ca hi n c trong dng kh cng ngh vo 10R2005.Cng thc tnh:


25/92

25

Trong : l p sut ring phn ca hi n c trong dng kh cng ngh;

l ng hi n c trong dng kh cng ngh

GK l dng kh cng ngh kh; thnh phn ca hi n c trong dng kh cng ngh vo 10R 2005 (%V)

P p sut vn hnh ca R 2005, bar. Nh vy (t ng ng t bh ca H2O) hon ton ph thuc vo p sut ca h thng vt l Steam/Cacbon ti u dy chuyn sn xut.Th tnh ton theo s liu ti PFD:

P = 30.1 bar; GK = 191587 Nm3/h ; = 64720 Nm3/h ;

nhit kh vo 10 R 2005 l 190oC ;Ta c :

Tra bng: ti = 7.6 bar th nhit bo ho ca hi n c l 167oC so v i nhit ca dng kh cng ngh l: 190 167 = 23oC nh vy l an ton cho xc tc. Nhn xt: Trong iu kin chy li my, t l hi n c lc th p ti c th cao hn bnhth ng, lm tng P bh ca hi n c dn n tng nhit bo ho hi n c, an tonnn vn hnh ban u p sut thp hn th p sut ring phn ca hi n c s gim,tc l nhit hi bo ho ca hi n c s gim.

M inh ho 3: Tnh l ng NH3 t thp 20T1005 sang thp h p th 20T1003 x ng Ure. iu kintheo PFD:

P = 20.5 bar; t = 30oC ; l ng kh tr: GK = 624 Nm3/h.

Gii: tra bng ti t = 30oC , p sut hi bo ho ca NH3 l = 11.895 bar.

Ta c: P = + PK trong PK l p sut ring phn ca kh tr ( N2, O2, H2, CH4, ) PK = 20.5 11.895 = 8.605 bar

Nhn xt: l ng NH3 t 20T1005 sang 20-T1003 cng l n th phi dng n c h p th NH3 ti 20-T1003 tng => n c quay li h thng tng hp tng, khng c l i cho cn bng ton h thng => v vy trong vn hnh gim l ng NH3 ny t ng ng v i giml ng n c a vo 20 -T1003 h p th NH3 cng th p cng tt.


26/92


27/92

27

1. Ti sao cc b trao i nhit dng hi n c cp ng ng t nhit phi c ng venkh tr?

2. Ti sao khi c p li mng hi n c phi tin hnh sy mng hi t t v phi thin c lin tc trong sut qu trnh sy?

3. NH3 lng cha trong 2 bnh c p sut khc nhau, c nhit bng nhau, hi p sut bo ho ca NH3 lng hai bnh c bng nhau khng? Ti sao li c s khc nhau v p sut?

X ng ph tr :4. Nu v gii thch cc nguyn nhn gy nn p sut bn cha NH3: 40-TK5001 tng

cao?5. p sut vn hnh ca thng cha n c ni hi 10-V-8001 ph thuc vo yu t no?

C nn duy tr p sut vn hnh cao khng?6. p sut ng ng t NH3 ti 40-PK-5001/E/V2 ph thuc vo yu t no? X ng Ure7. Hi n c c p cho 20E-1001 l hi bo ho hay hi qu nhit? hi n c ly t nh

20-V-1009 l hi bo ho hay hi qu nhit?8. Tnh ton l ng NH3 trong pha kh t 20-E1009 xung thng 20-V1005 trong ha

tr ng h p:- p sut ti 20E-1009 theo thit k l: P=20,5bar nhit NH3 ng ng t ti 20E-

1009 l 42oC, l ng kh tr (O2, N2) l 494 Nm3/h.- p sut ti E-1009 iu kin sn sut hin ti l P=17,5 bar, nhit ng ng t

NH3 l 37 oC, l ng kh tr l 494 Nm3/hSo snh ngha ca hai k t qu i v i sn sut.

9. Khi ngng my chy tun hon bm 20-P1005, 20-P1001 th i gian di p sut ti20-V1005 tng v bm 20-P1005 d b xm thc?gii thch.

10. L ng n c thi ti cc phn li my nn CO2 ph thuc vo yu t no? Tnh l ngn c thi t cc phn li ti my nn CO2, theo cc thng s c ti PFD.

X ng NH3:11. Ti sao trong sn phm NH3 sn xut ti x ng NH3 li c n c? Tnh hm l ng

n c c trong sn phm NH3, theo cc s liu c trng PFD. xut bin php tngcht l ng sn phm.12. Tnh l ng n c thi ti cc phn li trung gian gia cc on ca my nn 10-

K4021, 10-K4031 theo s liu c trong PFD.13. Tnh l ng n c trong dng kh cng ngh vo v ra thp 10-T3002, cc s liu

theo PFD.14. Gii thch trn PFD cng on tng h p NH3: Ti sao khi tr n dng kh t on 3


28/92

28

my nn 10K4031 c nhit l 22 C v i dng kh cng ngh sau 10-E5007 cnhit l 12,70C ta li c dng kh hn h p c nhit th p l 9,20C

15. Ti sao cng nhit lm lnh ti phn li 10-V5001 l -50C th khi tng p sut h thng tng hp th hm l ng NH3 vo thp tng h p li gim?Tnh cho 02tr ng h p:

+ P =125 bar , to

= -5o

C+ P =135 bar , to = -5oC

16. Tnh ton l ng NH3 ng ng t ti: 10-E-5004 x ng NH3. S liu ly t PFD. Khikh cng ngh ra 10-E5004 gim t 41 oC xung t 37 oC th l ng NH3ng ng t tng thm bao nhiu %? Cng sut ca 10-K4041 gim c bao nhiu %.

17. Nu cc hin t ng xy ra khi c s c cun NH3 lng theo kh NH3 vo my n10-K4031: p sut vo ra cc on, l u l ng, nhit ra vo cc on, cng sutmy nn Gii thch cc hin t ng .

18. Tnh l ng n c ng ng t trong khi cng ngh ti cc thit b 10-E3002, 10-E3005s liu ly trong PFD

Ph lc nh km:1. Bng s liu ho l ca n c ( xem chi ti t Ph l c).2. Bng s liu ho l ca NH3 ( xem chi ti t Ph l c).


29/92

29

Ch ng III NG HA HC CN BNG PHN NG

III.1 ng ha hc:Cc phn ng khc nhau, trong nhng iu kin nng , nhit nh nhau nh ng litin hnh v i nhng tc khc nhau. ng ha hc nghin cu v tc din tin ca

cc phn ng ha hc v nghin cu s ph thuc ca tc phn ng vo cc yu t nh nng , nhit , xc tcIII.1.1 Vn tc trung bnh v vn tc t c th i:

nh ngh a: Vn tc ca mt phn ng c xc nh bng bin thin nng ca cht phn ng trong 1 n v th i gian.- Vn tc trung bnh l s bin thin nng ca cht phn ng cho khong

th i gian phn ng xy raVTB= C/t Trong :

t = t2- t1: bin thin th i gian t thi im t1 n thi im t2 C = C2- C1: C1, C2 l nng cc cht phn ng ti thi im t1 nthi im t2

Du (+) khi bin thin n v mol/l ca cht to thnh sn phmDu (-) khi bin thin ca cht tham gia phn ng

- Vn tc th i l vn tc trung bnh tnh cho bin thin th i gian v cng nh:V = = dC/dt

III.1.2 nh h ng ca nng cht tham gia phn ng n vn tc (tc ) phn ng nh lut tc dng khi l ng:

- nh lut tc d ng khi l ng : Trong mt mi tr ng ng th (mt pha) nhit khng i, vn tc ca mt phn ng t l thun v i tch s nng ca cht tham gia phn ng, nng mi cht c ly tha ln 1 s ln bng h s t l ng ca cc cht trong ph ng trnh phn ng.V d ta xt phn ng:

mA + nB + pC = nD + qEA, B, C l cht tham gia phn ng c nng l CA, CB, CC (mol/l)D, E l cht to thnh sau phn ngM, n, p, n, q l h s t l ng ca cc cht

Theo nh lut tc dng khi l ng ta c cng thc tnh vn tc vnh sau: V= k. CAm. CBn. CC p (1)

Trong k gi l hng s tc , k ph thuc vo tng loi phn ng v ch ph thuc vo nhit phn ng, hng s k th ng c tra trong cc bng, th c sn trong cc s tayCng thc (1) th hin tc phn ng ph thuc vo nng ca cc cht


30/92

30

tham gia phn ng.III.1.3nh h ng ca nhit n vn tc phn ng

K hi tng nhit tc phn ng tng ln rt nhiu, tc l theo cng thc (1) thkhi nhit tng th hng s tc tng rt caoQua nghin cu ng i ta thy r ng khi tng thm 100C th vn tc phn ng tng

t 2-4 ln. S ln vn tc phn ng tng khi nhit tng ln 100

C ng i ta gi lh s nhit , th ng k hiu l

Ta c cng thc: Trong :

vc, v l vn tc phn ng v i nhit tc, t l h s nhit , n ty thuc vo tng loi phn ng, c xc nh bngnghin cu thc nghim

III.1.4nh h ng ca xc tc n tc phn ng:

Cht xc tc l cht khi n c mt trong phn ng th lm bin i vn tc phnng (tng hoc gim) hoc n kch thch phn ng, sau khi phn ng kt thcth n vn khng b thay i v l ng v v ph ng din ha hcCht xc tc cnh h ng r t ln n qu trnh phn ng, n c th lm tnghoc gim vn tc phn ng n hng trm, hng nghn thm ch hng triu ln. N cng c th kch thch nhiu phn ng m nu khng c n th thc t phnng khng xy ra trong iu kin kho st. Mc lm tng vn tc phn ngca cht xc tc ng i ta gi l hot tnh ca xc tc.Hot tnh ca xc tc d th ph thuc vo:- Thnh phn, cu to ca xc tc

- l n ca b mt xc tc: b mt cng l n hot tnh cng cao, th ng th htxc tc c nhiu l nh (mao qun) tng b mt xc tc.

- Tnh cht ca b mt xc tc: thnh phn ha hc ca b mt, cu to v tr ngthi ca b mt xc tc.

Trong qu trnh s dng, hot tnh ca xc tc th ng b suy gim do nhngnguyn nhn sau:

- Xc tc b ng c do c cht l trong hn h p cht tham gia phn ng, cht l

c h p ph hoc phn ng v i cht xc tc lm bin i cu to, hoc gim b mt ca xc tcV d nh xc tc tng h p NH3, khi c mt ca h p cht c l u hunh n s h pth v phn ng v i Fe trong xc tc to thnh h p cht trn xc tc gy ng cvnhvin xc tc. Khi c mt ca O2, xc tc s phn ng v i Fe trong xc tcto thnh Fe2O3 khng c tc dng hot tnh. Khi khng c mt ca O2, oxit st


31/92

31

s c hon nguyn dn thnh Fe hot tnh,tr ng h p ny gi l ng c tmthi. i v i mi loi xc tc, c 1 s cht li gy ng c khc nhau, c nhch to xc tc khuyn co+ Xc tc b gi ci b k t khi do nhit vn hnh cao gy gim b mt caxc tc hoc do bi sn phn ph no tch t trn b mt, bt cc mao qun dnn lm gim b mt ti p xc ca xc tc

III.2 CN BNG HA HCIII.2.1 Phn ng 1 chiu, phn ng thun nghch, trng thi cn bng

a. Phn ng 1 chi u: phn ng 1 chiu l phn ng tin hnh cho n lc mthoc tt c cc cht ban u (cht phn ng) tc dng htV d 2H2 + O2 = 2 H2O + Q N s tin hnh n lc ht O2, hoc ht H2 hoc ht c hai.Trong phn ng 1 chiu 2 v ca ph ng trnh phn ng c ni v i nhau bng du = .Phn ng 1chieeuf cn c gi l phn ng hon ton.

b. Phn ng thun nghch(Phn ng khng hon ton): l phn ng tin hnhng th i theo hai chiu ng c nhau.V d: CO + H2O CO2 + H2 + Q

N2 +3 H2 NH3 + QHai v ca ph ng trnh phn ng thun nghch c ni lin bng 2 mi tnng c chiu nhau.Phn ng theo chiu t tri sang phi gi l phn ng thun, phn ng theochiu ng c li gi l phn ng nghch

c. Tr ng thi cn b ng : Phn ng thun nghch gm 2 phn ng tin hnh ng

thi ng c nhau nn vn tc v ca phn ng thun nghc c xc nh bnghiu s gia vn tc vth ca phn ng thun v vng ca phn ng nghch.V d: ti thi im t nng ca cc cht tham gia phn ng:

mA + nB = pC + qDLn l t l CA, CB, CC, CD hng s tc ca phn ng thun l k 1 ca phnng nghch l k 2 th ta c

V = vth vng = k 1.CAm. CBn = k 2.CC p. CDq Trong qu trnh phn ng nng ca cc cht A, B ngy cng gim, nng cc cht sn phm C, D ngy cng tng, do vth ngy cng gim v vng ngy

cng tng n 1 lc no vn tc thun v vn tc nghch bng nhau:Vth = vng V = vth vng = 0

Lc ta gi phn ng t n tr ng thi cn bng.Tr ng thi cn bng ca phn ng thun nghch l tr ng thi cn bng ng, vlc phn ng khng phi dng hn m tri li vn tin hnh lin tctheo hai chiu ng c nhau nh ng vn tc bng nhau, nng cc cht ngng


32/92

32

bin i nn bn ngoi ta t ng nh phn ng kt thc.III.2.2 Ph ng trnh h ng s cn bng

i v i phn ng thun nghch ta c:V = vth vng = k 1.CAm. CBn - k 2.CC p. CDq

Khi tr ng thi cn bng v = 0 thk 1.CAm. CBn - k 2.CC p. CDq = 0

k 1, k 2 l hng s nn K = k 1/k 2 =hng s v K cgi l hng s cn bng ca phn ng:

(II)

Ph ng trnh (II) c gi l ph ng trnh hng s cn bng.

V hng s tc k 1, k 2 ch ph thuc vo nhit , khng ph thuc vo nng ca cc cht tham gia v to thnh sau phn ng nn Hng s cn bng Kkhng ph thuc vo nng cc cht tham gia v to thnh sau phn ng v Kch ph thuc vo nhit . i v i phn ng ta nhit K gim khi nhit tng,i v i phn ng thu nhit th Ktng khi nhit tng. Hng s cn bng theo nhit ca cc phn ng ha hc th ng c tra cu trong cc s tay ha hc hocti liu chuyn ngnh.Ch : Khi cht to thnh l cht r n, th trong ph ng trnh hng s cn bngkhng c mt nng cht r n.

III.2.3 S chuyn dch cn bng nguyn l Lsatli Hin t ng do tc ng ca bn ngoi, tr ng thi cn bng c b ph v chuyn n mt tr ng thi cn bng m i gi l s chuyn dch cn bng.Chiu chuyn dch cn bng ca mt h cn bng khi c tc ng ca bn ngoi(nh nhit , p sut, nng ) c gi l nguyn lLsatlie, c pht biunh sau: khi m t h ang tr ng thi cn b ng, n u ta thay i n ng , ho cthay i nhi t , p su t c a h th cn b ng s b chuy n d ch theo chi u ctc d ng ch ng l i s thay i v a ni trn .p dng nguyn lLsatliekhi c cc yu t nh h ng n chuyn dch cn bng:a) N ng cc ch t : Khi tng nng ca mt cht trong h phn ng s lm

cn bng chuyn dch theo chiu lm gim cht , ng c li s gim nng ca mt cht trong h phn ng s lm cho cn bng chuyn dch theo h ngtng nng cht . V vy:


33/92

33

- Mun phn ng cho nhiu sn phm c th tng nng cht ban u hocgim nng cht sn phm

- Mun ngn nga khng cho phn ng xy ra c th thm vo h phn ngmt l ng d ch t sn phm.

- Khi mun mt cht ban u tham gia phn ng mt cch ti a phi dngtht d cht ban u khc.

b) Nhit ca phn ng :- i v i phn ng to nhit, khi nhit tng phn ng chuyn dch theochiu nghch ( hng s cn bng phn ng gim)

- i v i phn ng thu nhit, khi nhit tng cn bng chuyn dch theochiu thun (hng s cn bng phn ng tng)

c) p su t:- Mt s tng p sut bt k s lm chuyn dch cn bng theo chiu lm

gim p sut ngha l theo chiu lm gim s phn t kh. C ngha l iv i cc phn ng tng th tch th khi tng p sut phn ng s xy ra theochiu nghch gim th tch, chng li s tng p sut.

- Mt s gim p sut bt k s chuyn dch cn bng theo chiu lm tng psut, ngha l theo h ng lm tng s phn t kh. C ngha l i v i phnng tng th tch th khi tng p sut phn ng s xy ra theo chiu thun tng th tch chng li s gim p sut.

- i v i phn ng khng thay i th tch, th s tng hay gim p sutkhng lm chuyn dch cn bng.

(Ghi ch: phn ng tng th tch l phn ng c s mol cht to thnh nhiuhn s mol cht tham gia phn ng. V d: N2 + 3H2 2 NH3 ( l phn ng gim th tch)CH4 + 2H2O CO2 + 4H2 ( l phn ng gim th tch)V d : minh ho cc nhn t nh hng n chuy n d ch cn b ng :Xt phn ng tng h p NH3 : N2 + 3H2 2 NH3 + Q

c im ca phn ng ny l:

- Phn ng to nhit;- Gim th tch: s mol cht tham gia l 4, s mol sn phm l 2.

Xt v s thay i nng ca cc cht: gi s cng nhit khng thay i, phnng ang tr ng thi cn bng vth = vng ; nu ta tng nng ca N2 hoc H2 ta c

s tng, tc l vth > vng => phn ng xy ra theo chiu thun tcl nng N2 hoc H2 s gim chng li vic tng nng H2 hay N2 ban u


34/92

34

Xt v s thay i p sut: Gi s phn ng ang tr ng thi cn bng, ta c:vth = vng hay

ta tng p sut ln 2 ln khi nng mol/l ca cc cht u tng thm 2 ln, dovy ta c:

Nh vy tc phn ng thun tng 16 ln, phn ng nghch tng 4 ln, nh vy vth khng bng vng na, tr ng thi cn bng b ph v , phn ng xy ra theo chiu tothnh sn phm, tc l theo chiu gim th tch chng li s tng p sut.Xt v s thay i nhit : phn ng tng h p NH3 l phn ng to nhit, nn phnng nghch to thnh H2 v N2 l phn ng thu nhit. Khi tng nhit th tc vth v vng u tng, song i v i phn ng to nhit th vn tc tng thp hn, v vn tcca phn ng thu nhit tng nhanh hn, do vy cn bng chuyn dch theo chiu thunhit tc l phn ng nghch chng li s tng nhit . Nm vng nguyn l Lsatlie c mt ngha rt thit thc trong thc tin cucsng, n khng ch p dng cho tr ng thi cn bng ca cc phn ng ho hc thunnghch m cho r t nhiu qu trnh thun nghch khc nh s nng chy, bay hi, hotan, s cn bng ca cht lng trong hai bnh kn thng nhau c p sut trn mtthong khc nhau, trong qu trnh h p th, h p ph, ch ng luyn Nm vngnguyn l ny ta c th bit c chiu chuyn dch cn bng ca nhiu qu trnh khic tc ng t bn ngoi vo h cn bng.

III.2.4 th ng cn bng v ng nhit thch h pa) ng cn b ng

i v i phn ng thun nghch ta nhit, khi tng nhit tng tc phnng th cn bng li chuyn dch theo chiu nghch lm gim nng cht sn phm, tc l lm gim hiu sut chuyn ha ca phn ng. gii quyt cvn hiu sut chuyn ha ng i ta phi nghin cu sn xut xc tc p ng phn ng xy ra tc l n nhit cng th p cng tt. Nh phn trn c p, Hng s cn bng K khng ph thuc vo nng cc

cht tham gia v to thnh ca phn ng m ch ph thuc vo nhit phn ng.V vy i v i mi phn ng thun nghch, bng nghin cu thc nghim ng ita xy dng c cng thc tnh hng s cn bng K theo nhit , da vo tac th tnh c hng s cn bng K theo cc nhit khc nhau. Cn c vohng s cn bng K v nng phi liu ban u ta tnh c nng ca cccht tr ng thi cn bng v hiu sut phn ng cc nhit khc nhau. V vyta c th lp c th biu din quan h gia nhit v i nng sn phm


35/92

35

to thnh hoc v i hiu sut phn ng tr ng thi cn bng. ng cong c gi l ng cong cn bng ca phn ng.

b) ng cong nhit thch h p:i v i mt phn ng thun nghch, h s tc thun k 1 v h s tc phnng nghch k 2 ph thuc vo nhit . Bng nghin cu thc nghim, v i cciu kin xc tc, p sut v nng phi liu ban u ca cc cht ng i ta tnh

ton c i v i mt hiu sut chuyn ha hay nng ca cht sn phm s c1 gi tr nhit m vn tc phn ng v=vth-vng l l n nht, nhit gi lnhit thch hp. Thay i hiu sut chuyn ha hay nng cht sn phm tac cc gi tr nhit thch hp t ng ng. th ng cong biu din quan h gia hiu sut phn ng hay nng chtsn phm v i nhit c tc phn ng cao nht gi l ng cong nhit thch hp. ng cong nhit thch hp th ng nm pha d i ng cn bng.

ngha ca th biu din ng cn bng v ng cong nhit thch h p:Cn c vo ng cn bng ta s xc nh c nng ca cc cht tr ng thi phn ng cn bng.V d : i v i phn ng chuyn ha COCO + H2O H2 + CO2 + Q

to=432oC ta xc nh c C*CO = 2.95% (C*CO l nng cn bng ca CO) tcl khng th t c mc chuyn ha cao hn Cco< 2.95% ti nhit phnng l 432oC d chy my ph ti th p, mun t c Cco< 2.95% ta phi vnhnh nhit thp hn. i vi cng on chuyn ha CO x ng NH3, t c hiu sut chuyn ha cao, nng Cco th p khong


36/92


37/92

37

3- Cng on tng h p NH3: ti sao cng mt ph ti, tng l u l ng kh tun honqua thp tng h p p sut thp tng h p s c xu h ng gim ( cc iu kin khckhng thay i)?

4- i vi cng on reforming v chuyn ho CO, tng t ln S/C s tng hiu sutchuyn ho CH4 v CO ?gii thch.

5- i vi cng on Reforming: c hm l ng CH4 ra khi 10R2003 th p nht, cn

phi quan tm n cc yu t g trong vn hnh?Cu 3: X ng Ur:

1- Nhit , p sut cnh h ng nh th no n hiu sut phn gii ti h trung p vth p p? Gii thch?

2- chn khng ti cng on c c nh h ng nh th no n hiu qu c c?gii thch?

Equilibrium of Ammonia Synthesis


38/92

38

Ch ng IV: THY NG L C HC

Trong qutrnh sn xut ca ngnh ha cht c quan h nhiu n s chuyn ng cht lng, kh, hi,...vn tc chuyn ng ca cc cht ny c quyt nh bi clut v thy c hc. V vy , i t ng ca thy lc hc l nghin cu v cht lngcquy lut tc ng ln cht lng. Thy lc hc gm hai phn chnh:

- Thy tnh hc: nghin cu cc nh lut cn bng ca cht lng v tc dcht lng ln vt tip xc vi n trng thi tnh.

- Thy ng lc hc cht lng: nghin cu cc nh lut chuyn ng v tca cht lng ang chuyn ng ln cc vt rn tip xc vi n khi vt ryn hoc cng chuyn ng vi n.

IV.1 Thy tnh hcKhi vn tc chuyn ng nh hn vn tc m thanh (khong 344 m/s) th s chuyca cc cht lng, hi v kh cng tun theo mt quy lut. V vy trong thy lc hdanh t cht lng l bao gm cht lng, cht kh hoc hi.

IV.1.1 Ph ng trnh cn bng Euler ( le) Qua nghin cu v gii ph ng trnh ton, nh bc hc Euler thit lp c ph ng trnhc bn ca thy tnh hc nh sau: (xem hnh IV-01)

. .

A B

A B

p p z z

g g

(IV-1)

Trong :

+ zA, zB : chiu cao hnh hc ca hai im A, B so vi mt chun O-O , [m].

+ pA, pB : p sut tc dng ln mt thong ca cht lng t ng ng vi im A, B, [bar


39/92

39

+ : khi l ng ring ca cht lng (kg/m3)

+ g: gia tc trng tr ng: g = 9.81 (m/s2)

+ ,. . A B

p p

g g : chiu cao p sut hay chiu cao pazmt ti hai imA, B, [m].

+ p

z

:gi l ct p tnh

IV.1.2. ng dng ca ph ng trnh c b nnh lut Pascal (nh lut truyn p sut)

T ph ng trnh (IV-1) suy ra: PB = PA + .g(ZA ZB)

nh lut Pascal: Trong cht lng khng b nn p tr ng thi ng yn, nu tng p sutPA ti im A thm mt l ng no th p sut PB ti im B no trong cht lng cngtng thm mt l ng ng bng nh vy.

nh lut Pascal c ng dng ch to cc my nn thy lc. Nu tc dng ln piston 1(xem hnh IV- 02) c tit din l f 1 mt lc l F1 n s truyn vo cht lng mt p sut

11

1

F p

f , p sut p1 s truyn trong cht lng sang piston 2 c tit din f 2 >> f 1 to nn mt

lc F2 tc dng ln piston 2.

Ta c: F2 = P2*f 2 = P1*f 2 = F1/f 1 *f 2 F2/F1 = f 2/f 1.

Nhn xt: nu ta tc ng mt lc F1 t ng i nh ln piston 01, s nhn c lc F2 r t


40/92

40

l n so v i lc F1 tc ng ln piston 02. T l gia F2 v F1 cng l n khi t l gia f 2 v f 1 cng l n. Lc F2 s nn p vt cn nn gia piston 02 v gi c nh.

IV.1.3. iu kin cn bng gi a 02 bnh thng nhau

a. i v i 02 bnh h

Xt hnh IV-03 gm hai bnh h thng nhau v thng v i kh quyn, p sut tc ng lnmt thong 02 bnh l p sut kh quyn Pa. Xt 01 im C bt k trong lng cht lng. Ly b mt chun O-O qua im C. Gi chiu cao 02 mt thong n mt chun O-O l ZA vZB. p sut ti im C s l:

Do tc dng ca bnh A ti im C, ta c: PA = Pa + .g.ZA. Do tc dng ca bnh B ti im C, ta c: PB = P b + .g.ZB.

Do cht lng tr ng thi ng yn nn ta c: PA = PB Pa + .g.ZA = Pa + .g.ZB ZA = ZB

K t lun: trong 02 bnh thng nhau h cng cha mt cht lng ng nht th mc chtlng trong 02 bnh cha h cng nm trn cng mt mt phng ngang.

b. i v i 02 bnh thng nhau kn ( Xem hnh IV-04)


41/92

41

Hai bnh cng cha mt cht lng ng nht, p sut trn mt thong ca 02 bnh l khcnhau.

Gi p sut tc dng ln mt thong bnh A, B ln l t l PA, PB gi thit PA < PB.

T ng t nh phn a) xt im C trong lng cht lng, ta c:

PA = Pa + .g.ZA

PB = Pa + .g.ZB

V cht lng tr ng thi ng yn nn ta c:

PA= PB

Pa + .g.ZA = Pa + .g.ZB ZA - ZB = (PB PA)/(.g)

K t lun: trong hai bnh thng nhau cng cha mt cht lng ng nht nh ng p sut trnmt thong l khc nhau th chnh lch mc cht lng trong hai bnh t l thun v i chnh lch p sut trn mt thong ca 02 bnh .

IV.1.4. p l c ca cht lng ln thnh bnh v y bnh


42/92

42

p dng ph ng trnh c bn Euler (IV-1) ta tnh c:p sut ti y bnh :PA = P0 + .g.H

Trong :

+ PA: l p sut thy tnh ti im A y bnh (N/m2)+ H: chiu cao t mt thong n y (m) + Po: p sut trn b mt cht lng (N/m2)+: lkhi l ng ring ca cht lng (kg/m3)+ g: gia tc tr ng tr ng (g = 9.81 m/s2)

p sut thy tnh ln thnh bnh ti v tr B c chiu cao so v i mt cht lng l Z.PB = Po + .g.Z

Trong : PB l p sut thy tnh ln thnh bnh ti v tr B c chiu cao so v i b mtthong l Z (m).

Nhn xt : p sut thy tnh ln y bnh v thnh bnh ch ph thuc vo chiu cao ca ctcht lng tnh t mt thong cht lng n y bnh hoc thnh bnh, n khng ph thuc vhnh dng v nghing ca thnh bnh.

IV.2 Thy ng l c hcIV.2.1. nh t ca cht lng v cc yu t nh h ng n nh tK hiu nh t:

nh ngha: nh t ca cht lng l mt i l ng vt l ca cht v n c tr ng cholc ma st gia cc l p cht lng v i nhau.

n v o nht : 2.

m s N , P (poa)

2.

1 100 ( ) N s

cP centipoam

V d: 2 1 H O cP ; 1500 glyxerin cP

nh t ca cht kh th ng nh hn nh t ca cht lng r t nhiu i v i cht lng th khi nhit tng th nh t gim. Khi thay i p sut th

nh t ca cht lng thay i khng ng k, c bit trong iu kin p sut th ngv p sut th p.

i v i cht kh th khi nhit tng th nht tng; khi thay i p sut th nht thay i ng k, khi p sut tng th nht tng.


43/92

43

IV.2.2 Ch chuyn ng ca cht lngCc ch chuyn ng ca cht lng:

- Ch chy mng: cc phn t cht lng chuyn ng song song v i dng chy.- Ch chy xoy: cc phn t cht lng chuyn ng hn n v i nhau.- Ch chy qu : l ch chuyn ng trung gian gia 02 ch chy trn.

c tr ng cho ch chy ng i ta a ra i l ng Re (Reynold: chun s Rynon). N l mt i l ng khngn v th nguyn.

Cng thc: .w.Re d

Trong :

o w vn tc chuyn ng ca cht lng, [m/s]. o d ng knh trong ca ng dn, [m]. o - khi l ng ring ca cht lng, [kg/m3]. o - nht ca cht lng, [ Ns/m2].

Bng nghin cu thc nghim, ng i ta xc nh:

o Re < 2300: cht lng ch chy dng. o Re >10000: cht lng ch chyxoy.o 2300 < Re


44/92

44

- L u l ng ca cht lng: l l ng ca cht lng chy qua tit din ngang ca ngdn trong mt n v th i gian.K hiu l u l ng: V

n v tnh: m3/h, kg/h,...

- Vn tc chuyn ng ca cht lng: l l ng cht lng chy qua mt n v dintch tit din ngang ca ng dn trong mt n v th i gian.K hiu vn tc l: W

Cng thc: W V f

Trong :

o W: l tc :3 3

2 2 2; ; ;.... . .

m m kg

m h m s m h

o V: l l u l ng: m3/s, kg/h, m3/h,...o f: tit din ngang ca ng dn (m2)

IV.2.4 Ph ng trnh c b n v chuyn nga) Qua nghin c u v gii phng trnh ton, ng i ta tm ra c ph ng trnh c bnv cht lng chuyn ng quaon dng chy n nh nm gia 2 mt ct t 1-1 v 2-2nh sau:

2 21 1 2 2

1 2

W W

. 2. . 2. .m P p p z z

g g g g g (IV-2)

Trong :

o P1, P2: l p sut thy tnh ti 02 im A, B t ng ng v i 02 mt ct 1-1 v 2-2.


45/92

45

o Z1, Z2: chiu cao hnh hc ca 02 im A, B so v i mt chun O-O.o W1, W2: l vn tc chuyn ng ca cht lng ti v tr A, B.o Pm: l nng l ng mt mt thng tr lc.o g: gia tc tr ng tr ng.o : khi l ng ring ca cht lng.

Ph ng trnh (IV-2) cn c gi l ph ng trnh Bernoulli.

b) ng d ng ca phng trnh c bn Bernoulli

o Dng tnh ton thit k cc loi bm vn chuyn cht lng.o Dng tnh ton vn tc cht lng chy ra t cc thng cha cht lng.o Dng thit k cc dng c o vn tc, l u l ng cht lng trongng dn.

IV.2.5. Tr l c ca thy l c trongng dn cht lngCht lng chuyn ng trongng dn, thit b lun c tn hao nng l ng khc phc tr

lc trn ngng, thit b. Tr lc ca cht lng h p b i:a) Tr l c ma st : tr lc ma st xy ra trn sut chiu di ca ng dn. Gi tr ca tr lcma st ph thuc vo cc yu t sau:

Ch ca dng chy cht lng trongng dn: chun s Reynold Tnh cht vt l ca cht lng nh nhit , nh t,.. Kch th c, hnh dng ca ng dn. B mt ti p xc ca ng dn: nhm ca thnhng.

K hiu: tr lc ma st th ng c k hiu l hm, Hm, DPm (Pm = hm.g.)

Qua nghin cu ng i ta a ra cng thc tnh tr lc ma st nh sau: 2w

2ml

hd g

(VI-3)

Trong :

o : l h s ma st, n ph thuc vo tnh cht vt l ca cht lng, nhm ca ng

dn v ch dng chy.Re

,

Trong l h s thc nghim, l h s khng c th nguyn. Trong tnh ton thit

k ng i ta th ng tnh ton v tra cu cc k t qu nghin cu thc nghim.

- l: chiu di ngng dn, m.- d: ng knhng dn, m.- w: vn tc chuyn ng ca cht lng, m/s.


46/92

46

- g: gia tc tr ng tr ng, m/s .

th hin rnh h ng ca tr lc i v i vn tc ng i ta th ng s dng cng thc:2w

2m mh

g

Trong .m

l d

gi l h s tr lc ma st.

b) Tr l c cc b: tr lc cc b xy ra khi cht lng thay i dng chuyn ng hoc chyqua cc ch t thu, t m ca ng ng, qua cc van, kha, ch vo, ra thit b,...tc lqua nhng im trn dng chy lm thay i ch dng ca cht lng gy nn tng tr lcca h thng.K hiu: thng th ng l hcb.

Cng thc:2w

2cb cbh

g

Trong cb : l h s tr lc cc b, l mt i l ng khng th nguyn, ph thuc vo

c tnh cu to ca cc b phn gy ra tr lc do s thay i ch ca dng chy. N c xc nh bng thc nghim v c tra cu trong cc s tay ha cng.

c) Tr l c th y l c ca ch t l ng trong ng d n: k hiu l Hm.

Ta c:

2 2 2w w w. . .2. 2. 2.m m cb m cb

H h h g g g

(IV-4)

Trong m cb gi l h s tr lc chung.

d) ng d ng ca vic nghin c u tr l c i vi ng i vn hnh:

Tr lc h thng gn lin vi tiu hao nng l ng v nhiu tr ng h p nh h ng n ch vn hnh ca my mc, thit b. V vy, ng i vn hnh cn nm vng v bit nhh ng ca n c hnh ngng x h p l hiu qu.

- Theo cng thc (IV-4), tr lc chung t l thun bnh ph ng v i vn tc chuynng ca cht lng. V vy khi tng ph ti ca thit b, h thng tr lc s tng bng bnh ph ng cu tng ph ti.

- i v i hn h p kh, cng mt ph ti khi gim p sut vn hnh, tc kh tng t l thun vi gim ca p sut. Nn khi gim p sut vn hnh tr lc ca h thng tng t l nghch vi gim ca p sut.

- Trong tr lc chung tr lc cc b ng gp ng k. Tr lc cc b ph thuc r tln vo m cc van v sch ca cc b lc. V vy, trong vn hnh gimtr lc cc b lun l u : trong vn hnh bnh th ng cc van block (van chn) nn


47/92

47

m to, van iu khin chnh dng nn m cng l n cng tt, cc b lc phi ch cho v sinh nh k , trnh bn lm tng tr lc cc b.

- H s tr lc : ph thuc nhiu vo nh t ca cht lng. tng khi nht tng.i v i cht lng th khi nhit gim lm nht tng ng k. V vy, phi ch n nhit vn hnh ca cht lng khng th p qu (nht l i v i cc chtlng c nh t cao, n s thay i nhiu khi thay i nhit ).

Cu hi v Bi tp ng dng Ch ng 4

1. p sut thy tnh ca cht lng y bn cha ph thuc vo nhng yu t no?2. Mt bn cha cht lng t st mt t, sau ta di chuyn bn cha ln cao

cch mt t 20m, hi p sut thy tnh ca cht lng ti y bn cha ti 02 tr nghp c thay i khng? Gii thch

3. Gii thch ti sao trong mt my nn nhiu c p, khi l ng khi qua cc on nhnhau, m cc on sau ngng dn kh li c ng knh nh hn cc on tr c.

4. Khi chy ph ti 100% cng sut, ca R2004 l 0.42 bar. Tnh ton gn ng ca R2004 khi chy ph ti 80%, 108% bit r ng cc iu kin vn hnh t0, P,thnh phn kh ti cc ph ti l nh nhau.

5. X ng NH3 chy my ph ti 100% cng sut. So snh ca thit b R2004trong 02 tr ng h p:

- P = 28barr- P=30 bar

Cc iu kin cng ngh khc nh nhau. 6. Tnh vn tc n c chy ra ti A v B bit: h s tr lc khi cht lng chy ti mingA l =0.05, ti B l =0.15, ZA=3m, ZB=10m. (Hnh A)


48/92

48

7. Tnh vn tc n c chy ra timingng B bit:Mc bn khng iH s trwor lc chy trongng l=0.15

Chiu cao Z=10m

Tnh p sut thy tnh ti nhng(ch U) v tr A?Tnh l u l ng n c chy quaming B bit ng knhng l 2inches?


49/92

49

Ch ng 5: V N CHUYN CHT LNG

V.1 Cc Thng S CBn Ca Bm V.1.1 Nng sut: k hiu Q, n v m3/h

Nng sut ca bm l th tch cht lng c bm vn chuyn trong 01 n v th igian.

V.1.2 p sut ton phn ca bm (chiu cao y ca bm):p sut ton phn ca bm (chiu cao y ca bm) l i l ng c tr ng cho nngl ng ring do bm truyn cho 01 n v tr ng l ng ca cht lng, c xc nh bng ph ng trnh Becnuli.

p sut ton phn ca bm l chiu cao 1 kg cht lng cn bm c th y ln cnh nng l ng m bm cung c p

V.1.3 Cng sut ca bm:Cng sut ca bm l l ng nng l ng tiu th ca ng c, hoc tua bin bmhot ng trong 01 n v th i gian. K hiu N, n v l W, Kwh

(W)

Trong :

Q: nng sut bm ( )

: Khi l ng ring ca cht lng (kg/m3): l gia tc tr ng tr ng:

H: p sut ton phn ca bm(m) cng sut hu ch ca bm, tc l nng l ng m bm truyn cho cht

lng. : hiu sut chung ca bm

V.1.4 Hiu sut ca bm:Hiu sut ca bm l i l ng biu th mc s dng hu ch nng l ng tiu th ca bm, k hiu

(%)

l hiu sut ca bm th ng c xc nh t cc ng c tuyn ca bm v cxc nh bng thc nghim rong ti liu c cung c p b i nh ch to bm.

Thng th ng


50/92

50

V.2 p sut ton phn, chiu cao ht v NPSH ca bm V.2.1 p sut ton phn ca bm

Da vo hnh V-01 ta xem xt trong hnh v:- Ph, P: l p sut c o ti ca vo v ca ra ca bm - P1, P2 l p sut tc ng ln mt thong ca b ht v b y- H1, H2 l chiu cao hnh hc t 1-1 (qua tm bm) n mc 2-2 (mt thong b ht) v

mc 3-3 (mt thong ca b y)- H0 l chiu cao tnh t mc ca 02 mt thong 2-2 v 3-3

Thit lp ph ng trnh Becnuli cho mt ct 1-1 v 2-2 ta c:

mh

hh

h g

P

g

w

H g

w

g

P

22

2

1

2

11

(V-1)

Trong : 1w l vn tc ca cht lng trong b ht

hw l vn tc ca cht lng trongng htmnh l nng l ng tn tht trongng ht

T ph ng trnh (V.1) suy ra:

mhhh h

g w H

g w

g P

g P

22

2

111

(V-2)

T ng t thit lp ph ng trnh Becnuli cho mt ct 1-1 v 3-3 ta c:

m h

g P

g w

H g

w g

P

2

2

22

2

22


51/92

51

Suy ra:

g w

h g

P g

w H

g P

m

22

22

2

22

(V-3)

Trong : 2w l vn tc cht lng trong b cha

w l vn tc cht lng trongng y

m h l nng l ng tn tht trongng y

T ph ng trnh (V-2 v V-3) ta c:

p sut ton phn ca bm: mhm hh hh H H g ww

g P P

g P P

H 2122

12

2

V tit din cc b cha l n so v i ng nn coi 21 , ww 0

Th ng th ng knhng y v ng knhng ht ca bm cht lng bng nhau nnh ww

Ta c: mh H g P P

H 012

(trong m mhm hhh ) (V-4)

Nu p sut b cha ht v y bng nhau th ta c:

mh H H 0

Ph ng trnh (V-4) l ph ng trnh c bn tnh p sut ton phn ca bm.

V.2.2 Chiu cao ht ca bm V nguyn tc bm c th t cao hn mt thong ca b ht m bm vn hot ng c, l nh tc dng ca hiu s p sut ca b ht v p sut ca vo bm Ph, tc l nh gi

tr g P P h

1 m cht lng c ht t b ht ln bm. Chiu cao ht H1 c xc nh da

vo ph ng trnh:

mn

hh h g

ww g

P g

P H

2

2

1

2

1

1

Do 0w

=> (V-5)


52/92

52

T ph ng trnh (V-5) ta rt ra nhn xt:

- Chiu cao ht ca bm tng khi p sut b ht tng, p sut ca ht gim vntc cht lng u ht gim v tr lc gim.

- Khi gim t i p sut bo ha ca cht lng nhit ca ht , cht lng s tr ng thi si v bm khng th lm vic c. V vy phi nh hn .

-

V vy chiu cao ht ca bm:

Gi tr l n nht ca chiu cao ht khi - p sut bo ha ca cht lng tng khi nhit ca cht lng ti u ht tng. Nh vy

khi nhit tng th chiu cao ht ca bm gim dn. Do vy i vi bm cht lng iu kin si p sut th b ht th ng t v tr cao hn v tr t bm mt gi tr thch h p, t nht l cao phi ln hn chiu cao (m) th bm m i

vn hnhn nh, khng b xm thcV.2.3 NPSH v NPSHa ca bm Trong cc thng s c bn ca bm cht lng, c i l ng ghi l NPSH, n v l m v vyng i vn hnh cn hiu NPSH l g, gi tr ca n c ngha nh th no?

Trong thc t ch to v vn hnh bm, p sut u ht ca bm c o t i ca vo ca bm, sau van ca vo ca bm (tnh theo chiu ca cht lng). V vy khi bm vn hnh s c tn tht p sut t im o p sut u ht n bung ht ti tm cnh gung, hoc bung xilanh ca bm piston ct p t ng ng v i tn tht p sut ny c gi l NPSHca bm. bm vn hnh c, khng b xm thc th ti thiu ca bm phi ln hnp sut hi bo ha ca cht lng nhit bng gi tr ca NPSH, c ngha l

Vy NPSH ghi trn bm chnh l ct p ht th hin gi tr tn tht p sut u vo thc t ca bm th ng gi l ct p ht yu cu ca bm. NPSH tng loi bm ph thuc vo cuto ca ng ca vo thn bm, cu to ca cnh gung, vn tc cht lng thit k , tnh chtca cht lng. Thng s NPSH c nh ch to tnh ton, thc nghim v c ghi trong bng gi tr ca bm.

NPSHa l ct p ht thc ca bm ti iu kin vn hnh:

(m)

l p sut bo ha ca cht lng ti nhit u ht

bm vn hnh c (Ct p ht thc > ct p yu cu)


53/92

53

V.2.4 Hin t ng xm th c ca bm cht lngKhi , cht lng vo ca ht bm s si v ha hi, hi ny s to thnh ccti kh trong cht lng, khi ra bung y vng c p sut cao, hi ny s ng ng t v tonn nhng khong tr ng, cht lng xung quanh s dn vo, dn n gim nhanh chiu caoy ca bm v gy nn va p thy lc r t l n gy ra ting n, rung chuyn mnh c th ph hy bm. Hin t ng ny gi l hin t ng xm thc bm. Ngoi ra hin t ng xmthc bm cn km theo n mn ha hc th bm s b ph hy nhanh chng, nhiu khi ch qua vi gi lm vic.

ngn nga hin t ng xm thc, phi quan tm n p sut u ht v nhit ca chtlng ti u ht m bo ln hn NPSH yu cu cng nhiu th cng tt

V.3 BmLy TmV.3.1 Nguyn l lm vic ca bm ly tm- Nng l ng vn chuyn cht lng l nh lc li tm

cho cnh gung quay.- Cht lng c ht i vo theo h ng thng v i

tr c cnh gung v d i tc dng ca lc ly tm,cht lng nhn c nng l ng v tng p sut,y cht lng x theong y ca bm.

- c im ca bm ly tm: Cht lng c vn chuyn lin tc,n nh. Bm ly tm khng c kh nng t ht cht lng

ln bm, v th tr c khi chy bm phi tin hnh mi cht lng y bm. p sut to ra ph thuc tc quay ca cnh gung, tc quay ca cnh gung

cng l n th to ra p sut y cng cao, song nu tc quay cao s gim hiusut gy tiu hao ng lc l n, khi cn p sut u y cao phi dng bm nhiuc p.

Trn ng ng y ca bm phi c van 01 chiu ngn chn cht lng chyng c khi bm ngng t xut khng k p ng van ngt, gy cnh gung quayng c d hng bm. Trong tr ng hp c bit do c tnh ca dng cht lngkhng c l p van mt chiu ca y, phi thit k cnh gung chu c hint ng quay ng c.

V.3.2nh lut t l ca bm ly tm nh lut t l ca bm ly tm th hin qua nng sut Q, p sut ton phn H, cng sut Nca bm v i s vng quay ca cnh gung. Quan h gi l nh lut t l ca bm ly tmv c th hin nh sau:

a) S bin i nng sut ca bm ly tm t l thun v i s vng quay:


54/92


55/92

55

Bm piston hot ng theo nguyn l bin chuyn ng quay thnh chuyn ng tnh tinqua piston nn v truyn nng l ng cho cht lng to p sut v vn chuyn cht lng.

Khi piston chuyn ng t tri sang phi, p sut trong bung xilanh gim, van u y

ng, van u ht m , cht lng c ht y vo xilanh, khi piston chuyn ng t phisang tri, p sut trong xilanh tng ln, van u ht ng v van u y m (khi p suttrong xilanh ln hn p sut trongng y), cht lng c y t xi lanh sangng y,mi vng quay thc hin mt hnh trnh ht v y cht lng.

V.4.2 c im ca bm piston - To c p sut cao theo mong mun- Nng sut cht lng qua bm khng thay i c khi vng quay ca ng c khng

thay i. Khi cn cp l ng cht lng thp hn nng sut ca bm ng i ta phi tun

hon mt l ng t ca y v ca ht gy lng ph nng l ng.- Cht lng c vn chuyn khng u, hn ch ng i ta th ng s dng bm cnhiu xi lanh, s p x p hnh trnh ca cc xilanh lch nhau, ca y ca bm th ngthit k thm thit b gin n n nh p sut v dng chy.

- Bm th ng cng k nh, nng sut th p v vy ng i ta th ng ch s dng bm pistontrong tr ng h p cn p sut cao v nng sut th p.

V.4.3 Mt s ch khi vn hnh bm piston - Tr c khi khi ng bm phi m van ng gn hoc m sn van u y, trnh

tr ng hp khi bm khi ng, u y khng c li thot, p sut s tng nhanh gynhy van an ton, hoc n ngng hoc ph hng bm. - Van ht v van y ca xilanh l van 01 chiu, khi 01 trong 02 van ny b r, bm s

mt hoc gim nng sut, khi c hin t ng gim nng sut bm phi cho khc phc rca van 01 chiu ny.

- Tn tht nng sut bm piston th ng gp l ng cht lng r qua vng bt kn khe h gia piston v thnh xilanh do lc ma st trong qu trnh vn hnh, khi l ng r ng


56/92

56

k phi ngng bm x l b phn bt kn.

Cu hi v Bi tp ng dng Ch ng 5

1) p sut ton phn (chiu cao y) ca bm ly tm ph thuc vo nhng yu t no?2) Ti sao ng ht ca bm cht lng th ng c thit k c ng knh ln hn

ng y ca bm? 3) Ti sao trong khi vn hnh cc van trn ng ht phi m to nht c th v b lc

ca vo bm phi m bo sch?4) NPSH ghi trn bm l g, ngha ca n nh th no?5) NPSH ph thuc vo nhng yu t no? Khi vn hnh NPSH c thay i khng?6) NPSHa l g? ngha ca n?7) Bit 10-P-5052A/B x ng amonia c thng s k thut nh sau:

Q = 1.5m3/h, H = 150m, NPSH = 1m, N =1Kw, khi l ng ring ca dch =

900kg/m3 bm dch t T5052 c P =15.7 bar n 10T5053 c P = 26 bar.Tnh:

- Hiu sut chung ca bm - Khi T5053 lm vic bnh th ng P =26 bar nh ng T5053 phi h p xung cn

P = 10 bar, bm P5052 c vn hnh c khng? Ti sao?8) Bm 30-P-3002A c thng s k thut nh sau: Q = 7590m3/h, H = 40m, cng sut

tiu th N = 1000Kw, = 1000kg/m3, s vng quay ca tua bin n = 4500 vng/pht

Tnh:- Hiu sut ca bm - Nng sut ca bm khi s vng quay ca tuabin tng 2%, 3%, 5% bit r ng u

ht v u y ca mng chung khng thay i.9) NPSH ca bm P8001 l 5.9m, nhit n c vo ca bm l 120 C, p sut ng

h ca ht ch l P=1.5 barg. Hi bm c vn hnh c khng? Ti sao? xutcc gii php khc phc nu bm vn hnh c.


57/92

57

Ch ng 6 : MY NN KH

VI.1 Mt s khi nim c bn v my nn kh

VI.1.1 Khi nim c bn

a. T s nn: l t l gia p sut kh sau khi nn v p sut tr c khi nn ca mi on

(mi c p) ca qu trnh nn.K hiu l ZZ = (VI-1)

Trong : P1 l p sut tr c khi nnP2 l p sut sau khi nn

b. Th tch ringTh tch ring l th tch ca 1 kg cht kh iu kin kho st.K hiu: , n v l m3/kg

Trong :

M: khi l ng phn t ca 1 mol hn h p kh, kg/kmol.i v i hn h p kh: Ci: l phn trm mol ca cht in: l s cht trong hn h pMi: l khi l ng phn t ca cht i

V d : Tnh th tch ring ca kh vo my nn tng h p 10K4031 bit P=26 barg;to=43oC; CH2=0.7241; C N2=0.2628; CAr =0.0032; CCH4=0.0099Tnh M ca hn h p kh:M=0.7241x2 + 0.2628x28 + 0.0099x16 + 0.0032x40 = 9.1 kg/kmolTnh th tch ring:

( ) ( ) VI.1.2 th cng nng ca qu trnh nn

Khi thc hin qu trnh nn kh, ta phi s dng mt cng thng qua lc li tm hoclc nn p thay i tr ng thi kh t tr ng thi A (P1, V1) n tr ng thi B (P2,V2; P2>P1, V2


58/92

58

VI.1.3 Ba qu trnh nnCn c vo tr ng thi thay i ca th tch kh khng ging nhau trong qu trnh nnng i ta chia qu trnh nn thnh ba loi:

a. Qu trnh nn ng nhit (t= const)Trong qu tnh nn do ngoi lc tc ng mt cng i v i th kh lm cho th

tch kh gim, p sut tng ng th i lm cho nhit kh tng. Nu trong qu trnhnn, bng cch no rt c ton b l ng nhit do qu trnh nn sinh ra lm chnhit ca kh khng thay i. Qu trnh nn nh vy gi l qu trnh nn ngnhit.Cng ca qu trnh nn ng nhit c xc nh nh sau:

L = RTln = RTln = 2.303RTlg = 2.303RTlg (VI-2)Trong :

R: hng s kh; R=8314/M (J/Kg.K)T: nhit kh (K)P1, P2: p sut kh tr c v sau khi nn (N/m2)V1, V2: th tch ring ca kh tr c v sau khi nn (m3/kg)

b. Qu trnh nn on nhitKhc vi qu trnh nn ng nhit, trong qu trnh nn on nhit khng c s traoi nhit vi bn ngoi, ngha l khng c ta nhit ra bn ngoi v cng khng cthu nhit mi tr ng xung quanh. Ton b l ng nhit sinh ra trong qu trnh nnlm nhit ca kh tng ln.

Cng trong qu trnh nn on nhit c xc nh theo cng thc sau:

Lo = . P1V1.* + (J/kg) (VI-3) Nhit cui ca qu trnh nn: T2 = T1. (oK) (VI-4)

Trong :

P1, P2: p sut kh tr c v sau khi nn (N/m2)

PP2

P1

VV1 V2

C B

AD


59/92

59

T1, T2: Nhit ca kh tr c v sau khi nn (oK)k: H s on nhit ca kh ph thuc vo tng loi kh (tra trong s tayha hc).i v i khng kh: k=1.4; H2: k=1.407; N2: k=1.4; NH3: k=1.29; CO2 k=1.3V1: th tch ring ca kh iu kin ht, ngha l tr ng thi p sut l

P1, nhit l T1 (m3/kg).

Nhit ca kh sau khi nn:

T2=T1 Trong : Z = gi l t s nn.

c. Qu trnh nn a bi nTrong thc t, qu trnh nn ng nhit v on nhit hon ton l khng th thchin c. V thc t l ng nhit pht sinh ra trong qu trnh nn khng th gi li

ton b v cng khng c bin php no rt c ht nhit sinh ra trong qu trnhnn ra ngoi. Qu trnh nn m l ng nhit c rt ra mt phn gi l qu trnh nna bin.Cng thc hin v nhit kh sau khi nn cng p dng cng thc nh nn onnhit

La = . P1V1.* + (J/kg) (VI-5)T2=T1 (VI-6)

m: H s a bin, ph thuc vo tng loi kh v hiu qu qu trnh rt nhit: m


60/92

60

AB3: ng nn on nhitTa c din tch SAB1CD


61/92

61

on nhit khi thc hin qu trnh nn 1 c p t p sut P1 n P5 Cc ng A1, 23, 45, 67 l ng cong a bin ca qu trnh nn ca cc c p 1, 2,3, 4.Cc on 12, 34, 56, 78 th hin qu trnh lm lnh kh sau khi nn ca cc on v nhit ban u, th tch kh gim, p sut khng i. Nh vy ng nn a bin ca my nn a c p (4 c p) s l ng g p khc

A1234567B1, phn din tch gch cho gia ng g p khc ny vi ng nn a bin 1 c p AB2 chnh l l ng cng gim c khi my nn a c p c lm lnh trunggian vi khi nn a bin 1 c p. Nu s cp cng tng th din tch th hin tit kimcng nn cng tng. Tm li, qua nghin cu nhng phn nu trn, ta thy r ng dng my nn nhiu c pc th khc phc c cc nh c i m ca my nn 1 c p, lm cho qu trnh nn gnvi qu trnh nn ng nhit hn v cng tiu hao gim i. Nh ng nu tng s c pnhiu th tn tht nng l ng gia cc cp khi kh qua ng ng, thit b lm lnhtrung gian s tng. Mt khc tng nhiu cp cng gy chi ph u t ch to, lp tmy nn tng ng k. v vy cn phi chn s c p mt cch h p l v kinh t nht.

VI.1.5 Chn s on cho my nn nhiu cpQua nghin cu v tnh ton ng i ta thy r ng t s nn ca mi c p nn nn nmtrong khong t 2.5-3.5 l hp l. la chn s c p ca qu trnh nn t p sut P1 n p sut cui l Pn, ta p dng cng thc sau:

Z = k. n = (VI-7)Trong :

z: t s nn ca 1 cp, th ng chn z = 2.5-3.5k: H s th hin tn tht p sut cc cp, th ng chn k=1.1-1.15P1, P2: p sut u v p sut cui ca qu trnh nnn: s c p nn

Cch tnh chn s on nh sau: chn z trong khong 2.5-3.5, chn k=1.1-1.15.Thay cc gi tr : z, k, Pn, P1 vo cng thc (VI-7) tnh c gi tr n, v n l s nguyn d ng nn ta phi lm trn s (v d tnh c n=3.7 ta s lm trn l n=4c p nn).T s cp xc nh lm trn ca n, thay vo cng thc ta s tnh c t s nnthc ca cc on.

VI.2 My nn li tm

VI.2.1 Nguyn l lm vic v c ima. Nguyn l lm vic: nguyn l lm vic ca my nn li tm v c bn ging nh

bm li tm, nng l ng vn chuyn v nng p kh l nh vo lc li tm do cnh


62/92

62

gung quay, c im khc l do cht kh chu s nn p nn khi l ng ring cakh b thay i theo s thay i ca p sut trong qu trnh nn.

b. c i m ca my nn li tm: Cht kh c nn v vn chuyn lin tc, p sut n nh. Nng sut vn chuyn kh l n v d iu chnh nng sut c bit l khi s dng

turbine hi n c dn ng, ch cn thay i tc s thay i c l u l ngm khng lm gim hiu sut s dng nng l ng ca my nn.p sut to ra sau mi c p nn ph thuc vo cu to ca cnh gung v tc vng quay ca cnh gung. Song khng th tng tc vng quay qu ln v khi tr lc ca kh qua cnh gung s tng nhanh gy tiu hao ng lc l n. V vy khicn nn kh n p sut cao ng i ta th ng chia my nn thnh nhiu c p, sau mic p tin hnh lm lnh trung gian bng n c. Trong mi cp nn th ng c nhiucnh gung l p ni tip, v i s vng quay h p vn t c p sut cc ontheo mong mun

VI.2.2 ng c tuyn, nng sut, cng sut ca my nn li tm:a. ng c tuy n ca my nn ly tm: cng nh bm ly tm, cc ng c tuyn

ca my nn ly tm l cc ng cong thc nghim c thit l p b i nh sn xutmy nn. Biu din mi quan h gia nng sut Q vi cc i l ng chiu cao y H,v i cng sut tiu th nng l ng N v hiu sut s dng nng l ng , tc vngquay n thit k v mt s tc vng quay gn v i s vng quay thit k . i v imi cp nn ng i ta xy dng mt ng c tuyn ring.

H, ,

--N

ng gi i hn surging

vn hnh , m /h

Q-H-n

Hnh VI-4: ng c tuyn ca my nn li tm


63/92

63

b. Nng su t ca my nn li tm: Qua quan h trn ng c tuyn Q-H- n ta nhnthy thay i cng sut ca my nn c 2 cch:- Thay i chiu cao y bng cch iu chnh van u ra ca my nn, khi

im vn hnh dch chuyn ra khi im cc i ca hiu sut , nn khng kinht

- Thay i bng cch iu chnh s vng quay thch hp; cch ny t lm thay i

hiu sut s dng nng l ng nn kinh t hn c. Cng su t ca my nn ly tm: c 2 cch xc nh cng sut tiu th nng l ng ca

my nn ly tm:- Xc nh trn ng c tnh: Q-N- Xc nh bng cng thc tnh ton:

N = (VI-9) (KW)Trong : N l cng sut tiu th nng l ng ca my nn ly tm (KW)Q Nng sut ca my nn (kg/s)

L cng l thuy nn 1 kg c tnh theo cng sut (VI-3), (VI-5) (J/kg): Hiu sut chung ca my nn = 0.6-0.7

VI.2.3 Hin t ng surging ca my nn ly tm:a. Surge l g: Surge l hin t ng my nn b rung nng c bit l theo chiu dc tr c

khi my nn vn hnh l u l ng th p v p sut u y cao. y l hin t ngc th ca my nn ly tm

b. Nguyn nhn x y ra surge

Xem hnh VI-5: gi s my nn ang vn hnhn nh ti im 1, nu ta gim nng

n2

n1

n

2

3

H

Hnh VI-5

ng gi i hn surging

vn hnh , m /h

H v n

Vn

Vng qu3

3

2

2

n2

n1

n

2

3

H

Hnh VI-5

ng gi i hn surging

vn hnh , m /h

H v n

Vn

Vng qu3

3

2

2

n2

n1

n

2

3

H

Hnh VI-5

ng gi i hn surging

vn hnh , m /h

H v n

Vn

Vng qu3

3

2

2


64/92

64

sut Q im vn hnh s chuyn dch n im 2, p sut y s tng. Khi n im2 l u l ng gim s khng kh in y v ti thi im nht nh s ckhong tr ng v s xut hin dng kh t pha u ra ng c li v ngay sau kh s c in y vo khoang ht v to ra dng kh m i tip theo v p v i dng khquay tr ng c li ni trn gy nn s xung ng l nHn na khi gim l u l ng H s tng, chnh lch p sut gia u vo v u ra

tng, cng l nguyn nhn lm cho dng kh ca ra di ng c tr li gy nn xungngTrn ng c tnh Q-H, mi tc quay n, c im gy nn hin t ng surge c xc nh bng thcnghim, th ng im ny xy ra khi l u l ng Q gim cnkhong 75% l u l ng thit k , cc im 2, 2, 2 gi l ng gi i hn surge camy nn

c. Tc hi ca hin t ng surging :- Lm cho cc thng s: l u l ng, p sut b gim v mt n nh- Nhit trong my tng cao do s va p ca dng kh gy nn- rung tng cao, lm h hng cc chi tit c bit l cc v cc b phn bt

kn ca my nnd. Cc bin php kh c phc surging trong vn hnh:

- Khi p sut vn hnh (u ra ca my nn) tng, l u l ng qua my nn gim phik p thi tng tc ca my nn ph hp gi n nh l u l ng vn hnh

- Khi cn gim l u l ng vn hnh, tin hnh gim tc vng quay thch h p,khng nn s dng iu chnh m van ca ra iu chnh l u l ng my nnly tm. Nu gim l u l ng nhiu phi tin hnh m van ng gn m bol u l ng qua my nn t ng thch v i chnh lch p sut ca vo v ra ca mynn m bo im vn hnh ca my khng gn im surging

- Trong qu trnh khi ng tng p my nn n p sut vn hnh phi tin hnhtng tc , k t h p vi iu chnh m van ng gn (anti-surge valve) phhp m bo lch surge khng qu nh.

VI.3 My nn pistonVI.3.1 Nguyn l:ging nh nguyn l ca bm piston

VI.3.2c im ca my nn piston:

- To c p sut cao m khng ph thuc vo vng quay ca ng c - Dng kh khngn nh v l u l ng v p sut- Nng sut ca my hn ch, v n ph thuc vo th tch ca xilanh v s vng

quay ca ng c, song nu vng quay l n cc chi tit d b mi mn, d hng hc- Vic thay i nng sut phi s dng ng tun hon, lm gim hiu sut s

dng nng l ng.


65/92


66/92

66

4. Tnh % nng l ng tit kim c khi p sut ca vo ca 10-K-4031 l 26.5 bargv 25.5 barg khi my chy 100% ph ti, p sut tng hp khng i, nhit khvo ging nhau, cc iu kin kh khngi.

5. Trong cng 1 ph ti khi vn hnh p sut ca vo 10-K-4031 tng cao th p sutchu trnh tng hp thay i nh th no? Gii thch?

6. Ti sao iu chnh l u l ng khng kh vo 10-k-4021 vo h thng bng cch

thay i tc ca Turbine tt hn l iu chnh van 10-PV-2011?7. Gii thch ti sao i v i my nn piston r van xilanh vo hoc ra on u tinu lm gim nng sut ca my nn?

8. Gii thch ti sao trong vn hnh my nn khng kh 20-K-1002 khi my nnhin t ng suy gim nng sut nhit kh ra on cui li tng cao?

9. Tnh ton kim tra cng sut cc on v ca c my nn ca my nn 10-K-4031/4021/4041 my nn CO2. S liu ly ti PFD v ti liu my nn.

10. Tnh nhit ra on 1 ca my nn khng kh 10-K-4021 trong 2 tr ng h p t =290C v t = 320C, bit Pv = 0 barg, Pra = 2 barg

11. Ti sao my nn kh NH3 10-K-5001 ca bn cha NH3 mc d p cui P = 16 barg, p sut u P = 1.01 barg, vn ch dng 1 c p nn?


67/92

67

Ch ng VII: CC QU TRNH TRUYN NHIT

VII.1 Khi nim chung

Trong cng nghi p ho hc, c nhiu qu trnh cn c tin hnh mt iu kin xcnh. thc hin c iu , ng i ta phi tin hnh c p nhit thm hoc rt nhit rakhi qu trnh. Nhng qu trnh no m c ng qu trnh, vn tc tin hnh qu trnh ph thuc ch yu vo s c p nhit hay ly nhit i gi l qu trnh truyn nhit. Cc qu trnhtruyn nhit th ng gp l cc qu trnh: un nng, lm ngui, ng ng t, c c trnh truyn nhit l qu trnh mt chiu, ngha l nhit ch c th truyn t vt c nhit cao sang vt c nhit th p. Nhit c truyn t vt ny sang vt khc theo cc ph ngthc sau:

- Dn nhit: dn nhit l qu trnh truyn nhit t phn t ny sang phn t khckhi chng ti p xc v i nhau v c nhit khcnhau. Th ng qu trnh ny ch xy ra trong vt r n. Dn nhit cng c th xy ra trong mi tr ng kh v lngkhi cht kh v cht lng tr ng thi ng yn hay chuyn ng dng.

- Nhit i l u: l hin t ng truyn nhit do cc phn t cht lng hay cht kh

i ch cho nhau. Hin t ng i ch cho nhau ca cc phn t xy ra l dochng c nhit khc nhau, gy nn khi

Giáo Trình Lý Thuyết Hóa Học Cơ Bản

Documents

Transcript of Giáo Trình Lý Thuyết Hóa Học Cơ Bản