Đề cương môn học Các quá trình truyền nhiệt và chuyển khối

Nội dung text: Đề cương môn học Các quá trình truyền nhiệt và chuyển khối

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001:2008 ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT MÔN HỌC CÁC QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT VÀ CHUYỂN KHỐI Mã môn: HMP32021 Dùng cho ngành: Kỹ thuật Môi trường Bộ môn phụ trách: Chế biến và bảo quản thực phẩm QC06 – B03 76
2. THÔNG TIN VỀ CÁC GIẢNG VIÊN CÓ THỂ THAM GIA GIẢNG DẠY MÔN HỌC 1. Thạc sỹ Nguyễn Đăng Học – Giảng viên cơ hữu - Chức danh, học hàm, học vị: thạc sỹ - Thuộc bộ môn: Bảo quản và chế biến thực phẩm - Địa chỉ liên hệ: Bộ môn Bảo quản và chế biến thực phẩm - Trường Đại học Dân lập Hải Phòng - Điện thoại: 0989.140.982 Email: hocnd – mail.hpu.edu.vn - Các hướng nghiên cứu chính: Công nghệ lạnh thực phẩm, công nghệ thông gió và điều hòa không khí, công nghệ lên men. 2. Giảng viên thỉnh giảng: - Chức danh, học hàm, học vị: - Thuộc bộ môn: - Địa chỉ liên hệ: - Điện thoại: Email: - Các hướng nghiên cứu chính: 3. Thông tin về trợ giảng: Họ và tên: - Chức danh, học hàm, học vị: - Thuộc bộ môn/lớp: - Địa chỉ liên hệ: - Điện thoại: Email: - Các hướng nghiên cứu chính: QC06 – B03 77
3. THÔNG TIN VỀ MÔN HỌC 1. Thông tin chung: - Số tín chỉ: 2 tín chỉ - Các môn học tiên quyết: Các quá trình thủy lực, Hóa lý. - Các môn học kế tiếp: Các môn chuyên ngành - Các yêu cầu đối với môn học (nếu có): - Thời gian phân bổ đối với các hoạt động: + Nghe giảng lý thuyết: 31,5 tiết + Làm bài tập trên lớp: 9 + Thảo luận: 1,5 tiết + Bài tập lớn: 3 tiết 2. Mục tiêu của môn học: Trang bị cho sinh viên kiến thức cơ bản về các quá trình truyền nhiệt và chuyển khối, khuếch tán. Sau khi hoàn kết thúc môn học sinh viên nắm vững được các phương thức truyền nhiệt sử dụng trong công nghệ môi trường, tính cân bằng nhiệt lượng, tính toán được bề mặt truyền nhiệt, kích thước thiết bị trao đổi nhiệt. Đồng thời nắm vững các nguyên tắc phân riêng các cấu tử dưới tác dụng của nhiệt, tính toán cân bằng vật liệu, tính chọn được thiết bị chuyển khối trong công nghệ hóa học và công nghệ môi trường. 3. Tóm tắt nội dung môn học: Học phần này nghiên cứu các quá trình truyền nhiệt, hấp thụ, hấp phụ, chưng luyện, trích ly. Tính cân bằng vật liệu, tính toán lựa chọn thiết bị để thực hiện các quá trình đó trong công nghệ hóa học, môi trường. 4. Học liệu: 4.1. Học liệu bắt buộc 1. GS.TSKH Nguyễn Bin – Các quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm Tập 3 – NXB KHKT, 2004 2. GS.TSKH Nguyễn Bin – Các quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm Tập 4 – NXB KHKT, 2004 4.2. Học liệu tham khảo 1. Tập thể tác giả – Sổ tay quá trình và thiết công nghệ hóa chất – NXB KHKT, 2005 QC06 – B03 78
4. 5. Nội dung và hình thức dạy – học: Nội dung Hình thức dạy – học Tổng TH, Tự (Ghi cụ thể theo từng chương, mục, tiểu mục) TN, học, (tiết) Lý Bài Thảo điền tự Kiểm thuyết tập luận dã NC tra Chương 1. Cơ sở về truyền nhiệt 9 §1. Mở đầu 0.5 1. Sự cần thiết 2. Các phương thức truyền nhiệt §2. Dẫn nhiệt 0.5 1. Định nghĩa 2. Định luật dẫn nhiệt của Furie 3. Một số trường hợp dẫn nhiệt §3. Truyền nhiệt đối lưu – Cấp nhiệt 1 1. Truyền nhiệt đối lưu 2. Cấp nhiệt 3. Một số trường hợp cấp nhiệt §4. Truyền nhiệt bằng bức xạ 1 1. Định nghĩa 2. Lượng nhiệt bức xạ 3. Lượng nhiệt do cả bức xạ và đối lưu §5. Truyền nhiệt 2 1. Truyền nhiệt đẳng nhiệt 2. Truyền nhiệt biến nhiệt ổn định 3. Chiều của lưu thể §6. Cấu tạo của một số thiết bị trao đổi nhiệt 1 1. Thiết bị hai vỏ 2. Thiết bị trao đổi nhiệt ống xoắn ruột gà 3. Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm Bài tập chương 1 3 Chương 2. Cơ sở chung của các quá trình 3 chuyển khối §1. Mục tiêu của chuyển khối 0.5 §2. Cân bằng pha 0.5 1. Pha-thành phần pha 2. Cân bằng pha 3. Các định luật cân bằng pha §3. Chuyển chất trong lòng một pha 1 QC06 – B03 79
5. Nội dung Hình thức dạy – học Tổng TH, Tự (Ghi cụ thể theo từng chương, mục, tiểu mục) TN, học, (tiết) Lý Bài Thảo điền tự Kiểm thuyết tập luận dã NC tra 1. Khái niệm 2. Khuếch tán phân tử 3. Khuếch tán đối lưu 4. Cấp khối §4. Chuyển khối giữa hai pha 1 1. Mục tiêu 2. Thuyết giải thích sự chuyển khối 3. Phương trình chuyển khối giữa hai pha 4. Động lực của quá trình chuyển khối Chương 3. Quá trình hấp thụ 15 §1. Mục tiêu 0.5 2. Xác định đường cân bằng của quá trình hấp § 0.5 thụ 3. Xác định đường làm việc của quá trình hấp § 0.5 thụ 4. Lượng dung môi cần dùng trong quá trình § 0.5 hấp thụ §5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ 0.5 1. Ảnh hưởng của nhiệt độ 2. Ảnh hưởng của áp suất Ví dụ minh họa 0.5 §6. Thiết bị hấp thụ loại màng 1 1. Mục tiêu 2. Thiết bị hấp thụ dạng ống chùm 3. Thiết bị hấp thụ loại tấm 4. Tính toán thiết bị hấp thụ loại màng §7. Thiết bị hấp thụ loại tháp đệm 2 1. Mục tiêu 2. Các loại vật đệm 3. Các yêu cầu đối với vật đệm 4. Ưu nhược điểm của tháp đệm 5. Chế độ làm việc của tháp đệm 6. Tính đường kính tháp đệm 7. Tính chiều cao của tháp đệm Ví dụ minh họa 1 §8. Tháp hấp thụ loại đĩa 2 1. Tháp đĩa có ống chảy chuyền QC06 – B03 80
6. Nội dung Hình thức dạy – học Tổng TH, Tự (Ghi cụ thể theo từng chương, mục, tiểu mục) TN, học, (tiết) Lý Bài Thảo điền tự Kiểm thuyết tập luận dã NC tra 1.1. Tháp đĩa chóp 1.2. Tháp đĩa lưới 2. Tháp đĩa không có ống chảy chuyền 3. Chế độ làm việc của tháp đĩa lưới và tháp đĩa lỗ §9. Tính toán tháp đĩa 2 1. Tính toán đường kính tháp đĩa 2. Tính toán chiều cao tháp đĩa 2.1. Tính toán chiều cao tháp theo phương trình chuyển khối giữa hai pha 2.2. Tính chiều cao tháp đĩa theo số bậc thay đổi nồng độ §10. Tính toán trở lực của các thiết bị hấp thụ 1 1. Trở lực của tháp hấp thụ loại màng dạng tấm 2. Trở lực của tháp đệm khô 3. Trở lực của tháp đệm ướt 4. Trở lực của tháp đĩa Bài tập chương 3 3 Chương 4. Quá trình chưng luyện 9 §1. Khái niệm 0.5 1. Định nghĩa – phân loại 2. Ứng dụng §2. Hỗn hợp lỏng hai cấu tử 1.5 1. Cân bằng lỏng hơi của hỗn hợp hai cấu tử 2. Độ bay hơi tương đối 3. Đồ thị x-p 4. Đồ thị x,y,t 5. Quá trình bay hơi 6. Đồ thị y-x 7. Xây dựng đường cân bằng §3. Chưng luyện hai cấu tử 3 1. Sơ đồ nguyên lý dẫn đến tháp chưng luyện 2. Chưng luyện liên tục 2.1. Sơ đồ hệ thống chưng luyện liên tục 2.2. Cân bằng vật liệu và phương trình đường nồng độ làm việc 2.3. Số đĩa lý thuyết của tháp chưng luyện 2.4. Vị trí đường làm việc và Rx thích hợp QC06 – B03 81
7. Nội dung Hình thức dạy – học Tổng TH, Tự (Ghi cụ thể theo từng chương, mục, tiểu mục) TN, học, (tiết) Lý Bài Thảo điền tự Kiểm thuyết tập luận dã NC tra 3. Chưng luyện gián đoạn 3.1. Sơ đồ hệ thống chưng luyện gián đoạn 3.2. Phương pháp chưng đảm bảo xD = const 3.3. Chưng gián đoạn với Rx = const §4. Tính toán tháp chưng luyện 1 1. Tính toán tháp chưng luyện loại đệm 2. Tính toán tháp chưng luyện loại đĩa Bài tập chương 4 3 Giao và hướng dẫn bài tập lớn 3 3 Chương 5. Trích ly 3 §1. Mở đầu 0.5 §2. Cân bằng pha 0.5 1. Quy luật phân bố 2. Đồ thị tam giác biểu thị quan hệ 3 cấu tử 3. Đường biểu thị định luật phân bố trên đồ thị tam giác §3. Các quá trình trích ly cơ bản 1 1. Trích ly một bậc 2. Trích ly nhiều bậc chéo dòng 3. Trích ly nhiều bậc ngược chiều §4. Thiết bị trích ly chất lỏng 1 1. Thùng có khuấy trộn 2. Tháp phun 3. Tháp nhiều ngăn khuấy trộn 4. Tháp trích ly dùng dao động cơ học Chương 6. Quá trình hấp phụ 3 §1. Khái niệm 0.5 1. Định nghĩa – Phân loại 2. Ứng dụng §2. Chất hấp phụ công nghiệp 0.5 1. Yêu cầu 2. Cấu trúc cơ bản 3. Các vật liệu hấp phụ chính 3.1. Than hoạt tính 3.2. Silicagel 3.3. Alumagel QC06 – B03 82
8. Nội dung Hình thức dạy – học Tổng TH, Tự (Ghi cụ thể theo từng chương, mục, tiểu mục) TN, học, (tiết) Lý Bài Thảo điền tự Kiểm thuyết tập luận dã NC tra 3.4. Zeolit 3.5. Nhựa hấp phụ §3. Cân bằng hấp phụ 1 1. Hoạt độ hấp phụ tĩnh 2. Đường cân bằng hấp phụ 3. Cơ chế hấp phụ - Thuyết hấp phụ 3.1. Thuyết lăng – mia 3.2. Thuyết Polian – Ayken §4. Thiết bị hấp phụ khí 0.5 1. Thiết bị hấp phụ với lớp chất hấp phụ hình xuyến 2. Quá trình hấp phụ trên hệ thống làm việc liên tục §5. Hấp phụ chất lỏng 0.5 1. Đặc điểm 2. Thiết bị Tổng (tiết) 31.5 9 1.5 3 45 6. Lịch trình tổ chức dạy – học cụ thể: Nội dung Chi tiết về Nội dung Ghi Tuần hình thức yêu cầu sinh viên chú (Ghi cụ thể theo từng chương, mục) tổ chức dạy - học phải chuẩn bị trước Chương 1. Cơ sở về truyền nhiệt §1. Mở đầu 1. Sự cần thiết 2. Các phương thức truyền nhiệt §2. Dẫn nhiệt 1. Định nghĩa Đọc tài liệu 1 1 Giảng lý thuyết 2. Định luật dẫn nhiệt của Furie Chương 1 3. Một số trường hợp dẫn nhiệt §3. Truyền nhiệt đối lưu – Cấp nhiệt 1. Truyền nhiệt đối lưu 2. Cấp nhiệt 3. Một số trường hợp cấp nhiệt §4. Truyền nhiệt bằng bức xạ QC06 – B03 83
9. Nội dung Chi tiết về Nội dung Ghi Tuần hình thức yêu cầu sinh viên chú (Ghi cụ thể theo từng chương, mục) tổ chức dạy - học phải chuẩn bị trước 1. Định nghĩa 2. Lượng nhiệt bức xạ 3. Lượng nhiệt do cả bức xạ và đối lưu §5. Truyền nhiệt 1. Truyền nhiệt đẳng nhiệt 2. Truyền nhiệt biến nhiệt ổn định 3. Chiều của lưu thể Đọc tài liệu 1 2 Giảng lý thuyết §6. Cấu tạo của một số thiết bị trao đổi Chương 1 nhiệt 1. Thiết bị hai vỏ 2. Thiết bị trao đổi nhiệt ống xoắn ruột gà 3. Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm Làm bài tập trên 3 Chuẩn bị bài ở nhà Bài tập chương 1 lớp Chương 2. Cơ sở chung của các quá trình chuyển khối §1. Mục tiêu của chuyển khối §2. Cân bằng pha 1. Pha-thành phần pha 2. Cân bằng pha 3. Các định luật cân bằng pha 3. Chuyển chất trong lòng một pha § Đọc tài liệu 2 4 Giảng lý thuyết 1. Khái niệm Chương 1 2. Khuếch tán phân tử 3. Khuếch tán đối lưu 4. Cấp khối §4. Chuyển khối giữa hai pha 1. Mục tiêu 2. Thuyết giải thích sự chuyển khối 3. Phương trình chuyển khối giữa hai pha 4. Động lực của quá trình chuyển khối Chương 3. Quá trình hấp thụ §1. Mục tiêu Giảng lý thuyết Đọc tài liệu 2 5 §2. Xác định đường cân bằng của quá trình hấp thụ Thảo luận về ví dụ Chương 3 §3. Xác định đường làm việc của quá trình hấp thụ QC06 – B03 84
10. Nội dung Chi tiết về Nội dung Ghi Tuần hình thức yêu cầu sinh viên chú (Ghi cụ thể theo từng chương, mục) tổ chức dạy - học phải chuẩn bị trước §4. Lượng dung môi cần dùng trong quá trình hấp thụ §5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ 1. Ảnh hưởng của nhiệt độ 2. Ảnh hưởng của áp suất Ví dụ minh họa §6. Thiết bị hấp thụ loại màng 1. Mục tiêu 2. Thiết bị hấp thụ dạng ống chùm 3. Thiết bị hấp thụ loại tấm 4. Tính toán thiết bị hấp thụ loại màng §7. Thiết bị hấp thụ loại tháp đệm Đọc tài liệu 2 6 Giảng lý thuyết 1. Mục tiêu Chương 3 2. Các loại vật đệm 3. Các yêu cầu đối với vật đệm 4. Ưu nhược điểm của tháp đệm 5. Chế độ làm việc của tháp đệm 6. Tính đường kính tháp đệm 7. Tính chiều cao của tháp đệm Ví dụ minh họa §8. Tháp hấp thụ loại đĩa 1. Tháp đĩa có ống chảy chuyền Thảo luận ví dụ Đọc tài liệu 2 7 1.1. Tháp đĩa chóp Giảng lý thuyết Chương 3 1.2. Tháp đĩa lưới 2. Tháp đĩa không có ống chảy chuyền 3. Chế độ làm việc của tháp đĩa lưới và tháp đĩa lỗ §9. Tính toán tháp đĩa 1. Tính toán đường kính tháp đĩa 2. Tính toán chiều cao tháp đĩa 2.1. Tính toán chiều cao tháp theo phương trình chuyển khối giữa hai pha Đọc tài liệu 2 8 Giảng lý thuyết 2.2. Tính chiều cao tháp đĩa theo số bậc Chương 3 thay đổi nồng độ §10. Tính toán trở lực của các thiết bị hấp thụ 1. Trở lực của tháp hấp thụ loại màng dạng tấm QC06 – B03 85
11. Nội dung Chi tiết về Nội dung Ghi Tuần hình thức yêu cầu sinh viên chú (Ghi cụ thể theo từng chương, mục) tổ chức dạy - học phải chuẩn bị trước 2. Trở lực của tháp đệm khô 3. Trở lực của tháp đệm ướt 4. Trở lực của tháp đĩa Làm bài tập trên 9 Chuẩn bị bài ở nhà Bài tập chương 3 lớp Chương 4. Quá trình chưng luyện §1. Khái niệm 1. Định nghĩa – phân loại 2. Ứng dụng §2. Hỗn hợp lỏng hai cấu tử 1. Cân bằng lỏng hơi của hỗn hợp hai cấu tử 2. Độ bay hơi tương đối 3. Đồ thị x-p Đọc tài liệu 2 10 4. Đồ thị x,y,t Giảng lý thuyết Chương 2 5. Quá trình bay hơi 6. Đồ thị y-x 7. Xây dựng đường cân bằng §3. Chưng luyện hai cấu tử 1. Sơ đồ nguyên lý dẫn đến tháp chưng luyện 2. Chưng luyện liên tục 2.1. Sơ đồ hệ thống chưng luyện liên tục 2.2. Cân bằng vật liệu và phương trình đường nồng độ làm việc 2.3. Số đĩa lý thuyết của tháp chưng luyện 2.4. Vị trí đường làm việc và Rx thích hợp 3. Chưng luyện gián đoạn 3.1. Sơ đồ hệ thống chưng luyện gián đoạn Đọc tài liệu 2 11 3.2. Phương pháp chưng đảm bảo xD = Giảng lý thuyết const Chương 2 3.3. Chưng gián đoạn với Rx = const §4. Tính toán tháp chưng luyện 1. Tính toán tháp chưng luyện loại đệm 2. Tính toán tháp chưng luyện loại đĩa Làm bài tập trên 12 Chuẩn bị bài ở nhà Bài tập chương 4 lớp Giao đề bài và Sinh viên phải 13 Giao và hướng dẫn bài tập lớn hướng dẫn hoàn thành trong 3 tuần 14 Chương 5. Trích ly Giảng lý thuyết Đọc tài liệu 2 QC06 – B03 86
12. Nội dung Chi tiết về Nội dung Ghi Tuần hình thức yêu cầu sinh viên chú (Ghi cụ thể theo từng chương, mục) tổ chức dạy - học phải chuẩn bị trước §1. Mở đầu Chương 4 §2. Cân bằng pha 1. Quy luật phân bố 2. Đồ thị tam giác biểu thị quan hệ 3 cấu tử 3. Đường biểu thị định luật phân bố trên đồ thị tam giác §3. Các quá trình trích ly cơ bản 1. Trích ly một bậc 2. Trích ly nhiều bậc chéo dòng 3. Trích ly nhiều bậc ngược chiều §4. Thiết bị trích ly chất lỏng 1. Thùng có khuấy trộn 2. Tháp phun 3. Tháp nhiều ngăn khuấy trộn 4. Tháp trích ly dùng dao động cơ học Chương 6. Quá trình hấp phụ §1. Khái niệm 1. Định nghĩa – Phân loại 2. Ứng dụng §2. Chất hấp phụ công nghiệp 1. Yêu cầu 2. Cấu trúc cơ bản 3. Các vật liệu hấp phụ chính 3.1. Than hoạt tính 3.2. Silicagel 15 3.3. Alumagel Giảng lý thuyết Đọc tài liệu 2 3.4. Zeolit Chương 6 3.5. Nhựa hấp phụ §3. Cân bằng hấp phụ 1. Hoạt độ hấp phụ tĩnh 2. Đường cân bằng hấp phụ 3. Cơ chế hấp phụ - Thuyết hấp phụ 3.1. Thuyết lăng – mia 3.2. Thuyết Polian – Ayken §4. Thiết bị hấp phụ khí 1. Thiết bị hấp phụ với lớp chất hấp phụ hình xuyến QC06 – B03 87
13. Nội dung Chi tiết về Nội dung Ghi Tuần hình thức yêu cầu sinh viên chú (Ghi cụ thể theo từng chương, mục) tổ chức dạy - học phải chuẩn bị trước 2. Quá trình hấp phụ trên hệ thống làm việc liên tục §5. Hấp phụ chất lỏng 1. Đặc điểm 2. Thiết bị 7. Tiêu chí đánh giá nhiệm vụ giảng viên giao cho sinh viên: - Thực hiện đầy đủ nhiệm vụ được giao theo đề cương môn học - Chuẩn bị tốt nội dung theo sự hướng dẫn của giáo viên 8. Hình thức kiểm tra, đánh giá môn học: - Đánh giá thường xuyên ở trên lớp - Đánh giá theo định kỳ 9. Các loại điểm kiểm tra và trọng số của từng loại điểm: - Làm bài tập về nhà và tinh thần chuẩn bị bài trên lớp, làm bài tập lớn 30% - Thi hết môn: Thi tự luận 70% Hải Phòng, ngày tháng 7 năm 2010 P. Chủ nhiệm Khoa Người viết đề cương chi tiết ThS. Hoàng Minh Quân ThS. Nguyễn Đăng Học QC06 – B03 88