strawberry_shortcake2702
New Member
Download miễn phí Tổng quan về cô đặc
Hệ thống cô đặc xuôi chiều thường được dùng phổ biến hơn cả, loại này có ưu điểm là dung dịch tự di chuyển từ nồi trước sang nồi sau nhờ chênh lệch áp suất giữa các nồi, nhiệt độ sôi của nồi trước lớn hơn nồi sau do đó dung dịch đi vào mỗi nồi (trừ nồi đầu) đều có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi, kết quả là dung dịch sẽ được làm lạnh đi, lượng nhiệt này sẽ làm bốc hơi thêm một lượng nước gọi là quá trình tự bốc hơi. Nhưng khi dung dịch đi vào nồi đầu có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi do đó cần tốn thêm một lượng hơi đốt để đun nóng dung dịch, vì vậy khi cô đặc xuôi chiều dung dịch trước khi vào nồi đầu thường được đun nóng sơ bộ bằng hơi phụ hay nước ngưng tụ.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Cô ĐặcI – Những khái niệm cơ bản:
Quá trình bay hơi thường dùng để:
– làm tăng nồng độ của chất hòa tan trong dung dịch (làm đậm đặc);
– tách các chất hòa tan ở dạng rắn (kết tinh);
– tách dung môi ở dạng nguyên chất (nước cất);
– lấy nhiệt từ môi trường lạnh khi thay đổi trạng thái của tác nhân làm lạnh…
Từ thể lỏng chuyển thành hơi có thể có hai trạng thái: bay hơi hay sôi. Khi bay hơi nhiệt độ của dung dịch thấp hơn nhiệt độ sôi, áp suất của dung môi trên mặt dung dịch lớn hơn áp suất riêng phần của nó ở khoảng trống trên mặt thoáng của dung dịch, nhưng nhỏ hơn áp suất chung. Trạng thái bay hơi có thể xảy ra ở các nhiệt độ khác nhau và nhiệt độ càng tăng khi tốc độ bay hơi càng lớn, còn sự bốc hơi ở trạng thái sôi xảy ra ở cả trong dung dịch (tạo thành bọt) khi áp suất hơi của dung môi bằng áp suất chung trên mặt thoáng, trạng thái sôi chỉ có ở nhiệt độ xác định ứng với áp suất chung và nồng độ của dung dịch đã cho.
Trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm thường làm đậm đặc dung dịch nhờ đun sôi gọi là quá trình cô đặc, đặc điểm của quá trình cô đặc là dung môi được tách khỏi dung dịch ở dạng hơi, còn dung chất hòa tan trong dung dịch không bay hơi, do đó nồng độ của dung dịch sẽ tăng dần lên, khác với quá trình chưng cất, trong quá trình chưng cất các cấu tử trong hỗn hợp cùng bay hơi chỉ khác nhau về nồng độ trong hỗn hợp.
Hơi của dung môi được tách ra trong quá trình cô đặc gọi là hơi thứ, hơi thứ ở nhiệt độ cao có thể dùng để đun nóng một thiết bị khác, nếu dùng hơi thứ đung nóng một thiết bị ngoài hệ thống cô đặc thì ta gọi hơi đó là hơi phụ. Truyền nhiệt trong quá trình cô dặc có thể trực tiếp hay gián tiếp, khi truyền nhiệt trực tiếp thường dùng khói lò cho tiếp xúc với dung dịch, còn truyền nhiệt gián tiếp thường dùng hơi nước bão hòa để đốt nóng.
1.Bản chất vật lý của quá trình bốc hơi.
Qúa trình bốc hơi theo thuyết động học phân tử giải thích như sau: Các phân tử của chất lỏng nằm gần mặt thoáng có chuyển động vì nhiệt, ở thời điểm nào đó tốc độ chuyển động của phân tử vượt quá tốc độ giới hạn sẽ thoát khỏi bề mặt chất lỏng trở thành trạng thái tự do (hơi). Khi bay hơi các phân tử cần khắc phục lực liên kết ở trạng thía lỏng và trở lực của áp suất bên ngoài khi đó phân tử bay hơi cần thu nhiệt bên ngoài, lượng nhiệt lấy đi trong quá trình bay hơi ở nhiệt độ xác định của một đơn vị khối lượng chất lỏng gọi là ẩn nhiệt bay hơi. Khi nhiệt độ tăng ẩn nhiệt bay hơi giảm, ở nhiệt độ tới hạn ẩn nhiệt bay hơi bằng không.
Khi sôi chất lỏng bốc hơi không những ở trên mặt thoáng của chất lỏng mà phần chủ yếu là ở các bọt hơi được tạo thành trong chất lỏng. Các bọt hơi là những tâm tạo thành hơi, trong quá trình bốc hơi các bọt hơi tăng dần kích thước và nhờ lực đẩy Acsimet nó sẽ bị đẩy lên mặt thoáng, đồng thời các bọt khác lại được tạo thành, kết qủa là hơi được chuyển liên tục từ bên trong lớp chất lỏng lên mặt thoáng.
Các bọt hơi tạo thành do trong chất lỏng có một số khí hòa tan, khi đun nóng các khí thoát ra tạo thành nhiều bọt, từ các bọt này chất lỏng sẽ bay hơi, hiện tượng này thường có ở giai đoạn đầu của quá trình sôi. Mặt khác các bọt được tạo thành từ các đầu nhám của bề mặt truyền nhiệt.
Điều kiện để tạo thành bot hơi là áp suất hơi trong bọt phải bằng áp suất của chất lỏng xung quanh. Ở điều kiện này chất lỏng sẽ bay hơi mạnh, mặc dù lượng nhiệt cung cấp từ ngoài vào cho chất lỏng tương đối lớn nhưng nhiệt độ của nó cũng không tăng.
Đôi khi chất lỏng sôi ở trạng thái quá nhiệt (hiện tượng này xảy ra ở giai đoạn đầu của quá trình sôi) do chất lỏng không chứa khí hòa tan, khi đó áp suất hơi bên trong bọt p1 phải bằng áp suất p0 của chất lỏng bên ngoài cộng thêm áp suất p’ để thắng trở lực do sức căng bề mặt giữa hơi và lỏng, áp suất này bằng p’ = (ở đây - sức căng bề mặt; - bán kính của bọt)
Nghĩa là
p1 = p0 + p’
vì p = f(t) cho nên muốn áp suất trong bọt bằng p1 chất lỏng cần quá nhiệt một đại lượng t = t1 – t0 (ở đây t0 - nhiệt độ sôi ứng với p0; t1 - nhiệt độ sôi ứng với nhiệt độ quá nhiệt).
2.Một số tính chất của dung dịnh.
a) Nhiệt hòa tan: khi hòa tan chất rắn vào một dung môi nào đó thì một mặt dung môi sẽ lạnh đi vì khi hòa tan chất rắn cần thu nhiệt để phá vỡ mạng lưới tinh thể (nhiệt nóng chảy), mặt khác chất hòa tan sẽ có tác dụng hóa học với dung môi tạo thành solvat (khi hòa tan trong nước gọi là hyđrát) khi đó sẽ tỏa nhiệt. Nhiệt hòa tan là tổng nhiệt nóng chảy và nhiệt sovat, trị số của nhiệt hòa tan dương (tỏa nhiệt) hay âm (thu nhiệt) phụ tthuộc vào tinh chất của chất hòa tan, dung môi và nồng độ chất hòa tan. Nhiệt tích phân của quá trình hòa tan là lượng nhiệt (dương hay âm) của 1kg chất rắn khi hòa tan trong một lượng dung môi rất lớn nghĩa là nếu ta tiếp tục thêm dung môi vào thì thực tế không có hiệu ứng nhiệt nữa. Các chất dễ tạo thành sovat thì nhiệt hòa dương, còn những chất không tạo solvat nhiệt hòa tan âm.
b) Nhiệt độ sôi của dung dịch: nhiệt độ sôi của dung dịch có tính chất quan trọng khi tính toán và thiết kế thiết bị cô đặc vì từ nhiệt độ sôi của dung dịch ta sẽ chọn chất tải nhiệt để đốt nóng cũng như các chế độ làm việc của thiết bị. Hiệu số nhiệt độ giữa chất tải nhiệt và dung dịch là một trong những yếu tố xác định bề mặt truyền nhiệt của thiết bị.
Nhiệt độ sôi của dung dịch phụ thuộc vào tính chất của dung môi và chất hòa tan, khi nồng độ tăng thì nhiệt độ sôi tăng. Nhiệt độ sôi của dung dịch luôn lớn hơn nhiệt độ sôi của dung môi ở cùng áp suất, điều này có thể giải thích theo định luật Raun:
Ở đây Ps – áp suất hơi bão hòa của dung môi nguyên chất
P – áp suất hơi bão hòa của dung môi trên mặt dung dịch
n – số mol của chất hòa tan;
N – số mol của dung môi.
Từ biểu thức trên ta thấy Ps > P nghĩa là áp suất hơi bão hòa của dung môi trên mặt dung môi nguyên chất luôn luôn lớn hơn áp suất hơi bão hòa của dung môi trên mặt dung dịch khi có nhiệt độ như nhau, cũng từ biểu thức này ta thấy khi tăn gn (tăng nồng độ của dung dịch) thì P sẽ giảm. Hiệu số Ps – P = P gọi là độ giảm áp suất của dung môi trên dung dịch. Nếu ở nhiệt độ như nhau áp suất của dung môi trên dung dịch luôn nhỏ hơn áp suất của dùng môi trên dung môi nguyên chất thì ngược lại khi có cùng áp suất bên ngoài như nhau nhiệt độ sôi cả dung dịch sẽ luôn luôn lớn hơn nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất. Hiệu số của nhiệt độ sôi của dung dịch và dung môi nguyên chất
t – ts = ’
’ là độ tăng nhiệt độ sôi của dung dịch so với dung môi nguyên chất,’ cũng phụ thuộc nồng độ, nồng độ tăng thì ’ cũng tăng. Đại lượng này gọi là tổn thất nhiệt độ do nồng độ. Trị số của ’ phụ thuộc vào chất hòa tan.
Khi tính tổn thất nhiệt độ do nồng độ ở áp suất khác ta ứng dụng quy tắc Babô, theo quy tắc này: độ giảm tương đ
Tags: tổng quan cô đặc