BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH
TRUNG TÂM MÁY VÀ THIẾT BỊ
BÁO CÁO THỰC HÀNH
KỸ THUẬT PHẢN ỨNG
GVHD:
Lê Văn Nhiều
SVTH:
FCC
MSSV:
12345678
Tổ:
1
Lớp HP:
Tối thứ 5, 6
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2010
LỜI NHẬN XÉT
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
LỜI MỞ ĐẦU
Như chúng ta đã biết Kỹ thuật phản ứng hóa học là sự tổng hợp các yếu tố
thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau như hóa lý, truyền nhiệt, truyền khối, kinh tế nhằm
mục đích thiết kế đúng đắn một thiết bị phản ứng. Để thiết kế được một thiết bị
phản ứng chúng ta phải nắm được các thông số và cơ chế phản ứng xảy ra trong
thiết bị. Điều này được thực hiện thông qua việc xử lý số liệu thô được đo bởi tín
hiệu điều khiển và đầu dò.
Việc học môn Thực hành Kỹ Thuật Phản Ứng rất bổ ích đối với chúng em hơn
là những tiết học lý thuyết. Qua sự chỉ bảo tận tình của thầy Nhiều, bọn em đã biết
cách vận hành một thiết bị phản ứng, hiểu được nguyên lý hoạt động và cơ chế
phản ứng, qua đó mỗi người tự xử lý số liệu. Mặc dù trong quyển báo cáo thực
hành này các kết luận của em có thể sai (vì rút từ quá trình thực nghiệm) do số liệu
sai, nhưng em tin vào cách tính toán của mình bởi vì em đã nghiên cứu khá kỹ
lưỡng.
Mặc dù rất cẩn thận nhưng cũng không tránh khỏi những sai lầm, thiếu sót nên
em mong thầy đóng góp ý kiến nhận xét để bài báo cáo thực hành được hoàn thiện
hơn.
MỤC LỤC
Tựa đề
Trang
Bài 1: Thời gian lưu ................................................................................................. 1
1. Mục đích thí nghiệm......................................................................................... 1
2. Số liệu thực hành.............................................................................................. 1
3. Xử lý số liệu ..................................................................................................... 3
4. Kết quả tính toán .............................................................................................. 4
5. Đồ thị ............................................................................................................... 6
6. Bàn luận ........................................................................................................... 7
Bài 2: Hệ thống phản ứng khuấy trộn gián đoạn đẳng nhiệt ............................... 10
1. Mục đích thí nghiệm........................................................................................ 10
2. Số liệu thực hành............................................................................................. 10
3. Xử lý số liệu .................................................................................................... 11
4. Kết quả tính toán ............................................................................................. 13
5. Đồ thị .............................................................................................................. 14
6. Bàn luận .......................................................................................................... 14
Bài 3: Hệ thống phản ứng khuấy trộn liên tục ...................................................... 16
1. Mục đích thí nghiệm........................................................................................ 16
2. Số liệu thực hành............................................................................................. 16
3. Xử lý số liệu .................................................................................................... 17
4. Kết quả tính toán ............................................................................................. 20
5. Bàn luận .......................................................................................................... 20
Bài 4: Hệ thống phản ứng khuấy trộn gián đoạn đoạn nhiệt................................ 23
1. Mục đích thí nghiệm........................................................................................ 23
2. Số liệu thực hành............................................................................................. 23
3. Xử lý số liệu .................................................................................................... 24
4. Kết quả tính toán ............................................................................................. 27
5. Đồ thị .............................................................................................................. 34
6. Bàn luận .......................................................................................................... 38
Danh mục sách tham khảo và tra cứu ................................................................... 40
Báo cáo thực hành Kỹ Thuật Phản Ứng
GVHD: Lê Văn Nhiều
Bài 1: Thời gian lưu
Ngày thực hành:
26-11-2010
Sinh viên:
FCC
Mã số:
12345678
Lớp thực hành:
Tối thứ 5, 6
Tổ thực hành:
Tổ 1
Điểm:
Lời phê của thầy:
1. Mục đích thí nghiệm:
-Khảo sát thời gian lưu của hệ thống bình khấy mắc nối tiếp theo mô hình dãy hộp.
-Xác định hàm phân bố thời gian lưu thực với phổ thời gian lưu lý thuyết.
-Tìm hiểu các cận của mô hình dãy hộp và thông số thống kê của mô hình thí nghiệm.
2. Bảng số liệu:
2.1. Hệ một bình làm việc gián đoạn:
Do T0=37.6 nên D0 2 ln(T0 ) 2 lg(37.6) 0, 4248
Đường kính: d =120 mm
Chiều cao:
h =110 mm
Lưu lượng:
v =0,004274 l/s
t (s)
D
30
60
90
120
150
180
210
60.5
38.6
38.5
38
37.9
37.6
37.6
1
Báo cáo thực hành Kỹ Thuật Phản Ứng
GVHD: Lê Văn Nhiều
2.1. Hệ một bình làm việc liên tục:
D0 0, 4248
Đường kính: d =120 mm
Chiều cao:
h =110 mm
Lưu lượng:
v =0,004274 l/s
t(s)
D
t(s)
D
t(s)
D
t(s)
D
t(s)
D
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
0.313364
0.352617
0.329754
0.302771
0.275724
0.250264
0.225483
0.201349
0.181115
0.163676
330
360
390
420
450
480
510
540
570
600
0.152427
0.130182
0.118615
0.104577
0.097453
0.086716
0.078834
0.069560
0.062984
0.057992
630
660
690
720
750
780
810
840
870
900
0.053057
0.045757
0.040482
0.036212
0.033858
0.028724
0.027334
0.023650
0.024109
0.020907
930
960
990
1020
1050
1080
1110
1140
1170
1200
0.019542
0.019088
0.012781
0.009661
0.006564
0.007005
0.005243
0.006564
0.004804
0.007005
1230
1260
1290
1320
1350
1380
1410
1440
1470
0.004365
0.005683
0.002177
0.004365
0.004804
0.005243
0.000869
0.003926
0.000000
2.1. Hệ hai bình làm việc liên tục:
D0 0, 4248
Đường kính: d =120 mm
Chiều cao:
h =110 mm
Lưu lượng:
v =0,004274 l/s
t(s)
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
D
0.011441
0.038579
0.063989
0.088842
0.107349
0.125518
0.133713
0.145694
0.154902
0.151195
0.154902
t(s)
360
390
420
450
480
510
540
570
600
630
660
D
0.151195
0.149967
0.142065
0.142065
0.126098
0.118045
0.115205
0.106793
0.104577
0.097453
0.089376
t(s)
690
720
750
780
810
840
870
900
930
960
990
D
t(s)
D
t(s)
D
0.087247
0.078834
0.077794
0.069560
0.070070
0.062482
0.059484
0.051098
0.047208
0.047208
0.041436
1020
1050
1080
1110
1140
1170
1200
1230
1260
1290
1320
0.040005
0.034798
0.033858
0.028260
0.027797
0.023650
0.025488
0.025028
0.021819
0.019088
0.019542
1350
1380
1410
1440
1470
1500
1530
1560
1590
1620
1650
0.018181
0.016374
0.011441
0.013676
0.008774
0.011441
0.003488
0.001305
0.001741
0.001305
0.000000
2
Báo cáo thực hành Kỹ Thuật Phản Ứng
GVHD: Lê Văn Nhiều
3. Xử lý số liệu:
3.1. Tính thời gian lưu trung bình:
-Thực nghiệm:
k
k
_
C .t
t
i 1
k
i i
D .t
i i
_
Vì D .b.C k .C nên t
i 1
k
C
D
i 1
i 1
i
i
với D là mật độ quang: D 2 log(T ) với T là độ truyền suốt đo bằng máy so màu.
-Lý thuyết:
V
v
với V là tổng thể tích hệ thống khảo sát: V
là lưu lượng dòng chảy:
v
4
.d 2 .h (l)
1
(l/s) với t (s) là thời gian chảy đầy 1 lít
t
nước.
3.2. Tính thời gian lưu rút gọn:
-Thực nghiệm:
i
ti
_
với ti (s) là thời điểm lấy mẫu lần thứ i.
t
-Lý thuyết:
i
ti
với ti (s) là thời điểm lấy mẫu lần thứ i.
3.3. Tính hàm đáp ứng:
-Thực nghiệm:
Cni
Ci
D
i
C0 D0n
với Di là mật độ quang ở thời điểm i: Di 2 lg(Ti ) với T là độ truyền suốt đo bằng máy so
màu.
3
Báo cáo thực hành Kỹ Thuật Phản Ứng
GVHD: Lê Văn Nhiều
D0n là mật độ quang ban đầu của mỗi hệ: D0n
D0
với n là số bình khấy mắc nối tiếp
n
của hệ đang khảo sát và D0 là mật độ quang ban đầu đo được ở hệ một bình khuấy gián
đoạn.
-Lý thuyết:
Cni
nn
D
.i n 1.e n.i
(n 1)!
D0TN
với n là số bình khuấy mắc nối tiếp trong hệ đang khảo
sát.
4. Kết quả tính toán:
4.1. Hệ một bình làm việc gián đoạn:
STT
1
2
3
4
5
6
7
T%
60.5
38.6
38.5
38.0
37.9
37.6
37.6
t (s)
30
60
90
120
150
180
210
D
0.218245
0.413413
0.414539
0.420216
0.421361
0.424812
0.424812
D/D0TN
0.513744
0.973166
0.975818
0.989182
0.991876
1.000000
1.000000
TN
0.236005
0.472009
0.708014
0.944019
1.180023
1.416028
1.652033
D/D0LT
0.902079
0.813747
0.734064
0.662184
0.597342
0.538850
0.486086
LT
0.103053
0.206106
0.309159
0.412212
0.515265
0.618318
0.721371
4.2 Hệ một bình làm việc liên tục:
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
T%
48.6
44.4
46.8
49.8
53.0
56.2
59.5
62.9
65.9
68.6
70.4
74.1
76.1
78.6
79.9
81.9
83.4
85.2
86.5
87.5
88.5
90.0
t (s)
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
360
390
420
450
480
510
540
570
600
630
660
D
0.313364
0.352617
0.329754
0.302771
0.275724
0.250264
0.225483
0.201349
0.181115
0.163676
0.152427
0.130182
0.118615
0.104577
0.097453
0.086716
0.078834
0.069560
0.062984
0.057992
0.053057
0.045757
D/D0TN
0.737652
0.830054
0.776235
0.712717
0.649050
0.589116
0.530783
0.473973
0.426340
0.385290
0.358811
0.306446
0.279218
0.246173
0.229403
0.204128
0.185574
0.163744
0.148263
0.136512
0.124895
0.107712
4
TN
0.101525
0.203049
0.304574
0.406099
0.507624
0.609148
0.710673
0.812198
0.913723
1.015247
1.116772
1.218297
1.319821
1.421346
1.522871
1.624396
1.725920
1.827445
1.928970
2.030495
2.132019
2.233544
D/D0LT
0.902079
0.813747
0.734064
0.662184
0.597342
0.538850
0.486086
0.438488
0.395551
0.356818
0.321878
0.290360
0.261927
0.236279
0.213143
0.192271
0.173444
0.156460
0.141140
0.127319
0.114852
0.103606
LT
0.103053
0.206106
0.309159
0.412212
0.515265
0.618318
0.721371
0.824423
0.927476
1.030529
1.133582
1.236635
1.339688
1.442741
1.545794
1.648847
1.751900
1.854953
1.958006
2.061059
2.164112
2.267164
Báo cáo thực hành Kỹ Thuật Phản Ứng
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
91.1
92.0
92.5
93.6
93.9
94.7
94.6
95.3
95.6
95.7
97.1
97.8
98.5
98.4
98.8
98.5
98.9
98.4
99.0
98.7
99.5
99.0
98.9
98.8
99.8
99.1
100.0
690
720
750
780
810
840
870
900
930
960
990
1020
1050
1080
1110
1140
1170
1200
1230
1260
1290
1320
1350
1380
1410
1440
1470
0.040482
0.036212
0.033858
0.028724
0.027334
0.023650
0.024109
0.020907
0.019542
0.019088
0.012781
0.009661
0.006564
0.007005
0.005243
0.006564
0.004804
0.007005
0.004365
0.005683
0.002177
0.004365
0.004804
0.005243
0.000869
0.003926
0.000000
GVHD: Lê Văn Nhiều
0.095293
0.085243
0.079702
0.067616
0.064345
0.055672
0.056752
0.049215
0.046002
0.044933
0.030086
0.022742
0.015451
0.016489
0.012342
0.015451
0.011308
0.016489
0.010275
0.013377
0.005124
0.010275
0.011308
0.012342
0.002047
0.009243
0.000000
2.335069
2.436593
2.538118
2.639643
2.741168
2.842692
2.944217
3.045742
3.147267
3.248791
3.350316
3.451841
3.553365
3.654890
3.756415
3.857940
3.959464
4.060989
4.162514
4.264039
4.365563
4.467088
4.568613
4.670137
4.771662
4.873187
4.974712
0.093460
0.084309
0.076053
0.068606
0.061888
0.055828
0.050361
0.045430
0.040981
0.036968
0.033348
0.030083
0.027137
0.024480
0.022083
0.019920
0.017970
0.016210
0.014623
0.013191
0.011899
0.010734
0.009683
0.008735
0.007880
0.007108
0.006412
2.370217
2.473270
2.576323
2.679376
2.782429
2.885482
2.988535
3.091588
3.194641
3.297694
3.400747
3.503800
3.606853
3.709905
3.812958
3.916011
4.019064
4.122117
4.225170
4.328223
4.431276
4.534329
4.637382
4.740435
4.843488
4.946541
5.049594
D/D0LT
0.185924
0.335436
0.453885
0.545920
0.615579
0.666361
0.701296
0.722999
0.733728
0.735423
0.729751
0.718138
0.701802
0.681779
0.658949
0.634053
0.607713
0.580453
0.552704
0.524824
0.497105
0.469782
0.443043
0.417036
0.051526
0.103053
0.154579
0.206106
0.257632
0.309159
0.360685
0.412212
0.463738
0.515265
0.566791
0.618318
0.669844
0.721371
0.772897
0.824423
0.875950
0.927476
0.979003
1.030529
1.082056
1.133582
1.185109
1.236635
4.3. Hệ hai bình làm việc liên tục:
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
T%
97.4
91.5
86.3
81.5
78.1
74.9
73.5
71.5
70.0
70.6
70.0
70.6
70.8
72.1
72.1
74.8
76.2
76.7
78.2
78.6
79.9
81.4
81.8
83.4
t (s)
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
360
390
420
450
480
510
540
570
600
630
660
690
720
D
0.011441
0.038579
0.063989
0.088842
0.107349
0.125518
0.133713
0.145694
0.154902
0.151195
0.154902
0.151195
0.149967
0.142065
0.142065
0.126098
0.118045
0.115205
0.106793
0.104577
0.097453
0.089376
0.087247
0.078834
D/D0TN
0.026932
0.090814
0.150629
0.209133
0.252697
0.295467
0.314757
0.342961
0.364636
0.355911
0.364636
0.355911
0.353019
0.334418
0.334418
0.296833
0.277876
0.271190
0.251389
0.246173
0.229403
0.210389
0.205377
0.185574
5
TN
0.055119
0.110237
0.165356
0.220474
0.275593
0.330712
0.385830
0.440949
0.496067
0.551186
0.606305
0.661423
0.716542
0.771660
0.826779
0.881898
0.937016
0.992135
1.047253
1.102372
1.157491
1.212609
1.267728
1.322846
LT
Báo cáo thực hành Kỹ Thuật Phản Ứng
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
83.6
85.2
85.1
86.6
87.2
88.9
89.7
89.7
90.9
91.2
92.3
92.5
93.7
93.8
94.7
94.3
94.4
95.1
95.7
95.6
95.9
96.3
97.4
96.9
98.0
97.4
99.2
99.7
99.6
99.7
100.0
750
780
810
840
870
900
930
960
990
1020
1050
1080
1110
1140
1170
1200
1230
1260
1290
1320
1350
1380
1410
1440
1470
1500
1530
1560
1590
1620
1650
GVHD: Lê Văn Nhiều
0.077794
0.069560
0.070070
0.062482
0.059484
0.051098
0.047208
0.047208
0.041436
0.040005
0.034798
0.033858
0.028260
0.027797
0.023650
0.025488
0.025028
0.021819
0.019088
0.019542
0.018181
0.016374
0.011441
0.013676
0.008774
0.011441
0.003488
0.001305
0.001741
0.001305
0.000000
0.183125
0.163744
0.164945
0.147082
0.140023
0.120284
0.111126
0.111126
0.097540
0.094171
0.081915
0.079702
0.066524
0.065434
0.055672
0.059999
0.058915
0.051363
0.044933
0.046002
0.042799
0.038543
0.026932
0.032194
0.020654
0.026932
0.008211
0.003072
0.004097
0.003072
0.000000
1.377965
1.433084
1.488202
1.543321
1.598439
1.653558
1.708677
1.763795
1.818914
1.874032
1.929151
1.984270
2.039388
2.094507
2.149625
2.204744
2.259863
2.314981
2.370100
2.425219
2.480337
2.535456
2.590574
2.645693
2.700812
2.755930
2.811049
2.866167
2.921286
2.976405
3.031523
0.391875
0.367642
0.344398
0.322181
0.301012
0.280900
0.261841
0.243820
0.226819
0.210809
0.195759
0.181636
0.168401
0.156017
0.144443
0.133640
0.123568
0.114187
0.105458
0.097344
0.089808
0.082814
0.076329
0.070320
0.064755
0.059607
0.054845
0.050445
0.046380
0.042628
0.039166
1.288162
1.339688
1.391215
1.442741
1.494267
1.545794
1.597320
1.648847
1.700373
1.751900
1.803426
1.854953
1.906479
1.958006
2.009532
2.061059
2.112585
2.164112
2.215638
2.267164
2.318691
2.370217
2.421744
2.473270
2.524797
2.576323
2.627850
2.679376
2.730903
2.782429
2.833956
5. Đồ thị:
Phổ đáp ứng của hệ một bình làm việc gián đoạn
D/D0
1.2
1
0.8
Thực nghiệm
0.6
Lý thuyết
0.4
0.2
0
0
0.5
1
1.5
6
2
Báo cáo thực hành Kỹ Thuật Phản Ứng
GVHD: Lê Văn Nhiều
Phổ đáp ứng của hệ một bình làm việc liên tục
D/D0
1
0.9
0.8
0.7
0.6
Thực nghiệm
0.5
Lý thuyết
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
1
2
3
4
5
6
Phổ đáp ứng của hệ hai bình làm việc liên tục
D/D0
0.8
0.7
0.6
0.5
Thực nghiệm
0.4
Lý thuyết
0.3
0.2
0.1
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
6. Bàn luận:
* Nhận xét về cách lấy mẫu:
Trong quá trình tiến hành thí nghiệm để đo độ truyền suốt T thì mẫu phải được lấy một cách
liên tục. Cứ 30 giây thì lấy mẫu một lần; mẫu được đựng trong cuvett; cuvett chứa mẫu phải
luôn sạch sẽ, khô ráo, bên trong ống không được có bọt khí và được tráng lại bằng nước cất
trước khi tiến hành lấy mẫu ở lần tiếp theo. Kết quả thí nghiệm chính xác ở mức độ cao hay
7
Báo cáo thực hành Kỹ Thuật Phản Ứng
GVHD: Lê Văn Nhiều
thấp phần lớn là do cách lấy mẫu, chính vì vậy việc lấy mẫu thì khó khăn, và cần phải được
thực hiện theo đúng nguyên tắc.
* So sánh TN và LT trong môt hệ và với các hệ khác:
Dựa vào kết quả tính toán ta thấy:
-Trong một hệ một bình khuấy gián đoạn TN lớn hơn LT , ở hệ một bình khuấy thì LT lớn
hơn chút xíu TN , còn ở 2 bình khuấy liên tục thì LT lớn hơn nhiều so với TN .
-Trong hai trường hợp 1 bình liên tục và 2 bình liên tục thì LT và TN của 2 bình khuấy trộn
liên tục là thấp nhất so với 1 bình khuấy trộn liên tục. Điều đó chứng tỏ hệ thống 2 bình
khuấy trộn liên tục làm việc hiệu quả hơn. Việc LT và TN của cả 2 trường hợp đều lớn hơn
1 chứng tỏ trong thiết bị có vùng chảy tù làm thời gian lưu lại của các phần tử lưu chất sẽ
lâu hơn, đồng thời từ các giá trị của LT và TN cũng sẽ đánh giá hiệu quả của thiết bị làm
việc có khuấy trộn lý tưởng hay không.
-Ta thấy trong hệ một bình khuấy gián đoạn và hệ 2 bình khuấy liên tục thì thời gian lưu
thực nghiệm t nhỏ thời gian lưu lý thuyết còn trong hệ 1 bình khuấy liên tục thì t lại lớn
hơn .
-Trong các hệ chỉ có trường hợp một bình gián đoạn thì D/D0TN tăng lý do là trong hệ một
bình gián đoạn chất màu được phân bố đều trong nước, được lưu trong hệ mà không chảy ra
ngoài, nên độ truyền suốt T giảm dẫn đến mật độ quang D tăng cùng với .
* Nguyên nhân dẫn đến sai số:
- Cách lấy mẫu không chính xác.
- Thời gian lấy mẩu khảo sát cách nhau không đều.
- Lưu lượng nước chảy qua các bình là không đồng đều, thể tích ở mỗi bình trong hệ và giữa
các hệ không bằng nhau.
- Chế độ dòng chảy không ổn định do sự xuất hiện các vũng tù và các dòng chảy tắt.
- Quá trình khuấy trộn không hoàn toàn.
- Mức độ phân tán mẫu trong bình không đều nhau.
- Bình khuấy không là bình khuấy lý tưởng.
- Sai số trong quá trình tính toán.
8
Báo cáo thực hành Kỹ Thuật Phản Ứng
GVHD: Lê Văn Nhiều
* Cách khắc phục sai số:
Việc lấy mẫu phải thực hiện đúng theo hướng dẫn.
Dùng cuvert phải sạch sẽ và khô ráo để việc đo quang được chính xác.
Cứ sau 10 lần đo quang thì phải chỉnh lại mẫu bằng mẫu trắng một lần.
9
Báo cáo thực hành Kỹ Thuật Phản Ứng
GVHD: Lê Văn Nhiều
Bài 2: Hệ thống khấy trộn gián đoạn đẳng nhiệt
Ngày thực hành:
2-12-2010
Sinh viên:
FCC
Mã số:
12345678
Lớp thực hành:
Tối thứ 5, 6
Tổ thực hành:
Tổ 1
Điểm:
Lời phê của thầy:
1. Mục đích thí nghiệm:
-Xác định biểu thức tốc độ phản ứng trong thiết bị khuấy trộn gián đoạn ở điều kiện đẳng
nhiệt.
-Xác định sự ảnh hưởng của thành phần các chất phản ứng đến tốc độ phản ứng trong điều
kiện làm việc đẳng nhiệt.
2. Bảng số liệu:
Bảng 1: Thông số ban đầu.
T (oC)
33
V NaOH (lit)
0.8162
V CH3COOC2H5 (lit)
0.7277
C NaOH (M)
0.1
Bảng 2: Dữ kiện động học.
STT
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
t (s)
0
60
120
180
240
300
360
420
480
540
10
(mS)
13.15
7.86
7.38
7.14
7.09
6.76
6.73
6.65
6.54
6.45
C CH3COOC2H5 (M)
0.1
Báo cáo thực hành Kỹ Thuật Phản Ứng
GVHD: Lê Văn Nhiều
10
11
12
13
14
15
16
17
600
660
720
780
840
900
960
1020
6.37
6.31
6.18
6.07
5.97
5.98
5.98
5.98
3. Xử lý số liệu:
3.1. Tính lưu lượng và thành phần nhập liệu (bảng 1):
Qua số liệu test bơm:
Test (thời gian chảy đầy 100 ml) (s)
Thời gian chảy đầy bình khuấy (s)
Bơm NaOH
Bơm CH3COOC2H5
74
83
604
Ta suy ra:
Lưu lượng NaOH:
QNaOH
0,1
0, 001351 (l/s)
74
Lưu lượng CH3COOC2H5: QCH COOC H
3
2
5
0,1
0,001205 (l/s)
74
-Thể tích của NaOH có trong bình đầy: VNaOH QNaOH .tchay _ day _ binh 0, 001351.604 0,816216 (l)
-Thể tích của CH3COOC2H5 có trong bình đầy:
VCH 3COOC2 H5 QCH3COOC2 H5 .tchay _ day _ binh 0, 001205.604 0, 727711 (l)
3.2. Tính toán nồng độ ban đầu (bảng 3):
-Nồng độ dòng nhập liệu có thể được tính toán như sau:
C0 _ NaOH C / NaOH .
VNaOH
0,816216
0,1.
0.0552866
VCH3COOC2 H5
0,816216 0, 727711
VNaOH
C0 _ CH3COOC2 H5 C / CH3COOC2 H5 .
VCH3COOC2 H 5
VNaOH VCH3COOC2 H5
0,1.
(M)
0, 727717
0, 047134 (M)
0,816216 0, 727717
Với C / NaOH 0,1M ; C / CH COOC H 0,1M là nồng độ ban đầu của NaOH và CH3COOC2H5
3
2
5
trước khi nhập liệu.
-Như vậy tỷ số mol ban đầu của 2 tác chất: M
C 0 CH 3COOC2 H5
C
0
NaOH
0, 047134
0,891566
0, 052866
-Độ dẫn điện ở thời điểm ban đầu (t=0) đo bởi đầu dò là 0 13,15 (mS).
11
Báo cáo thực hành Kỹ Thuật Phản Ứng
GVHD: Lê Văn Nhiều
3.3. Xác định hằng số tốc độ phản ứng (bảng 4):
-Dựa vào độ dẫn điện ta có thể xác định nồng độ tác chất và sản phẩm tại các thời điểm khác
nhau theo công thức:
i
Ci _ NaOH (C _ NaOH C0 _ NaOH ). 0
0
C0 _ NaOH
(M)
i
Ci _ CH3COONa C _ CH3COONa . 0
0
(M)
Với Ci là nồng độ tại thời điểm thứ i.
Ở thời điểm ban đầu (t=0) thì C0 _ CH COONa (chưa tạo thành sản phẩm).
3
Khi phản ứng xảy ra hoàn toàn (t=) thì
C _ NaOH C0 _ NaOH C0 _ CH3COOC2H 5 0, 052866 0, 047134 0, 005732 (M) (do CH3COOC2H5
phản ứng hết còn NaOH dư) và C _ CH COONa C0 _ CH COOC H 0,047134 (M)
3
3
2
5
-Độ chuyển hóa của tác chất (tỷ lệ giữa số mol tham gia phản ứng với số mol ban đầu) tính
theo công thức:
X i _ NaOH
C0 _ NaOH Ci _ NaOH
C0 _ NaOH
-Độ chuyển hóa của sản phẩm (tỷ lệ giữa số mol sinh ra trong phản ứng với số mol ở thời
điểm phản ứng xảy ra hoàn toàn) tính theo công thức:
X i _ CH3COONa
-Ta tính được giá trị:
Ci _ CH3COONa
C _ CH3COONa
M X 0 _ NaOH
1
.ln
dựa vào các số liệu tính sẵn.
C0 _ NaOH .( M 1) M .(1 X 0 _ NaOH )
-Theo thí nghiệm cứ mỗi 60 (s) ở từ thời điểm ban đầu ta lại đo độ dẫn điện. Từ đó ta tính
được khoảng thời gian ở thời điểm thứ i: ti = 60.i (s).
3.4. Xác định biểu thức tính tốc độ của phản ứng:
Dựa theo PTPU:
NaOH +
ban đầu:
C0_NaOH
phản ứng (i): C0_NaOH.Xi_NaOH
CH3COOC2H5 CH3COONa
C0_CH3COOC2H5
0
C0_NaOH. Xi_NaOH
C0_NaOH. Xi_NaOH
12
+
C2H5OH
0
C0_NaOH. Xi_NaOH
Báo cáo thực hành Kỹ Thuật Phản Ứng
còn lại (i):
C0_NaOH.(1- Xi_NaOH )
GVHD: Lê Văn Nhiều
C0_NaOH.(1- Xi_NaOH )
C0_NaOH. Xi_NaOH
C0_NaOH. Xi_NaOH
-Phương trình vận tốc:
rA C0 _ NaOH .
dX NaOH
k .CNaOH .CCH3COOC2 H 5 k .C 2 0 _ NaOH .(1 X i _ NaOH ).( M X i _ NaOH )
dt
Phân tách biến số và lấy tích phân ta được:
M X i _ NaOH
1
.ln
kt
C0 _ NaOH .( M 1) M (1 X i _ NaOH )
Lập bảng số liệu và vẽ đồ thị mối quan hệ giữa
có dạng y=ax.
M X i _ NaOH
1
.ln
và t ta sẽ
C0 _ NaOH .( M 1) M (1 X i _ NaOH )
được đường hồi quy (nhìn trên đồ thị):
y = 0,1877.x + 16.945.
Hệ số góc của đường này chính là hằng số tốc độ phản ứng k = 0,1877 (mol-1.l.s-1).
-Vậy phương trình vận tốc của phản ứng:
-rA = 0,1877.CNaOH.CCH3COOC2H5
4. Bảng kết quả tính toán:
Bảng 3: Tính toán nồng độ ban đầu.
o
T ( C)
33
o
C NaOH (M)
0.052866242
o
C CH3COOC2H5 (M)
0.047133758
o (mS)
13.15
CNaOH (M)
0.005732484
CCH3COONa (M)
0.047133758
(mS)
5.597615287
Bảng 4: Xác định hằng số tốc độ phản ứng
STT
CNaOH
(M)
CCH3COONa
(M)
XNaOH
(%)
X CH3COONa
(%)
t
(s)
M XA
1
.ln
C A0 .(M 1) M .(1 X A )
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
0.052866
0.019852
0.016856
0.015358
0.015046
0.012987
0.012800
0.012300
0.011614
0.011052
0.010553
0.010178
0.009367
0.008681
0.008057
0.008119
0.000000
0.033014
0.036010
0.037508
0.037820
0.039879
0.040067
0.040566
0.041252
0.041814
0.042313
0.042688
0.043499
0.044186
0.044810
0.044747
0.000000
0.624490
0.681154
0.709486
0.715389
0.754346
0.757887
0.767331
0.780317
0.790941
0.800386
0.807469
0.822815
0.835801
0.847606
0.846425
0.000000
0.700441
0.763997
0.795775
0.802396
0.846090
0.850063
0.860655
0.875220
0.887137
0.897730
0.905674
0.922887
0.937452
0.950693
0.949369
0
60
120
180
240
300
360
420
480
540
600
660
720
780
840
900
0.0
39.4
52.5
61.5
63.6
81.6
83.6
89.4
98.7
107.5
116.7
124.5
145.1
168.4
196.8
193.6
13
Báo cáo thực hành Kỹ Thuật Phản Ứng
16
17
0.008119
0.008119
0.044747
0.044747
0.846425
0.846425
GVHD: Lê Văn Nhiều
0.949369
0.949369
960
1020
193.6
193.6
5. Đồ thị:
M XA
1
.ln
CA 0 .( M 1) M .(1 X A )
HT phản ứng khuấy trộn gián đoạn đẳng nhiệt
250
200
y = 0.1877x + 16.945
R2 = 0.9545
150
Series1
Đường hồi quy
100
50
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
t (s)
6. Bàn luận:
* Đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hằng số tốc độ:
Với phản ứng xảy ra khi thay đổi nhiệt độ thì hằng số tốc độ phản ứng sẽ thay đổi theo định
luật Arrhenius:
k k0 .e
E
RT
(trong đó k0 là hằng số ở điều kiện tiêu chuẩn)
Qua đó ta thấy nếu phản ứng tỏa nhiệt (E<0) thì khi nhiệt độ T tăng thì hằng số tốc k sẽ
giảm. Nếu phản ứng là thu nhiệt (E>0) thì khi nhiệt độ T giảm thì hằng số tốc độ k sẽ tăng.
* Mô tả sự biến đổi hằng số tốc độ khi thay đổi nồng độ ban đầu của tác chất:
Hằng số tốc độ có liên quan đến nồng độ đầu của tác chất theo phương trình:
M XA
1
.ln
k .t
C A0 .(M 1) M .(1 X A )
14
Báo cáo thực hành Kỹ Thuật Phản Ứng
GVHD: Lê Văn Nhiều
Sử dụng và thay đổi các dữ liệu trên Excel ta đi đến kết luận: k sẽ tăng nồng độ CA0 đến một
giá trị k cực đại thì k bắt đầu giảm khi nồng độ ban đầu CA0 tăng. Do đó k sẽ có giá trị cao
nhất ở điểm cực đại khi mà tỷ lệ nồng độ tác chất ban đầu theo đúng tỷ lệ phương trình phản
ứng (ở bài này là 1:1).
*Nhận xét cách lấy mẫu:
-Chúng ta phải thận trọng lấy mẫu, chú ý thu thập số liệu dẫn điện khoảng 30 phút/lần đến
khi phản ứng diễn ra hoàn toàn.cài đặt tốc độ lấy mẫu trên phần mềm là 30s.
-Cẩn thận cho vào thiết bị phản ứng 0.5 lít etyl acetate và bắt đẩu thu thập số liệu. Đồng thời
chúng ta nên lưu ý là thí nghiệm được lập lại ở những giá trị khác nhau nên ta phải hết sức
thận trọng để việc thu thập số liệu một cách chính xác nhất để đánh giá được mối quan hệ
giữa hằng số tốc độ phản ứng K và nhiệt độ phản ứng.
* Nguyên nhân dẫn đến sai số:
-Pha hóa chất không chính xác.
-Đầu điện cực đo độ dẫn điện không sạch.
-Nguồn nước không được sạch.
-Việc lắp đặt không phù hợp giữ đầu đo nhiệt độ và đầu đo dộ dẫn điện với thiết bị kết nối
đo.
* Các yếu tố ảnh hưởng của quá trình phản ứng:
-Sai số vận tốc phản ứng xảy ra do sự biến thiên nhiệt độ của môi trường.
-Chế độ, tốc độ khuấy.
15
Báo cáo thực hành Kỹ Thuật Phản Ứng
GVHD: Lê Văn Nhiều
Bài 3: Hệ thống thiết bị phản ứng khuấy trộn liên tục
Ngày thực hành:
3-12-2010
Sinh viên:
FCC
Mã số:
12345678
Lớp thực hành:
Tối thứ 5, 6
Tổ thực hành:
Tổ 1
Điểm:
Lời phê của thầy:
1. Mục đích thí nghiệm:
-Xác định hằng số tốc độ phản ứng trong thiết bị khuấy trộn liên tục.
-Xác định sự ảnh hưởng của khả năng khuấy trộn đến tốc độ phản ứng.
-Đánh giá hoạt động của thiết bị phản ứng khuấy trộn liên tục theo thời gian.
2. Bảng số liệu:
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
v NaOH
(ml/phut)
39.7351
v CH3COOC2H5
(ml/phut)
CNaOH
60
0.1
16
CCH3COOC2H5
(mS/m)
0.1
4.49
4.48
4.46
4.48
4.65
4.59
4.49
4.48
4.49
4.54
4.59
4.64
4.65
4.65
4.64
4.68
n (rpm)
2
4
6
8
- Xem thêm -
.PDF 
44 
544 
147 
