báo cáo QTTB về quê.pdf

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

THỰC HÀNH

KỸ THUẬT THỰC PHẨM

GVHD: VÕ VĂN SIM

SVTH : Nguyễn Hoàng Lâm

MSSV: 2205115009

LỚP : 02DHLTP3

Tp.Hồ Chí Minh 07/2013

Thực hành Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Võ Văn Sim

BÀI 1: CÔ ĐẶC

1.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1.1.1. Khái niệm chung

Định nghĩa về cô đặc

Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của dung dịch bằng cách tách một phần dung

môi ở nhiệt độ sôi, dung môi tách ra khỏi dung dịch bay lên gọi là hơi thứ.

Cô đặc là phương pháp dùng để nâng cao nồng độ các chất hòa tan trong dung

dịch gồm hai hay nhiều cấu tử. Quá trình của dung dịch lỏng – rắn hay lỏng – lỏng

có chênh lệch nhiệt độ sôi rất cao thường được tiến hành bằng cách tách một phần

dung môi (cấu tử dễ bay hơi hơn), đó là các quá trình vật lý – hóa lý. Tùy theo tính

chất của cấu tử khó bay hơi ( hay bay hơi trong quá trình đó), ta có thể tách một

phần dung môi (cấu tử dễ bay hơi hơn) bằng phương pháp nhiệt độ (đun nóng )

hay phương pháp làm lạnh kết tinh.

Các phương pháp cô đặc

Phương pháp nhiệt (đun nóng): Dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng

thái hơi dưới tác dụng của nhiệt khi áp suất riêng phần của nó bằng áp suất tác

dụng lên mặt thoáng chất lỏng.

Phương pháp lạnh: Khi hạ thấp nhiệt độ đến một mức nào đó thì một cấu tử sẽ

tách ra dạng tinh thể đơn chất tinh khiết, thường là kết tinh dung môi để tăng nồng

độ chất tan. Tùy tính chất cấu tử và áp suất bên ngoài tác dụng lên mặt thoáng mà

quá trình kết tinh đó xảy ra ở nhiệt cao hay thấp và đôi khi phải dùng đến máy

lạnh.

- Cô đặc ở áp suất khí quyển: Là phương pháp đơn giản nhưng không kinh tế.

- Cô đặc ở áp suất chân không: dùng cho các dung dịch có nhiệt độ sôi cao, dễ phân

hủy vì nhiệt,…

- Cô đặc ở áp suất dư: dùng cho các dung dịch không phân hủy ở nhiệt độcao, sử

dụng hơi thứ cho các quá trình khác.

Mục đích của quá trình cô đặc

Trang 1


- Làm tăng nồng độ của chất hòa tan trong dung dịch.

- Tách chất rắn hòa tan ở dạng rắn (kết tinh).

- Tách dung môi ở dạng nguyên chất (nước cất).

Ưu và nhược điểm của quá trình cô đặc

Ưu điểm:

- Dễ vận hành, thao tác dễ dàng.

- Giữ được chất lượng, tính chất sản phẩm, hay các cấu tử dễ bay hơi do dung dịch

sôi ở nhiệt độ thấp hơn.

- Nhập liệu và tháo sản phẩm đơn giản, không cần ổn định lưu lượng.

- Có thể cô đặc đến các nồng độ khác nhau.

- Không cần phải gia nhiệt ban đầu cho dung dịch.

- Cấu tạo đơn giản giá thành thấp.

Nhược điểm:

- Quá trình cô đặc không ổn định do nhiệt độ và áp suất không ổn dịnh, tính chất

hóa lý của dung dịch thay đổi liên tục theo nồng độ, thời gian.

- Nhiệt độ hơi thứ thấp, không dùng được cho mục đích khác.

- Khó giữ được độ chân không trong thiết bị.

Ứng dụng của sự cô đặc

- Trong sản xuất thực phẩm, cần cô đặc các dung dịch đường, nước trái cây ,….

- Trong sản xuất hóa chất, ta cần cô đặc các dung dịch: NaOH, NaCl, NaCl 2, các muối vô cơ, ….

1.1.2. Cân bằng vật chất trong hệ thống cô đặc một nồi

- Phương trình cân bằng vật chất ta có:

Gđ = Gc + W (1.1)

Gđ. xđ = Gc. xc (theo hàm lượng chất khô trong dung dịch)

Trong đó:

Gđ – Khối lượng nguyên liệu, [kg]; kg/s

Gc – Khối lượng sản phẩm, [kg]; kg/s

W – Lượng hơi thứ, [kg]; kg/s

Trang 2


xđ – Nồng độ % chất khô trong nguyên liệu, [phần khối lượng]

xc – Nồng độ % chất khô trong sản phẩm, [phần khối lượng]

- Lượng hơi thứ trong quá trình cô đặc

W = Gđ

−

c

đ

x

x1

∞→xlim (1.2)

Hình 1. Mô hình cân bằng vật chất

- Nồng độ sản phẩm cuối

WG

xG

G

xGx

đ

đđ

c

đđc −

==..

(1.3)

1.1.3. Cân bằng nhiệt lượng trong hệ thống cô đặc một nồi

- Theo định luật bảo toàn nhiệt .

76543

21

QQQQQQ

QQQ

QQ

r

v

rv

++++=

+=

=

∑∑

∑ ∑

Trong đó:

Q1: Nhiệt do dung dịch mang vào.

Q2: Nhiệt do nước nóng cung cấp.

Trang 3


Q3: Nhiệt do dung dịch sau cô đặc mang ra.

Q4: Nhiệt do hơi thứ mang ra.

Q5: Nhiệt do nước ngưng mang ra.

Q6: Nhiệt do quá trình cô đặc.

Q7: Nhiệt tổn thất ra môi trường.

→ Gđ.cđ.tđ + D.i = Gc.cc.tc + W.i’ + D.cn.tn + Qcđ + Qmt (1.4)

Với:

tđ : Nhiệt độ nguyên liệu, [độ].

tc ; Nhiệt độ sản phẩm, [độ].

tn : Nhiệt độ nước ngưng, [độ].

cđ : Nhiệt dung riêng nguyên liệu, [J/kg.độ].

cc : Nhiệt dung riêng sản phẩm, [J/kg.độ]

cn : Nhiệt dung riêng nước ngưng, [J/kg.độ].

i: Hàm nhiệt trong hơi đốt, [J/kg]

i’: Hàm nhiệt trong hơi thứ, [J/kg]

- Lượng hơi đốt tiêu tốn

D = nn

mtcđđđđccc

tci

QQtcGtcGiW

−++−+ ....'.

(1.5)

- Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt .

Theo phương trình truyền nhiệt.

Q = K.F.τ.∆hi = D.(i - cn.tn).

Trong đó :

Q: lượng nhiệt truyền, [J].

K: Hệ số truyền nhiệt,[ W/m2.độ].

F: Diện tích bề mặt truyền nhiệt, [m2].

τ: Thời gian cô đặc,[s].

∆hi : Hiệu số nhiệt độ hữu ích , [độ]

Rút ra bề mặt truyền nhiệt :

Trang 4


,.

).(

hi

nn

tK

tciDF

∆−

= [m2] (1.6)

1.2. NGUYÊN LIỆU, HÓA CHẤT, DỤNG CỤ, THIẾT BỊ

1.2.1 Nguyên liệu

- Đường cát trắng: 1kg

1.2.2. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị

A. HOÁ CHẤT Nhóm lớnSTT Tên hóa chất Quy cách Đ/v tính Số lượng Ghi chú

1

…

B. DỤNG CỤ Nhóm lớn

STT Tên dụng cụ Quy cách Đ/v tính Số lượng Ghi chú

1 Brix kế 0 – 100 % cái 3

2 Ông đong 1000 ml cái 2

3 Ca nhựa 5000 ml cái 2

4 Cân đồng hồ 2 kg cái 1

5 Xô nhựa 20 lít cái 1

C. THIẾT BỊ Nhóm lớnSTT Tên thiết bị Quy cách Đ/v tính Số lượng Ghi chú

1 Thiết bị cô đặc ( phụ kiện kèm theo )

1

1.3. CẤU TẠO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC GIÁN ĐOẠN MỘT NỒI

Trang 5

6

5

4

2

3

1


Trong đó:

1. Nồi cô đặc 2 vỏ có cánh khuấy.

2. Thiết bị ngưng tụ ống xoắn.

3. Bình chứa nước ngưng.

4. Bơm chân không.

5. Áp kế đo áp suất chân không.

6. Hệ thống điện.

1.4. THUYẾT MINH QUY TRÌNH

Bước 1: Chạy nước nóng

- Kiểm tra các van; mở van 6, 10, các van còn lại đóng.

- Mở công tắc tổng.

- Chuẩn bị 20 lít nước sạch trong xô nhựa.

- Hút chân không khi kim áp kế chỉ 0.6 at thì tắt bơm.

- Mở van 1 hút hết nước sạch vào trong nồi.

- Kiểm tra mực nước trong vỏ áo bằng cách mở van 5.

- Mở công tắc điện trở.

- Mở công tắc khuấy trộn.

- Khi nhiệt độ nước trong nồi đạt 60oC thì xả nước bằng cách xả chân không ở van 1

sau đó mở van 4 xả nước trong nồi ra ngoài.

- Tắt máy khuấy trộn.

- Rửa lặp lần 2.

Bước 2: Cô đặc dung dịch.

Trang 6


- Pha 5 lít dung dịch đường 15%.

- Kiểm tra các van, van 6 mở, các van còn lại đóng.


- Hút chân không bằng cách bơm chân không và mở van 10 khi kim áp kế chỉ 0,6–

0,8 atm thì tắt bơm và khóa van 10.

- Mở van 1 hút hết 5 lít dung dịch vào trong nồi.

- Mở van 9 để nước vào ống xoắn ngưng tụ hơi thứ.

- Mở công tắc khuấy trộn (5 phút khuấy 1 lần, mỗi lần 1phút).

- Kể từ lúc dung dịch trong nồi sôi (60oC), thì cứ 10 phút lấy mẫu 1 lần đo độ Brix,

lấy nước ngưng tụ ra đo thể tích và ghi nhận các nhiệt độ.

- Cách lấy mẫu: Mở van 2 trong thời gian 5 giây sau đó đóng van 2 lại, mở van 3

lấy mẫu.

- Cách lấy nước ngưng tụ: Đóng van 6, mở van 7, van 8, lấy nước ngưng xong thao

tác van ngược lại trở về trạng thái ban đầu (chú ý trong lúc nuớc ngưng tụ không

được hút chân không).

- Dung môi là nước bốc hơi và thoát ra ngoài qua ống dẫn hơi thứ sau khi qua

buồng bốc và thiết bị tách giọt. Hơi thứ được dẫn qua thiết bị ngưng tụ. Sau khi

ngưng tụ thành chất lỏng sẽ chảy ra ngoài bồn chứa.

- Khi dung dịch trong nồi đạt 500 Brix trở lên thì dừng quá trình cô đặc.

- Mở van 1 để thông áp khí trời.

- Mở van 4 xả dung dịch sau cô đặc ra ngoài để cân khối lượng.


Bước 3: Vệ sinh thiết bị

- Kiểm tra các van: van 6,van 10 mở, các van còn lại đóng.


- Chuẩn bị 20 lít nước sạch trong xô nhựa.

- Hút chân không khi kim áp kế chỉ 0.6 at thì tắt bơm.

- Mở van 1 hút hết nước sạch vào trong nồi.

- Mở công tắc khuấy trộn trong thời gian 3 phút.

- Mở van 4 xả nước trong nồi ra ngoài.

- Rửa lặp lần 2.


Trang 7


- Tắt công tắc tổng.

1.5. XỬ LÝ SỐ LIỆU

Bảng số liệu thí nghiệm.

Thời gian (ph)

Nồng độ dung dich

(Brix)

Lượng nước

ngưng V (ml)

Nhiệt độ nước vào

tv (0C)

Nhiệt độ nước ra tr (0C)

Nhiệt độ nước

ngoài vỏ tng (0C)

Nhiệt độ dd tdd (0C)

Nhiệt độ hơi thứ tht (0C)

0 19 0 30 43 81 70 64

10 21 480 30 49 84 77 79

20 22,8 540 30 49 84 77 80

30 27 655 30 49 85 76 78

40 31 750 30 49 84 74 75

50 38 385 30 50 85 80 80

60 46 410 30 50 85 80 80

Thể tích dung dịch sau quá trình cô đặc thu được là:

Vc = 1350 (ml)

Bx = 68.5

(Tra Sổ tay Công Nghệ Hóa Chất – tập 1, ở nhiệt độ phòng là 300C)

- Tính khối lượng dung dịch đường nhập liệu:

Dòng nhập liệu là dung dịch đường có nồng độ chất khô là 19 0Bx được pha từ

1kg đường saccharose 99,85 0Bx và dung môi là nước.

Khối lượng dòng nhập liệu:

Gđ = mH2O + msaccharose

msaccharose 99,85 19

19

mH2O 0 80,85

Trang 8


85,80

19

2

=OH

sac

m

m

255,419

85,80*12 ==⇒ OHm )(Kg

Suy ra: Gđ = mH2O + msaccharose

= 4,255 + 1 = 5,255 (kg)

Thể tích dung dịch đường nhập liệu

Ta có: Gđ = Vđ.ρđ (kg).

⇒ Vđ = đ

đG

ρ = 05598,1

255,5

= 4,976 ( lít )

(Khối lượng riêng dung dịch đường nhập liệu tra ở nhiệt độ phòng ⇒ ρđ

=1,05598 kg/m3)

- Tính lượng dung dịch đường thực tế sau quá trình cô đặc:

Ta có công thức:

Gc = Vc * ρc

= 1.350 * 1.33681 = 1.805 (kg)

Trong đó:

Gc : Thể tích dung dịch đường thu được sau quá trình thực nghiệm.

ρc : Khối lượng riêng của dung dịch đường ở 68.5 Bx

- Tính lượng nước ngưng thực tế trong quá trình cô đặc:

W* = Vngưng. ρngưng ( kg)

Vngưng = 0 + 480 + 540 + 655 + 750 + 385 + 410

= 3220 (ml) = 3220*10-6 (m3)

⇒ W* = 3220*10-6 * 995,68

= 3,206 (kg)

Trong đó:

Vngưng : Tổng thể tích nước ngưng thu được trong suốt quá trình thực nghiệm.

ρngưng : Khối lượng riêng nước ngưng ( kg/m3)

Trang 9


(Nước ngưng tra ở 30 0C ⇒ ρngưng =995,68 kg/m3)

- Tính cân bằng vật chất và các đại lượng chưa biết trong phương trình (1.1)

Do lượng dung dịch cô đặc thất thoát qua các lần lấy mẫu, nên ta giả sử lượng

nước ngưng thực tế không thất thoát và bằng với lượng nước ngưng theo lý thuyết

thì ta mới tính được sai số cx (lúc này sai số giữa nước ngưng thực tế và nước

ngưng lý thuyết = 0).

Với W = W*

Ta có: Gc = Gđ - W

= 5,255 – 3,206 = 2,049 (kg)

xc = Gđ * xđ/Gc ( xđ = 19 )

= 5,255 * 19/2,049

= 48,73 (%)

- Tính sai số giữa lý thuyết và thực nghiệm

+ Sai số nồng độ cuối của quá trình

100.%*

c

cc

Xc x

xxSS

−=

⇒ %57,40100.73,48

5,6873,48% =−=

cXSS

Trong đó

cx : Nồng độ % chất khô trong sản phẩm sau cô đặc theo lý thuyết [phần khối

lượng].

*cx : Nồng độ % chất khô trong sản phẩm cô đặc theo thực tế đo bằng Bx kế, [phần

khối lượng].

Giải thích kết quả sai số

Sai số của nồng độ tương đối không lớn giữa thưc tế và lý thuyết, lý do là quá

trình thao tác lấy mẫu làm thất thoát lượng nhỏ dung dịch trong quá trình lấy mẫu.

+ Sai số lượng nước ngưng thu được trong quá trình cô đặc:

Trang 10


Giả sử độ Bx đo được thực tế đúng với Bx theo lý thuyết thì ta mới tính được

lượng nước ngưng W và sai số (lúc này sai số của nồng độ lý thuyết và thực tế =

0)

Ta có xc = xc*

Từ phương trình (1.2) và (1.3)

Ta có: W = Gđ(1-xđ/xc);

Gc = Gđ * xđ/xc

100.%*

W

WWSSW

−=

(%)

Trong đó

W : Lượng hơi thứ theo lý thuyết, [kg]; kg/s

W*: Lượng hơi thứ theo thực tế, [kg]; kg/s

Giải thích kết quả sai số

Sai số của nồng độ tương đối lớn giữa thực tế và lý thuyết, nguyên nhân do áp suất

hút chân không không ổn định dẫn đến nồng độ không đồng đều giữa các giai

đoạn gây sai số. Sai số thời gian do quá trình thao tác.

- Tính năng lượng và các đại lượng chưa biết

+ Tính cân bằng nhiệt cho thiết bị ngưng tụ và xác định lưu lượng nước sử

dụng trong giải nhiệt ngưng tụ.

Ta có: r = Cn.tn

Với: Cn là nhiệt dung riêng của nước ngưng ở 30°C = 4200 j/kg.độ

tn là nhiệt độ nước ngưng tụ ở 30°C

Bảng kết quả tính cân bằng nhiệt cho thiết bị ngưng tụ

Trang 11


Xác định lưu lượng nước sử dụng trong giải nhiệt ngưng tụ.

Theo định luật bảo toàn nhiệt Ta có: Q1 + Q2 = Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + Q7

Do: Q6 + Q7 = 10 % (Q1+Q2) ⇒ Gđ.Cđ .tđ + Gn.Cn.tn = Gc.Cc.tc + W.i’+ Gn.Cn.tv + 0.1(Gđ.Cđ.tđ + Gn.Cn.tn)

⇒ nG = ).9,0.(

.9,0'.

vnn

ccđccc

ttC

tCGiWtCG

−−+

Với tv là nhiệt độ tại vách thiết bị (cho gần bằng nhiệt độ sôi dung dịch đang cô đặc)

tn là nhiệt độ nước nóng ở vỏ áo ( nhiệt độ cài đặt).

+ Tính cân bằng nhiệt cho thiết bị cô đặc và xác định lượng nhiệt mà nguồn

nóng cung cấp.

Nhiệt dung riêng của dung dịch đường:

Trang 12

SSTW

(kg)

Nhiệt ngưng tụ r (j/kg) *

Nhiệt độ hơi thứ tht (0C)

Lượng nhiệt ngưng tụ Qnt

Nhiệt độ nước vào

tv (0C)

Nhiệt độ nước ra tr (0C)

1 0,480 126000 79 60480 30 49

2 0,540 126000 80 68040 30 49

3 0,655 126000 78 82530 30 49

4 0,750 126000 75 94500 30 49

5 0,385 126000 80 48510 30 50

6 0,410 126000 80 51660 30 50


xtc *)542,72514(4190 −−=

Trong đó: t là nhiệt độ của dung dịch (0C).

x là nồng độ của dung dịch (%).

• Q1 = Gđ.Cđ.tđ : nhiệt do dung dịch mang vào.

• Q2 = Gn.Cn.tn: nhiệt do nước nóng cung cấp.

• Q3 = Gc.Cc.tc: nhiệt lượng do dung dịch đường mang ra.

• Q4 = W.i’: nhiệt do hơi thứ mang ra.

• Q5 = Gn.Cn.tv: nhiệt còn lại sau khi làm nóng dung dịch đường.

• Q6 = Qcđ: nhiệt do quá trình cô đặc.

• Q7 = Qmt: nhiệt tổn thất ra môi trường.

1.6. VẼ ĐỒ THỊ:

+ Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa chỉ số Bx với thời gian cô đặc.

+ Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa lượng nước ngưng thu được và thời gian cô đặc.

Trang 13

Thời gian 0 10 20 30 40 50 60

Độ Bx 19 21 22,8 27 31 38 46


1.7. KẾT LUẬN VÀ NHẬN XÉT

Thiết bị cô đặc gián đoạn một nồi sử dụng trong thí nghiệm cô đặc, giúp chúng ta

thực hành và hiểu về quy trình cũng như các cách vận hành của thiết bị cô đặc.

Quá trình làm tăng nồng độ của dung dịch bằng cách tách một phần dung môi ở

nhiệt độ sôi trong môi trường chân không nên nhiệt độ sôi của dung dịch đường

giảm, làm giảm sự hao phí nhiệt năng và giúp cho sản phẩm không bị biến tính khi

ở nhiệt độ cao.

Trong quá trình thực hành thí nghiệm sẽ không tránh khỏi sự sai xót về thông số,

nhiệt độ, thời gian.

Nguyên nhân chủ yếu:

- Cách vận hành máy còn chậm.

Trang 14

Thời gian 0 10 20 30 40 50 60

Lượng nước ngưng 0 480 540 655 750 385 410


- Thông số thiết bị không ổn định.

- Pha dung dịch chưa chính xác.

- Thời gian không đồng đều.

Cách hạn chế:

- Cần nắm vững kiến thức trước khi thực hành thí nghiệm.

- Vệ sinh và khởi động thiết bị để nhiệt độ và áp suất ổn định.

- Thao tác vận hành nhanh, pha dung dịch phải chuẩn.

- Tính toán cẩn thận và chính xác.

Trang 15


Bài 2: TRUYỀN NHIỆT ỐNG LỒNG ỐNG

1. Cơ sở lý thuyết

Quá trình truyền nhiệt trong thiết bị dạng ống lồng ống là một ví dụ của sự truyền

nhiệt phức tạp. Ở đây diễn ra sự trao đổi nhiệt giữa hai lưu chất được ngăn cách bởi vách

ngăn kim loại, bao gồm truyền nhiệt đối lưu từ dòng nóng đến vách, dẫn nhiệt qua thành

ống kim loại và đối lưu nhiệt giữa dòng lạnh với thành ống.

1.1. Phương trình cân bằng nhiệt lượng cho hai dòng lưu chất

Q = G1C1 ( tv1 – tR1) = G2C2 ( tR2 – tv2), W

Trong đó :

G1, G2 : Lưu lượng dòng nóng và lạnh, kg/s

C1, C2 : nhiệt dung riêng trunh bình của dòng nóng và dòng lạnh, J/kg.độ.

tv1, tR1: Nhiệt độ vào và ra của dòng nóng.

tv2, tR2: Nhiệt độ vào và ra của dòng lạnh.

1.2. Phương trình biểu diễn quá trình truyền nhiệt

- Lượng nhiệt Q truyền qua tường phẳng trong 1 đơn vị thời gian

Q = K.F. t∆ , W

Trong đó :

K : Hệ số truyền nhiệt,

F : Diện tích bề mặt truyền nhiệt,

t∆ : Hiệu số nhiệt độ trung bình,

Hệ số truyền nhiệt cho tường nhiều lớp theo công tính theo công thức sau :

Trang 16


KmWrr

Ki

n

i

./,11

1 2

22

11

11 αλ

δα

++∑++=

=

Với :

21 ,αα : Hệ số cấp nhiệt ( ở hai phía của tường, giữa lưu thể và bề mặt tường),

(W/m2.độ).

r1,r2: Nhiệt trở của cặn bẩn ở hai phía của tường,

i

i

λδ∑

1: Nhiệt trở của lớp tường thứ i, m2.K/W.

iδ : Bề dày lớp tường thứ i, m.

iλ : Hệ số dẫn nhiệt tương ứng với lớp tường thứ i, W/m.độ.

- Phương trình truyền nhiệt qua tường hình trụ nhiều lớp

Q = KL. .t∆ L ,(W)

Trong đó :

KL: Hệ số truyền nhiệt của 1m chiều dài ống, (W/m.K)

L : Chiều dài ống, m

Hệ số truyền nhiệt KL đối với tường hình trụ có n lớp xác định theo công thức :

KmW

dd

r

d

d

d

r

d

K

nni

i

i

n

i

L .,1

ln.2

1114.3

121

21

11

1

11 ++

+

=++∑++

=

αλα

Với :

21 ,αα : Hệ số cấp nhiệt ( ở hai phía của ống, giữa lưu thể và bề mặt ống, W/m2.K.

r1, r2: Nhiệt trở của cặn bẩn ở phía trong và ngoài của ống, m2.K/W.

d1 và dn+1: Đường kính trong và ngoài của ống, m.

di và di+1 : Đường kính trong và ngoài của lớp thứ i, m.

Trang 17


iλ : Hệ số dẫn nhiệt của lớp tương ứng thứ i, W/m.K.

- Ở bài thí nghiệm này, ta tiến hành thí nghiệm với ống truyền nhiệt, do vậy ta xem

như là truyền nhiệt ở tường hình trụ 1 lớp nên công thức trên trở thành :

Q = KL. logt∆ .L

L : Chiều dài ống, m.

KL : Hệ số truyền nhiệt dài, W/m.K.

logt∆ : Chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit, K.

1.3. Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit (hiệu số nhiệt độ trung bình)

N

Nl

t

ttt

t

∆∆∆−∆

=∆1

log

ln

1.4. Hệ số truyền nhiệt dài lý thuyết KL

b

b

ngtr

ng

tr

L

d

r

dd

d

d

K

+++=

21

1ln

2

11

αλα

π

Trong đó :

dng, dtr : Đường kính ngoài và trong của ống truyền nhiệt, m.

λ : Hệ số dẫn nhiệt của ống, W/mK.

rb : Nhiệt trở của lớp cáu.

db : Đường kính của lớp cáu, m.

Ở bài thí nghiệm này lớp cáu coi như không đáng kể, tức là rb/db → 0.

1.5. Hệ số cấp nhiệt 21 ,αα giữa vách ngăn và dòng lưu chất được tính theo chuẩn số

Nusselt

Nu = λα l.

Trong đó :

Trang 18


Nu = A.RemPrnRl

t

εε25.0

Pr

Pr

Các hệ số A, n, m, 21 ,εε là các hệ số thực nghiệm, tùy thuộc vào các yếu tố sau :

- Chế độ chảy của các dòng lưu chất.- Sự tương quan giũa dòng chảy và bề mặt truyền nhiệt.- Đặc điểm bề mặt truyền nhiệt (độ nhám, hình dạng,…)

2. Tiến hành thí nghiệm.

2.1. Sơ đồ nguyên lý thiết bị

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

A. Điện trở đun nước a. Công tắc tổng

B.Nồi đun nước nóng b. Công tắc bơm

C.Bơm nước nóng c. Công tắc điện trở đun nóng.

D. Lưu lượng kế d. Đồng hồ hiển thị nhiệt độ.

E. TBTN kiểu chảy ngang

F. TBTN kiểu chảy dọc

V. Các van

Trang 19


2.2. Các bước thực hiện thí nghiệm

2.2.1. Chuẩn bị thí nghiệm

1. Kiểm tra mực nước bên trong nồi đun

2. Kiểm tra nước dòng lạnh trong các ống

3. Mở công tắc tổng

4. Mở công tắc gia nhiệt nồi

2.2.2. khảo sát quá trình truyền nhiệt trong ống chảy vuông góc

1. Đo lưu lượng dòng nóng

- Mở Van 4, Van 5

- Đóng Van 6

- Mở công tắc bơm nước nóng

- Chỉnh lưu lượng dòng nóng bằng Van 10

2. Đo lưu lượng dòng lạnh

- Mở Van 6

- Đóng Van 4, Van 5

- Mở Van 2, Van 3

- Đóng Van 1

- Chỉnh lưu lượng dòng lạnh bằng Van 9

3. Đo nhiệt độ các dòng

Trang 20

Loại ống Kích thước

Ống trong

(mm)

Kích thước

Ống ngoài

(mm)

Chiều dài

(mm)

Chảy dọc Φ18/22 Φ30/34 1050

Chảy ngang Φ18/22 Φ30/34 1050


- Nhấn nút N3 để đo nhiệt độ dòng nóng vào và ghi nhận tnv

- Nhấn nút N4 để đo nhiệt độ dòng nóng ra và ghi nhận tnr

- Nhấn nút L1 để đo nhiệt độ dòng lạnh vào và ghi nhận tLV

- Nhấn nút L2 để đo nhiệt độ dòng lạnh ra và ghi nhận tLR

2.2.3. khảo sát quá trình truyền nhiệt trong ống chảy dọc

1. Đo lưu lượng dòng nóng

- Mở Van 4, Van 5

- Đóng Van 6

- Mở công tắc bơm nước nóng

- Chỉnh lưu lượng dòng nóng bằng Van 10.

2. Đo lưu lượng dòng lạnh

- Mở Van 6

- Đóng Van 4, Van 5

- Mở Van 2, Van 3

- Đóng Van 1

- Chỉnh lưu lượng dòng lạnh bằng Van 8

3. Đo nhiệt độ các dòng

- Nhấn nút N5 để đo nhiệt độ dòng nóng vào và ghi nhận tNV

- Nhấn nút N4 để đo nhiệt độ dòng nóng ra và ghi nhận tNR

- Nhấn nút L1 để đo nhiệt độ dòng lạnh vào và ghi nhận tLV

- Nhấn nút L2 để đo nhiệt độ dòng lạnh ra và ghi nhận tLR

Trang 21


2.2.4. Ngưng

- Xoay công tắc của GIA NHIỆT ngược chiều kim đồng hồ. Đèn hoạt động

(màu đỏ) tắt. Cụm gia nhiệt ngưng hoạt động.

- Xoay công tắc của Bơm. Bơm nóng ngưng hoạt động.

- Tắt CB.

- Đóng tất cả các van

I. XỬ LÝ KẾT QUẢ

I.1. Khảo sát quá trình truyền nhiệt trong ống chảy dọc

Bảng 2.1. Kết quả đo cho một loại ống

Lưu lượng dòng

nóng (lít/ph)3 6 9

Lưu lượng dòng

lạnh (lít/ph)tv1 tR1 tv2 tR2 tv1 tR1 tv2 tR2 tv1 tR1 tv2 tR2

355 47 30 37 55 48 30 38 54 49 30 38

655 46 30 37 55 48 30 38 53 48 30 38

955 46 30 36 54 47 30 37 53 47 30 38

I.1.1. Tính nhiệt lượng Q và tổn thất nhiệt

Dòng nóng: Q = G1C1(tv1 – tr1) , W

Dòng lạnh: Q = G2C2(tr2 – tv2) , W

Tổn thất nhiệt: ∆Q = Q1 – Q2 ,W

• Bảng số liệu G, C

Dòng nóng:

G’N GN(kg/s) tnv tnr tntb P (kg/m3) C (J/Kgđộ)

Trang 22


30,049 55 47 51 987,6 4181

0,049 55 46 50,5 987,85 4182,875

0,049 55 46 50,5 987,85 4182,875

60,099 55 48 51,5 987,35 4183,625

0,099 55 48 51,5 987,35 4183,625

0,099 54 47 50,5 987,85 4182,875

90,148 54 49 51,5 987,35 4183,625

0,148 53 48 50,5 987,85 4183,875

0,148 53 47 50 988,1 4182,5

Dòng lạnh:

G’L GL (kg/s) tnv tnr tntb P(kg/m3) C(J/kg độ)

3 0,0497 30 37 33,5 993,95 4176,625

0,0498 30 38 34 996,2 4176,5

0,0498 30 38 34 996,2 4176,5

6 0,0997 30 37 33,5 993,95 4176,625

0,0996 30 38 34 996,2 4176,5

0,0996 30 38 34 996,2 4176,5

9 0,149 30 36 33 995,9 4176,75

0,149 30 37 33,5 994,5 4176,625

0,149 30 38 34 994,3 4176,5

Bảng 2.2. Kết quả tính nhiệt lượng và tổn thất nhiệt

Lưu lượng dòng nóng

(lít/ph)

3 6 9

Trang 23


Lưu lượng dòng lạnh

(lít/ph)

Q1 Q2 ∆Q Q1 Q2 ∆Q Q1 Q2 ∆Q

3 1638,93 1453,04 185,912 2899,25 2914,87 15,62 3095,88 3734,01 -638,13

6 1844,65 1,663,918 180,73 2899,25 3,327,835 428,585 3096,07 4352,22 -1260,15

9 1844,65 1,663,918 180,73 2898,73 3,327,835 429,105 3714,06 4978,39 -1264,33

I.1.2. Tính hiệu nhiệt độ trung bình ∆tlog

Hình 2.1: Sơ đồ phân bố nhiệt độ khi truyền nhiệt qua vách ngăn

• Trường hợp ống lồng ống song song ngược chiều

3. Nhiệt độ trung bình của dòng nóng

211

1

rvtb

ttt

+=

4. Nhiệt độ trung bình của dòng lạnh

222

2

vrtb

ttt

+=

5. Hiệu nhiệt độ

∆t1 = tv1 – tr2

∆t2 = tr1 – tv2

Sau khi tính so sánh nếu cái nào lớn hơn thì là ∆tmax cái nào nhỏ hơn là ∆tmin

6. Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit

min

max

minmaxlog

lnt

ttt

t

∆∆

∆−∆=∆

Trang 24

∆t1

t1

tv11

11 t

v2

∆tv

∆t2

∆tlog

t2


Bảng 2.3. Kết quả tính hiệu số nhiệt độ trung bình logarit

Lưu lượng dòng

nóng (lit/ph)3 6 9

Lưu lượng dòng

lạnh (lit/ph)∆tlog ∆tlog ∆tlog

3 17,49 17,49 17,46

6 16,98 17,49 16,45

9 17,46 0 15,98

I.1.3. Tính hệ số truyền nhiệt dài thực nghiệm

Q = KL. ∆tlog . L

L: Chiều dài ống (1050 mm = 1,050 m)

KL: Hệ số truyền nhiệt dài, W/mK.

∆tlog: Chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit, K.

Bảng 2.4. Kết quả tính hệ số truyền nhiệt dài thực nghiệm

Lưu lượng dòng nóng (lít/ph)

3 6 9

Lưu lượng dòng lạnh (lít/ph) Q L ∆tlog KL Q L ∆tlog KL Q L ∆tlog KL

3 1432,58 1,0517,49 79,12 2914,87 1,05

17,49 158,72

3734,01 1,05

17,46 203,676

6 1,663,918 1,05 16,98 93,33 3,327,835 1,0517,49 181,21 4356,22 1,05

16,45 252,206

9 1,663,918 1,0517,46 90,76 3,327,835 1,05 0

Không xác định

4978,39 1,05 15,98 296,704

Trang 25


I.1.4. Tính hệ số cấp nhiệt α1, α2

Xác định chế độ chảy của lưu chất bằng chuẩn số Re.

Trong đó:

ω : Vận tốc dòng, m/s.

v :Độ nhớt động học của lưu chất, m2/s.

l : Kích thước hình học đặc trưng, m. l = ΠF4

F : Diện tích mặt cắt (tiết diện ngang mà dòng lưu chuyển động qua), m2.

Π : Chu vi tiết diện ướt (chu vi mà chất lỏng tiếp xúc với bề mặt trao đổi nhiệt), m.

• Đối với trường hợp ống lồng ống song song.

Dòng nóng: ở đây tiết diện là hình tròn l = dtr

Tính tốc độ chảy của dòng nóng:

Bảng 2.5: Kết quả tính chuẩn sốRe1

Gn(lít/ph) Fn (m2) dtdn (m/s) ttbn V(m2/s) Re1

3 0,197

51 0,548. 10-6 6470,8

51,5 0,544. 10-6 6518,4

51,5 0,544. 10-6 6518,4

6 0,39450,5 0,552. 10-6 12847,8

51,5 0,544. 10-6 13036,8

50,5 0,552. 10-6 12847,8

9 0,591

50,5 0,552. 10-6 19271,7

50,5 0,552. 10-6 19271,7

Trang 26

.Re

lων

=

2 24 23,14.0,018

2,54.10 ( )4 4

trdF m

π −= = =

,

( / )n

n

Gm s

Fω =


50 0,556. 10-6 19133,1

Dòng lạnh: tiết diện là hình vành khăn.

Tính tốc độ chảy của dòng lạnh:

Bảng 2.6: Kết quả tính chuẩn số Re2

Gl(lít/ph) Fl (m2) dtdl (m/s) ttbl V(m2/s) Re2

3

3,27.10-4 8,025.10-3

0,153

33,5 0,754 1628,4

34 0,747 1643,7

34 0,747 1643,7

6 0,30633,5 0,754 3256,8

34 0,747 3287.3

34 0,747 3287.3

9 0,459

33 0,761 4840,3

33,5 0,754 4885,2

34 0,747 4931

Bảng 2.10. Kết quả hệ số cấp nhiệt của dòng nóng α1

Trang 27

2 22.

( )4 4

tr nD dF m

π π= −

( )tr nD d mπ πΠ= +

4. ( )td

Fl d m= =

Π2 2

4 23,14.0,03 3,14.0,0223,27.10 ( )

4 4F m−= − =

434.3,27.10

8,025.10 ( )0,163tdl d m

−−= = =

3,14.0,03 3,14.0,022 0,163( )mΠ= + =

,

( / )l

l

Gm s

Fω =


ttbn Pr1

µ x 10-3

(N/m2)

Prv1Nun λ α1

51 3.562 0,553

3,26

40,86 0,6491 1397.873

51,5 3,528 0,548 40,88 0,6497 1393.25

51,5 3,528 0,548 40,88 0,6497 1393.25

50,5 3,627 0,5632 68.52 0,649 2552.01

51,5 3,528 0,548 71,17 0,6497 2554.04

50,5 3.627 0,5632 71,11 0,649 2552.01

50,5 3.627 0,5632 98,36 0,649 3529.66

50,5 3.627 0,5632 98,36 0,649 3529.660

50 3.63 0,5624 98,33 0,648 3505.32

Bảng 2.11. Kết quả hệ số cấp nhiệt của dòng lạnh α2

ttbL Pr2

Prv2 µ x 10-3

(N/m2)NuL β Gr λ α2

33,5 5,1498 5.42 0,7694 11,309 3,441.10-4 102799,5 0,624 879,4

34 5,083 0,7607 11,306 3,474. 10-4 107317,8 0,625 880,5

34 5,083 0,7607 11,306 3,474. 10-4 107317,8 0,625 880,5

33,5 5,1498 0,7694 14,215 3,441. 10-4 102799,5 0,624 1105,3

34 5,083 0,7607 14,212 3,474. 10-4 107317,8 0,625 1106,9

34 5,083 0,7607 14,212 3,474. 10-4 107317,8 0,625 1106,9

33 5,92 0,883 16,251 3,408. 10-4 98457,4 0,623 1261,6

33,5 5,1498 0,7694 16,251 3,441. 10-4 102799,5 0,624 1263,6

34 4,083 0,7607 16,177 3,474. 10-4 107317,8 0,625 1259,9

Bảng 2.12. Kết quả tính hệ số cấp nhiệt

Trang 28


I.1.5. Hệ số truyền nhiệt dài lý thuyết KL

b

b

ngtr

ng

tr

L

d

r

dd

d

d

K

+++=

21

*

1ln

2

11

αλα

π

- dtr = 0,018 (m)

- dng = 0,022 (m)

Bảng 2.13 . Kết quả tính hệ số truyền nhiệt dài lý thuyết

Trang 29

STT Re1 Re2 α1 (W/m2độ) α2(W/m2độ)

1 6470,8 1628,4 1397,873 879,4

2 6518,4 1643,7 1393,25 880,5

3 6518,4 1643,7 1393,25 880,5

4 12847,8 3256,8 2552,01 1105,3

5 13036,8 3287.3 2554,04 1106,9

6 12847,8 3287.3 2552,01 1106,9

7 19271,7 4840,3 3529,66 1261,6

8 19271,7 4885,2 3529,66 1263,6

9 19133,1 4931 3505,32 1259,9


I.1.6. Lập bảng kết quả tính hệ số truyền nhiệt dài thực tế và lý thuyết theo chế

độ chảy dọc.

Bảng 2.14. Kết quả tính hệ số truyền nhiệt KL và KL

*

I.1.7. Dựng đồ thị KL*, KL

theo Re.

Hình 2.2: Đồ thị KL theo Re

Trang 30

STT α1 (W/m2độ) α2(W/m2độ) (W/m độ) KL* (W/m2độ)

1 1473,5 879,4 23,2 33,52

2 1475,5 880,5 33,56

3 1475,5 880,5 33,56

4 2470,5 1105,3 46,24

5 2568,8 1106,9 46,88

6 2563,9 1106,9 46,85

7 3546,4 1261,6 56,08

8 3546,4 1263,6 56,14

9 3539,9 1259,9 56,00

STT Re 1 Re 2 KL (W/m2độ) KL *(W/m2độ)

1 6470,8 1628,4 79.113 33,52

2 6518,4 1643,7 90.396 33,56

3 6518,4 1643,7 90.552 33,56

4 12847,8 3256,8 162.978 46,24

5 13036,8 3287.3 157.125 46,88

6 12847,8 3287.3 192.223 46,85

7 19271,7 4840,3 203.823 56,08

8 19271,7 4885,2 Không xác định 56,14

9 19133,1 4931 296.814 56,00


Hinh 2.3: Đô thi KL* theo Re

Trang 31


So sánh sự sai số giữa KL* và KL

KL KL* Sai số

79.12 33.52 45,6

158,72 33.56 125,16

203,677 33.56 170,117

93,33 46.24 47,09

181,21 46.88 134,33

252,205 46.85 205,355

90,76 56.08 40,68

Không xác định 56.14 Không xác định

296,704 56.00 240,704

I.2. Khảo sát quá trình truyền nhiệt trong ống chảy vuông góc

Nhiệt độ trung bình của dòng nóng 2

11

1

rvtb

ttt

+=

Nhiệt độ trung bình của dòng lạnh 2

22

2

vrtb

ttt

+=

Hiệu nhiệt độ

∆t1 = tv1 – tv2

Trang 32


∆t2 = tr1 – tr2

Sau khi tính so sánh nếu cái nào lớn hơn thì là ∆tmax cái nào nhỏ hơn là ∆tmin

Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit

min

max

minmaxlog

lnt

ttt

t

∆∆

∆−∆=∆

Bảng 2.3. Kết quả tính hiệu số nhiệt độ tru

Lưu lượng dòng

nóng (lit/ph)3 6 9

Lưu lượng dòng

lạnh (lit/ph)∆tlog ∆tlog ∆tlog

3 16,37 16,37 16,67

6 15,66 16,37 15,61

9 16,37 15,99 14,92

I.2.1. Tính hệ số truyền nhiệt dài thực nghiệm

Q = KL. ∆tlog . L

L: Chiều dài ống (1050 mm = 1,050 m)

KL: Hệ số truyền nhiệt dài, W/mK.

∆tlog: Chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit, K.

Bảng 2.4. Kết quả tính hệ số truyền nhiệt dài thực nghiệm

Lưu lượng dòng nóng (lít/ph) 3 6 9

Trang 33


Lưu lượng dòng lạnh (lít/ph) Q L ∆tlog KL Q L ∆tlog KL Q L ∆tlog KL

3 1452.865 1,0516,37 84.525 1660.08 1,05 96.58 90.39 1660.08 1,05 16,67 94.843

6 2905.73 1,05 15,66 176.715 2885.53 1,0516,37 167.87

3320.167 1,05 15,61 202.567

9 3736.69 1,0516,37 217.395

4358.595 1,05 15,99 259.602 4980.25 1,05 14,92 317.902

1.2.2. Tính hệ số cấp nhiệt α1, α2

Xác định chế độ chảy của lưu chất bằng chuẩn số Re.

Trong đó:

ω : Vận tốc dòng, m/s.

v :Độ nhớt động học của lưu chất, m2/s.

l : Kích thước hình học đặc trưng, m.

l = ΠF4

F : Diện tích mặt cắt (tiết diện ngang mà dòng lưu chuyển động qua), m2.

Π : Chu vi tiết diện ướt (chu vi mà chất lỏng tiếp xúc với bề mặt trao đổi nhiệt), m.

• Đối với trường hợp ống lồng ống song song.

Dòng nóng: ở đây tiết diện là hình tròn l = dtr

Tính tốc độ chảy của dòng nóng:


Gn(lít/ph) Fn (m2) dtdn (m/s) ttbn V(m2/s) Re1

51 0,548. 10-6 6470,8

Trang 34

.Re

lων

=

2 24 23,14.0,018

2,54.10 ( )4 4

trdF m

π −= = =,

( / )n

n

Gm s

Fω =


51,5 0,544. 10-6 6518,4

51,5 0,544. 10-6 6518,4

6 0,394 50,5 0,552. 10-6 12847,8

51,5 0,544. 10-6 13036,8

50,5 0,552. 10-6 12847,8

9 0,591 50,5 0,552. 10-6 19271,7

50,5 0,552. 10-6 19271,7

50 0,556. 10-6 19133,1

Dòng lạnh:

Tiết diện: FL = l.(D1 – d2) = 1,05.(0,030 – 0,022) = 8,4.10-3 (m2)

l = dtdl = D1 – d2 = 0,030 – 0,022 = 8.10-3 (m).

Tính tốc độ chảy của dòng lạnh:


Gl(lít/ph) F2 (m2) dtdl (m/s) ttbl V(m2/s) Re2

3

8,4.10-3 8.10-3

5,9524.10-3

33,5 0,754. 10-6 63,16

34 0,747. 10-6 63,75

34 0,747. 10-6 63,75

6 0,011933,5 0,754. 10-6 126,26

34 0,747. 10-6 127,44

34 0,747. 10-6 127,44

9 0,0179

33 0,761. 10-6 188,17

33,5 0,754. 10-6 189,92

34 0,747. 10-6 191,70

• Chọn nhiệt độ vách của dòng nóng là: 530C

Bảng 2.21. Kết quả hệ số cấp nhiệt của dòng nóng α1

ttbn Pr1 prv1 Nun λ α1

Trang 35

,

( / )l

l

Gm s

Fω =


51 3,484 3,372 78,347 0,6491 2825.280

51,5 3,456 78,299 0,6497 2826.159

51,5 3,456 78,299 0,6497 2826.159

50,5 3,512 118,841 0,649 4284.878

51,5 3,456 118,678 0,6497 4283.616

50,5 3.512 118,840 0,649 4284.842

50,5 3.512 151,572 0,649 5465.013

50,5 3.512 151,572 0,649 5465.013

50 3.54 151,674 0,648 5460.264

• Chọn nhiệt độ vách của dòng lạnh là: 280C

Bảng 2.22. Kết quả hệ số cấp nhiệt của dòng lạnh α2

ttbL Pr2 Prv2 NuL λ α2

33,5 5,032 5,74 7,105 0,624 554.190

34 4,976 7,089 0,625 553.828

34 4,976 7,089 0,625 553.828

33,5 5,032 10,045 0,624 783.510

34 4,976 10,021 0,625 782.891

34 4,976 10,021 0,625 782.891

33 5,087 12,348 0,623 961.601

33,5 5,032 12,320 0,624 960.960

34 4,976 12,291 0,625 960.234

Bảng 2.23. Kết quả tính hệ số cấp nhiệt

Trang 36


I.2.2. Hệ số truyền nhiệt dài lý thuyết KL

b

b

ngtr

ng

tr

L

d

r

dd

d

d

K

+++=

21

*

1ln

2

11

αλα

π

- dtr = 0,018 (m)

- dng = 0,022 (m)

Bảng 2.24. Kết quả tính hệ số truyền nhiệt dài lý thuyết

Trang 37

STT Re1 Re2 α1 (W/m2độ) α2(W/m2độ)

1 6470,8 63,16 2825.280 554.190

2 6518,4 63,75 2826.159 553.828

3 6518,4 63,75 2826.159 553.828

4 12847,8 126,26 4284.878 783.510

5 13036,8 127,44 4283.616 782.891

6 12847,8 127,44 4284.842 782.891

7 19271,7 188,17 5465.013 961.601

8 19271,7 189,92 5465.013 960.960

9 19133,1 191,70 5460.264 960.234

STT α1 (W/m2độ) α2(W/m2độ) (W/m độ) KL (W/m2độ)

1 2825.280 554.190 23,2 29,635

2 2826.159 553.828 29,622

3 2826.159 553.828 29,622

4 4284.878 783.510 41,719

5 4283.616 782.891 41,691

6 4284.842 782.891 41,693

7 5465.013 961.601 50,868

8 5465.013 960.960 50,842

9 5460.264 960.234 50,805


I.2.3. Lập bảng kết quả tính hệ số truyền nhiệt dài thực tế và lý thuyết theo chế

độ chảy vuông góc.

Bảng 2.25. Kết quả tính hệ số truyền nhiệt KL* và KL

STT Re 1 Re 2 KL (W/m2độ) KL

* (W/m2độ)

1 6470.8 63.16 29.635 84.525

2 6518.4 63.75 29.622 96.581

3 6518.4 63.75 29.622 94.843

4 12847.8 126.26 41.719 176.715

5 13036.8 127.44 41.691 167.876

6 12847.8 127.44 41.693 202.567

7 19271.7 188.17 50.868 217.395

8 19271.7 189.92 50.842 259.602

9 19133.1 191.70 50.805 317.902

Trang 38


I.2.4. Dựng đồ thị KL*, KL

theo Re.

Hình 2.4: Đồ thị KL

Trang 39


Hình 2.5: Đồ thị KL* theo Re

So sánh sự sai số giữa KL* và KL

KL* KL Sai số

Trang 40


II. Kết luận và nhận xét:

- Sau khi tính toán thì tổn thất nhiệt là không đáng kể, có khi không tổn thất

nhiệt do chênh lệch nhiệt độ nhỏ.

- Dựa vào bảng so sánh sự sai số giữa KL* và KL trên thì thấy sai số là đáng

kể.

Nguyên nhân:

- Do các bước tiến hành thí nghiệm chưa nhịp nhàng , các chỉ số trên máy

không được nhạy, dẫn đến nhiệt độ chênh lệch lớn.

Cách khắc phục:

- Phải nắm vững lý thuyết và các bước tiến hành bài thí nghiệm truyền nhiệt.

Kiểm tra các van đúng theo trình tự đã hướng dẫn. Đọc các thông số cần đo

chính xác, đúng thời điểm.

Trang 41


BÀI 3. CHƯNG CẤT

PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT.

1. Khái niệm chưng cất:

Định nghĩa chưng cất:

Chưng cất lá quá trình dùng để tách cấu tử của một hỗn hợp lỏng cũng như hỗn hợp

khí-lỏng thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong

hỗn hợp (ở củng điều kiện).

Các phương pháp chưng cất:

- Chưng cất đơn giản: dủng để tách các hỗn hợp gồm các cấu tử có độ bay hơi rất

khác nhau.

- Chưng cất bằng hơi nước trực tiếp: dùng để tách các hỗn hợp gồm các chất khó bay

hơi và tạp chất không bay hơi.

Trang 42

6432


- Chưng cất: dùng để tách hoàn toàn hỗn hợp các cấu tử dễ bay hơi có tính chất hòa

tan một phần hoặc hòa tan hoàn toàn vào nhau.

Định luật Henry:

Đối với dung dịch lý tưởng áp suất riêng phần p của khí trên chất lỏng tỷ lệ với phần

mol x của nó trong dung dịch.

y=H.p

Trong đó:

H: Hằng số Henry. (khi nhiệt độ tăng thì H tăng)

Định luật Raoult:

Áp suất riêng phần của một cấu tử trên dung dịch bằng áp suất hơi bão hòa của cấu tử

(ở cùng nhiệt độ) nhân với nồng độ phần mol của cấu tử đó trong dung dịch.

p=pbh.x

Trong đó:

p: áp suất hơi riêng phần của cấu tử trong hỗn hợp hơi.

pbh: áp suất hơi bão hòa của cấu tử ở cùng nhiệt độ.

x: nồng độ phần mol của cấu tử trong dung dịch.

2. Mô hình mâm lý thuyết:

Mô hình mâm lý thuyết là mô hình toán đơn giản nhất dựa trên các cơ sở sau:

- Cân bằng giữa hai pha lỏng - hơi cho hỗn hợp hai cấu tử.

- Điều kiện động lực học lưu chất lý tưởng trên mâm lý cho hai pha lỏng - hơi là:

+ Pha lỏng phải hòa trộn hoàn toàn trên mâm.

+ Pha hơi không lôi cuốn các giọt lỏng từ mâm dưới lên mâm trên và đồng thời có

nồng độ đồng nhất tại mọi vị trí trên tiết diện.

+ Trên mỗi mâm luôn đạt sự cân bằng giữa hai pha.

Trang 43


T Phân loại quá trình chưng cất

Chưng cất đơn giản

Dùng để tách hỗn hợp lọc gồm các cấu tử có nhiệt độ sôi rất khác nhau, thông

thường người ta sử dụng chưng cất đơn giản để tách hỗn hợp rắn lơ lửng trong pha lỏng.

Chưng cất lôi cuốn hơi nước.

Dùng để tách hỗn hợp khó bay hơi, cấu tử có nhiệt độ sôi cao so với điều kiện cấu

tử này không tan trong nước. Người ta tiến hành chưng cất bằng cách cho hơi nước bão

hòa lội qua hỗn hợp lỏng cần chưng cất cấu tử nào không tan trong nước sẽ bị hơi nước

lôi cuốn lên khỏi mặt thoáng của hỗn hợp và đi ra ngoài theo đường ống dẫn sau đó tiến

hành ngưng tụ hơi nước bão hòa ta sẽ thu được hỗn hợp lỏng gồm nước và cấu tử cần

tách, hai cấu tử này không tan vào nhau nên tách lớp và ta dễ dàng thu được cấu tử cần

phân tích.

Chưng cất tinh khiết hỗn hợp 2 cấu tử

Để tăng giá thành và độ tinh khiết của dung môi người ta sử dụng quá trình chưng

cất tinh khiết với 1 nguyên liệu là sản phẩm của chưng cất đơn giản

Trang 44


Sơ đồ chưng cất liên tục hỗn hợp 2 cấu tử.

3. Phương trình cân bằng vật chất:

F= D+W

F.xF = D.xD + W.xW

Trang 45

Thiết bị đun nóng dòng nhập liệu

Tháp chưng

cất

Nồi đun

Thiết bị ngưng tụ

Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh

Dòng nhập liệu

Dòng bão hòa

Sản phẩm đáy

Hơi bão hòa

Hơi bão hòa

Lỏng sôi

Sản phẩm đỉnhDòng sp đỉnh


Trong đó:

F: Suất lượng nhập liệu.

D: Suất lượng sản phẩm đỉnh.

W: Suất lượng sản phẩm đáy.

xF: Nồng độ nhập liệu (của cấu tử dễ bay hơi).

xD: Nồng độ sản phẩm đỉnh (của cấu tử dễ bay hơi).

xW: Nồng độ sản phẩm đáy(của cấu tử dễ bay hơi).

4. Hiệu suất:

Để chuyển từ số mâm lý thuyết sang số mâm thực ta cần phải biết hiệu suất mâm. Có

ba loại hiệu suất mâm được dùng là: Hiệu suất tổng quát, liên quan đến toàn tháp; Hiệu

suất mâm Murphree, liên quan đến một mâm; Hiệu suất cục bộ, liên quan đến một vị trí

cụ thể trên một mâm.

- Hiệu suất tổng quát Eo: là hiệu suất đơn giản khi sử dụng nhưng kén chính xác nhất,

được định nghĩa là tỉ số giữa số mâm lý tưởng và số mâm thực cho toàn tháp.

Eo = ( số mâm lý tưởng)/(số mâm thực).

- Hiệu suất mâm Murphree: là tỉ số giữa sự biến đổi nồng độ pha hơi qua một mâm

với sự biến đổi nồng độ cực đại có thể đạt được khi pha hơi rời mâm cân bằng với pha

lỏng rời mâm thứ n.

EM = ( yn - yn+1) / (y*n - yn+1)

Trong đó:

yn: nồng độ thực của pha hơi rời mâm thứ n.

yn+1: nồng độ thực của pha hơi vào mâm thứ n.

y*n: nồng độ pha hơi cân bằng với pha lỏng rời ống chảy chuyền mâm thứ n.

Nói chung, pha lỏng rời mâm có nồng độ không bằng với nồng độ trung bình của phả

lỏng trên mâm nên dẫn đến khái niệm hiệu cục bộ.

- Hiệu suất cục bộ được định nghĩa như sau:

Trang 46


EM = (y'n - yn+1) / (y'en - y'n+1)

Trong đó:

y’n: nồng độ pha hơi rời khỏi vị trí cụ thể trên mâm n

y’n+1: nồng độ pha hơi mâm n tại cùng vị trí.

y’en: nồng độ pha hơi cânbằng với pha lỏng tại cùng vị trí.

5. Mối quan hệ giữa hiệu suất mâm Murphree và hiệu suất mâm tổng quát:

Hiệu suất tổng quát của tháp không bằng với hiệu suất trung bình của từng mâm. Mối

quan hệ giữa hai hiệu suất này tùy thuộc trên độ dốc tương đối của đường cân bằng và

đường làm việc. Khi mG/L>1 hiệu suất tổng quát có giá trị lớn hơn và mG/L<1 hiệu suất

tổng quát có giá trị nhỏ hơn.

Như vậy, với quá trình trong đó có cả hai vùng như trên (chưng cất) thì hiệu suất tổng

quát Eo có thể gần bằng hiệu suất mâm EM. Tuy nhiên khi phân tích họat động của một

tháp hay một phần của tháp thực tế, trong đó đo được sự biến thiên nồng độ qua một hoặc

một vài mâm sẽ xác định được giá trị đúng của EM hơn là giả sử EM=Eo.

PHẦN II: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ THIẾT BỊ.

Trang 47


Cấu tạo:

A. Thùng chứa nhập liệu B. Bơm nhập liệu

C. Lưu lượng kế nhập liệu D. Điện trở gia nhiệt nhập liệu

E. Cột chưng cất F. Nồi đun

G. Thiết bị ngưng tụ H. Bơm hoàn lưu

PHẦN III: TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM.

A. Khởi động:

- Cho nhập liệu từ 20-60 lít vào bình chứa qua nắp C1

- Để đưa nhập liệu vào khoảng 1/3 nồi đun, ta mở van nhập liệu và bật bơm nhập liệu

.

- Đưa điện vào hệ thống, sau đó bật nút nồi đun (boiler) và chờ nồi đun sôi sẽ khởi

động bơm nhập liệu (nút feed pump) Quan sat nhiệt độ trong nồi qua nhiệt kế gần ở mặt

trước nồi

- Quan sát mức chất lỏng trong nồi thông qua ống đo mức bên trái nồi đun trong suốt

thời gian làm thí nghiệm. Nếu mực chất lỏng giảm dưới múc 1/3 phải cấp thêm nhập liệu,

nếu nồi đun quá đầy phải tháo bớt chất lỏng trong nồi

- Trong khi hệ thống đang đun nóng mở van thông áp của sản phẩm đỉnh, để thông

hơi với bình chứa, các van sau sẽ đóng.

- Van xả sản phẩm đỉnh

- Van hòan lưu dẫn sản phẩm đỉnh lại cột.

- Mở van cho nước hoặc dòng làm lạnh đủ để hóa lỏng tất cà các hơi qua bộ phận

ngưng tụ

- Mở van dẫn nhập liệu vào một mâm nhập liệu thích hợp trên cột. Điều chỉnh lưu

lượng nhập liệu thích hợp trên lưu lượng kế.

Trang 48


- Sản phẩm đỉnh thu được sẽ cho hòan lưu về đỉnh cột qua lưu lượng kế. Điều chỉnh

lưu lượng dòng hoàn lưu.

- Đun nóng dòng nhập liệu và dòng hòan lưu

- Khi phải thay đổi vị trí mâm, ta mở van tương ứng của mâm đó

- Theo dõi thường xuyên mức chất lỏng trong nồi. Nếu vì một lý do nào mức chất

lỏng trong nồi xuống dưới điện trở, dòng điện tự động ngắt, khi nhiệt độ trong nồi giảm

bớt cho điện trở họat động trở lại

B. Ngừng máy:

- Tắt điện trở nồi đun.

- Tắt điện trở nung nóng nhập liệu và hoàn lưu và tắt các bơm.

- Tháo sản phẩm đỉnh.

- Đóng van nước cấp ngưng tụ sản phẩm đỉnh.

- Ngắt điện vào hệ thống chưng cất.

PHẦN IV: XỬ LÝ SỐ LIỆU.

4.1 Số liệu thí nghiệm:

Bảng 4.1 Bảng số liệu thí nghiệm.

TN Vị trí

mâm

Lưu lượng dòng Độ chỉ cồn

kế

Nhiệt độ đo

F(l/h) Lo(l/h) D(ml) xD xF tF tLo

1 5 12 - 475/5 63 8 30 30

2 3 12 - 450/5 55 8 30 30

3 1 12 - 430/5 45 8 30 30

+ Thí nghiệm đo D (ml) ở 5 phút, ta phải quy về 1 phút để số liệu chính xác hơn.

D1 = 475/5 = 95 (ml/phút).

D2 = 450/ 5= 90 (ml/phút).

Trang 49


D3 = 430/5 = 86 (ml/phút).

+ Sau đó quy đổi đơn vị ml/phút sang l/h.

D1 = 95 x 10-3 x 60 = 5.7 (l/h).

D2 = 90 x 10-3 x 60 = 5.4 (l/h).

D3 = 86 x 10-3 x 60 = 5.16 (l/h).

TN Vị trí

mâm

Lưu lượng dòng Độ chỉ cồn

kế

Nhiệt độ đo

F(l/h) Lo(l/h) D(l/h) xD xF tF tLo

1 5 12 - 5.7 63 8 30 30

2 3 12 - 5.4 55 8 30 30

3 1 12 - 5.16 45 8 30 30

4.2 Yêu cầu báo cáo.

- Tính cân bằng vật chất và xác định các thông số còn lại của phương trình.

F= D+W

F.xF = D.xD + W.xW

x w1 = 0.415 % mol

* Chuyển đổi đơn vị F và D:

Dựa vào phương trình: m = D.V

Trong đó:

D: khối lượng phân tử của rượu.(kg/m3)

V: thể tích.(m3)

Vậy ta có: m = D.V = 810 x 12 x 10-3 = 9.72 (kg)

→ Suy ra: n = m/M = 9.72 / 46 = 0.211 (mol)

=> F =0.211 (mol).

Trang 50


D ( sản phẩm đỉnh) cũng làm tương tự, thế V đo được vào:

Vậy ta có:

* m1 = D.V = 810 x 5.7 x 10-3 = 4.617 (kg)

n1 = m/M = 4.617 / 46 = 0.1 (mol).

* m2 = D.V = 810 x 5.4 x 10-3 = 4.374 (kg)

n1 = m/M = 4.374/ 46 = 0.095 (mol).

* m3 = D.V = 810 x 5.16 x 10-3 = 4.179 (kg)

n3 = m/M = 4.179 / 46 = 0.091 (mol).

nR = (810*10*10-3)/46 = 0.176 (mol)

* Bảng 4.2 Bảng kết quả tính cân bằng vật chất.

STT F (mol) D (mol) xD (%mol) xF (%mol) W (mol) xW

(%mol)

1 0.211 0.1 0.63 0.08 0.111 0.415

2 0.211 0.095 0.55 0.08 0.116 0.305

3 0.211 0.091 0.45 0.08 0.12 0.2

- Tính f: R = 0.176

D

Ff =

f1 = 0.211/0.1= 2.11

f2 = 0.211/0.095 = 2.22

f3 = 0.211/0.091 = 2.32

- Tính các phương trình đường làm việc:

Phương trình đường cất:

Trang 51


11 ++

+=

R

xx

R

Ry D

Phương trình đường chưng:

XwR

fx

R

fRy .

1

1

1 +−−

++=

Phương trình đường cất: 536,015,01176.0

63,0

1176.0

.176.0 +=+

++

= xx

y

Phương trình đường chưng: 392,0944.1415,0.1176.0

111.2

1176.0

11.2176.0 −=+

−−+

+= xxy

Tương tự cho những stt tiếp theo, ta có bảng tổng kết như sau:

Bảng 4.2 Bảng kết quả tính đường làm việc.

STT R f Phương trình đường cất Phương trình đường chưng1 0.176 2.11 y = 0.15x+0.536 y = 1.944x-0.3922 0.176 2.22 y = 0.15x+0.468 y = 2.037x-0.3163 0.176 2.32 y = 0.15x+0.383 y = 2.122x-0.224

- Vẽ và xác định số mâm lý thuyết:

- Xác định hiệu suất của quá trình chưng cất.

TN Vị trí mâm L0 Số mâm lý thuyết Hiệu suất mâm tổng

quát.

1 5

2 3

3 1

Nhận xét:

Do số liệu có được trong thực nghiệm nhỏ nên quá quá trình vẽ đồ thị để xác định mâm không thực hiện được. Đặc biệt là Xd số liệu quá nhỏ chỉ đạt 0,5 tức là chỉ nằm giữa đồ thị (thường thì Xd = 0,7 – 0,9) nên đường chưng và cất nằm lọt vào trong và chỉ chiếm một phần nhỏ phía trong đường cân bằng.

Trang 52


Có thể do quá trình thực nghiệm thao tác không chuẩn xác hoặc do sự cố thiết bị nên số liệu thu được không còn chính xác. Gây khó khăn cho việc vẽ đồ thị xác định số mâm lý thuyết. Và thật sự thì cũng không thể xác định được số mâm lý thuyết trong bài.

Bai 4: SẤY ĐỐI LƯU

1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

- Sinh viên biết cách vận hành thiết bị sấy.

- Xây dựng đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy

- Xác định các thông số sấy: tốc độ sấy đẳng tốc, độ ẩm tới hạn, độ ẩm cân bằng,

thời gian sấy đẳng tốc và giảm tốc

- Đánh giá sai số của quá trình sấy.

2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Định nghĩa

Sấy đối lưu là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng cách cấp nhiệt cho ẩm bay hơi.

Trong đó, cả hai quá trình truyền nhiệt và truyền ẩm đều được thực hiện bằng phương

pháp đối lưu

2.2 Đặc trưng của quá trình sấy

Quá trình sấy diễn ra rất phức tạp, đặc trưng cho tính không thuận nghịch và không ổn

định. Nó diễn ra đồng thời 4 quá trình: truyền nhiệt cho vật liệu, dẫn ẩm trong lòng vật

liệu, chuyển pha và tách ẩm vào môi trường xung quanh

2.3 Xác định tốc độ sấy theo cân bằng nhiệt của quá trình sấy

Trang 53


Lượng nhiệt do dòng tác nhân sấy cung cấp cho khoảng thời gian dτ

τθα dtFdQ )( −= (1)

Nhiệt này được tiêu hao để

- Đun nóng vật liệu: θGaCa)d (GoCo + (2)

- Bay hơi ẩm và quá nhiệt hơi: [r+Ch(t-th)]dGa (3)

Trong đó:

α: hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy vào vật liệu sấy, W/m2độ

F: bề mặt vật liệu, m2

t, θ, th: nhiệt độ tác nhân sấy, vật liệu và hơi bão hòa, độ

Go, Co: khối lượng và nhiệt dung của vật liệu sấy, kg; j/kgđộ

Ga, Ca: khối lượng và nhiệt dung của ẩm, kg; j/kgđộ

r: An nhiệt hóa hơi của ẩm, j/kh

Ch: Nhiệt dung riêng của hơi ẩm, j/kgđộ

Lượng ẩm bốc hơi trong thời gian dτ:

dGa = d(GoU) = GodU (4)

U: hàm ẩm (hay độ ẩm) của vật liệu, tính theo vật liệu khô, kg ẩm/kg vật liệu khô

Từ (1), (2), (3) và(4), thiết lập cân bằng nhiệt:

αF(t-θ)dτ = (GoCo + GaCa)dθ + Go[r + Ch(t - th)]dU (5)

Từ (5) rút ra:

)]([

][)(

hho

aaoo

ttCrGd

dCGCGtF

d

dU

−+

+−−= τ

θτα

τ

Đây là biểu thức tính tốc độ sấy τd

dU theo cân bằng nhiệt

2.4 Phương trình cơ bản của động học quá trình sấy

Theo phương trình truyền ẩm từ vật liệu vào tác nhân sấy:

Trang 54


dGa = kpF(pm-p)dτ (7)

Với: kp: hệ số truyền ẩm trong pha khí kg/m2.h.∆p

Pm, p: áp suất của hơi ẩm trên bề mặt vật liệu và trong pha khí, mmHg (at)

Thay Ga=G0U vào (7) và biến đổi ta có:

( )ppG

Fk

d

dUm

O

p −=τ (8)

Khi hơi ẩm không bị quá nhiệt (tức t=th) thì biểu thức (5) được biến đổi thành:

qFFFd

dQ

d

dUrG

d

dG

G

GCC oo

o

aao ==+

+

τττθ

(9)

q: cường độ dòng nhiệt hay mật độ dòng nhiệt

Đặt: UG

G

o

a = oo

a

V

G ρ= CUCC ao =+o

o RF

V=

Với ρo: khối lượng riêng của vật liệu khô, kg/m3

Vo: thể tích vật khô, m3

C: nhiệt dung riêng của vật liệu ẩm, j/kgđộ

Ro: bán kính qui đổi của vật liệu, m

Khi đó, nếu bỏ qua nhiệt làm quá nhiệt hơi ẩm, ta có:

( ) ( )τ

ρτ

ρθτθρ

τρ

d

dUrRRb

d

dUrR

dU

d

r

C

d

dRC

d

dUrRq OoOoOoOo +=

+=+= 11 (10)

với dU

d

r

CRb

θ

+= 1 : chuẩn số Rebinde đặc trưng cho động học quá trình sấy

Biểu thức (10) là phương trình cơ bản của động học về sấy, nó cho biết sự biến đổi ẩm

của vật liệu theo thời gian. Ta có thể nhận được biểu thức (10) khi giải hệ phương trình vi

phân mô tả truyền nhiệt – truyền ẩm trong vật liệu. Nhưng nói chung hệ phương trình này

không giải được bằng phương pháp giải tích.

2.5 Lượng nhiệt cấp cho vật liệu trong giai đoạn sấy giảm tốc (q2)

Trang 55


Trong giai đoạn sấy giảm tốc, đường cong tốc độ sấy có dạng đường thẳng, nên tốc độ

sấy trong giai đoạn này được biểu diễn:

)( *UUKd

dU −=−τ

(11)

K: hệ số tỷ lệ, gọi là hệ số sấy. Nó phụ thuộc vào tốc độ sấy và tính chất của vật

liệu ẩm, 1/s

K chính là hệ số góc của đường cong tốc độ sấy ở giai đoạn sấy giảm tốc, nên:

NUU

NK

th

χ=−

=* (12)

*

1

UU th −=χ : hệ số sấy tương đối, phụ thuộc vào tính chất vật liệu ẩm

Uth: độ ẩm tới hạn

U*: độ ẩm cân bằng

N: tốc độ sấy đẳng tốc, kg ẩm/(kg vật liệu khô.s)

Tích phân phương trình (11) ta nhận được:

)exp(*

*

τχNUU

UU

th

−=−

−(13)

Hay logarit hóa (8), ta có

τχNUUUU th 3,2

1)lg()lg( ** −−=− (14)

Như vậy, nếu biết được hệ số sấy K, có thể xác định được thời gian cần thiết để thực hiện

giai đoạn sấy giảm tốc

Hệ số sấy tương đối được xác định bằng thực nghiệm và có thể tính gần đúng như sau:

oU

8,1=χ (15)

Với Uo: độ ẩm ban đầu của vật liệu

Từ đó ta có:

Trang 56


**

8,1

1U

UUU o

th +=+=χ (16)

Thay (12) và (15) vào phương trình (11), ta được:

−=−oU

UUN

d

dU *

8,1τ (17)

Thay (17) vào (10) ta được

−+=o

oo U

UUNRbrRq

*

2 8,1)1(ρ (18)

2.6 Lượng nhiệt cung cấp cho vật liệu trong giai đoạn sấy đẳng tốc (q1)

Trong giai đoạn sấy đẳng tốc, toàn bộ lượng nhiệt cung cấp từ dòng tác nhân bằng lượng

nhiệt bốc hơi ẩm và nhiệt độ vật liệu không đổi nên:

rNRd

dUrRq oooo ρ

τρ ==1

2.7 Cường độ trao đổi nhiệt (q(x))

)1(8,1)(*

2

1 RbU

UU

q

qxq

o

+−==

Như vậy, theo biểu thức (20), khi biết chuẩn số Rb sẽ tính được cường độ trao đổi nhiệt

theo độ ẩm của vật liệu.

2.8 Đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy.

Đồ thị đường cong tốc độ sấy Đồ thị đường cong sấy

2.8.1 Đường cong sấy

Là đường cong biểu diễn sự thay đổi của độ ẩm vật liệu (U) theo thời gian sấy )(τ

Trang 57


U = f )(τ (21)

Dạng của đường cong sấy:

Phụ thuộc vào nhiều yếu tố như liên kết giữ ẩm và vật liệu, hình dáng kích thước;

Cấu trúc vật liệu, phương pháp và chế độ sấy.

Đường cong sấy là hàm của quá trình sấy. Vì vậy, tuy ở chế độ và phương pháp

sấy khác nhau nhưng dạng đường công sấy là tương tự nhau.

2.8.2 Đường cong tốc độ sấy:

Là đường cong biểu diễn mối quan hệ giữa tốc độ sấy và độ ẩm ( hàm ẩm) của vật

liệu sấy:

)(UgddU =τ (22)

Từ biểu thức (21) và (22), rõ ràng đường cong tốc độ sấy là đạo hàm của đường

cong sấy.

2.9 Các giai đoạn của quá trình sấy

2.9.1 Giai đoạn đun nóng vật liệu (AB)

Giai đoạn này xảy ra nhanh với khoảng thời gian ngắn không đáng kể. Toàn bộ

nhiệt do dòng tác nhân cấp dùng để đun nóng vật liệu từ nhiệt độ đầu )(θο lên

nhiệt độ bầu ướt (tƯ).

Trong giai đoạn này lượng ẩm tách ra không đáng kể, độ ẩm vật liệu giảm không

nhiều và tốc độ sấy nhanh lên với tốc độ cực đại (N). thường giai đoạn này bỏ qua

trong tính toán.

2.9.2 Giai đoạn sấy đẳng tốc (BC)

Trong giai đoạn này, tốc độ khuếch tán ẩm từ trong lòng vật liệu ra bề mặt lớn hơn

tốc độ bốc hơi ẩm từ bề mặt vật liệu, nên bề mặt vật liệu luôn bảo hòa ẩm.

Tòan bộ lượng nhiệt cung cấp để bốc hơi ẩm bề mặt (ẩm tự do) và bề mặt bốc hơi

là bề mặt ngoài của vật liệu không đổi nên các thông số sấy sau đây sẽ không đổi:

Nhiệt độ bề mặt vật liệu và tốc độ sấy; và độ ẩm vật liệu giảm nhanh.

Trang 58


Thời gian sấy trong giai đoạn này là (thời gian sấy đẳng tốc )(τ được xác định từ:

- constNddU == 1τ (23)

Nên tích phân (23) ta có

11 N

thUoU −=τ (24)

Với thU là độ ẩm cuối giai đoạn sấy đẳng tốc.

2.9.3 Giai đoạn sấy giảm tốc (CD)

Do đã bốc hơi hết ẩm bề mặt chỉ còn ẩm liên kết, nên bề mặt bốc hơi bị co hẹp lại

dần đi sâu vào trong lòng vật liệu.

Tốc độ khuếch tán ẩm trong vật liệu chậm làm giảm tốc độ chung.

Nhiệt độ của vật liệu tăng dần từ nhiệt độ bầu ướt (tư) đến nhiệt độ dòng tác nhân

(t) – nhiệt độ bầu khô.

Lúc này; Trong vật liệu xuất hiện 3 vùng : Ẩm, bốc hơi và khô.

Trong giai đoạn này, nếu đường cong tốc độ sấy có dạng đường thẳng (hoặc qui

đổi sang đường thẳng – N2 =ax +b) thì ta có thể phân tích để tính thời gian sấy giai

đoạn sấy giảm tốc này ( 2τ ) :

'2

'ln

1

'

2 UU

UthU

N

UthU

−

−−=τ

Với U: độ ẩm cân bằng, độ ẩm kết thúc giai đoạn sấy giảm tốc.

2.10 Thời gian sấy vật liệu

Thời gian sấy vật liệu được tính bằng tổng thời gian của 3 giai đoạn sấy: đốt nóng vật

liệu 0τ . Sấy đẳng tốc 1τ và sấy giảm tốc 2τ . Có thể bỏ qua giai đoạn đốt nóng vật

liệu, vì giai đoạn này xảy ra rất nhanh. Biểu thức tính thời gian sấy như sau:

Trang 59


−

−−+

−=+=

'2

'lg)'(

3.221 UU

Uth

UUthU

NNthUoU

τττ (26)

Với 2U độ ẩm vật liệu cuối quá trình sấy. Tương ứng với 2τ .U2> U’ và thường được

lấy : U2 = U’ + 2 3÷ (%)

3. THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, HÓA CHẤT VÀ NGUYÊN VẬT LIỆU

A. HÓA CHẤT

STT Tên hóa chất Quy cách Đ/v tính Số lượng Ghi chú

1

2

…

B. DỤNG CỤ

STT Tên dụng cụ Quy cách Đ/v tính Số lượng Ghi chú

1

2

…

C. THIẾT BỊ

Tên thiết bị Quy cách Đ/v tính Số lượng Ghi chú

1 Thiết bị sấy đối lưu 1

2

…

Trang 60


4. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ THIẾT BỊ

1. Cửa khí vào 5. Buồng sấy

2.Quạt ly tâm 6. Khây sấy

3.Caloriphe 7. Cửa ra khí thải

4. Cân

5. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

5.1. Nội dung thí nghiệm

Tiến hành sấy bánh tráng ở 2 chế độ của Caloriphe:500C và 600C. Đặt vật liệu vào

buồng sấy, ghi nhận khối lượng vật liệu sau khi làm ẩm (G1). Sau đó cứ 2 phút ghi nhận

giá trị cân và giá trị nhiệt độ bầu khô, bầu ướt. Tiếp tục đến khi giá trị khối lượng vật liệu

không đổi trong vòng 15 phút thì dừng chế độ thí nghiệm này và chuyển sang chế độ thí

nghiệm khác.

5.2. Tiến hành

Trang 61

5

1

3

4

6

7


5.2.1. Chuẩn bị thí nghiệm:

Xác định khối lượng vật liệu khô ban đầu (G0) của vật liệu: G0=750 gram

Mở cửa buồng sấy ra, đặt cẩn thận

Đọc giá trị cân (G0)

Làm ẩm vật liệu:

Sau khi cân xong, lấy vật liệu ra và nhúng nhẹ nhàng (tránh rách vật liệu) vào chậu

nước. Chờ khoảng 30 giây cho nước thấm đều, lấy vật liệu lên và để ráo nước sau đó xếp

vào giá.

Chuẩn bị đồng hồ đeo tay để đo thời gian.

Kiểm tra hệ thống:

Lắp lại cửa buồng sấy.

Mở hết các van của hai cửa khí vào ra

Châm đầy nước vào bầu ướt (phía sau hệ thống)

5.2.2. Khởi động hệ thống:

Khởi động quạt: bật công tắc của quạt để hút dòng tác nhân vào và thổi qua caloriphe

gia nhiệt dòng tác nhân.

Khởi động caloriphe, bật công tắc Caloriphe.

Cài đặt nhiệt độ cho Caloriphe ở nhiệt độ thí nghiệm.

5.2.3. Tiến hành thí nghiệm

Chờ hệ thống hoạt động ổn định khi: nhiệt độ của Caloriphe đạt giá trị mong muốn (

C021÷± ). Tiến hành sấy vật liệu ở nhiệt độ khảo sát.

5.3. Đo số liệu trong chế độ thí nghiệm.

5.3.1. Các số liệu cần đo: Khối lượng, nhiệt độ bầu khô, bầu ướt và thời gian.

5.3.2. Cách đọc:

Khối lượng (gam) khi đặt giá đỡ vật liệu sấy, đọc số hiển thị trên cân.

Nhiệt độ (0C) : Nhấn nút tương ứng các vị trí cần đo và đọc số trên đồng hồ hiện số.

Trang 62


Bảng số liệu thí nghiệm

STT Chế độ sấy 500C

τ (ph) G(g)T(ư)(0C) T(k)(0C)

T(ư) vào T(ư) ra T(k) vào T(k) ra

1 0 962 /

2 5 960 50 48 55 53

3 10 950 50 48 55 53

4 15 940 50 48 55 53

5 20 927 50 48 55 53

6 25 920 50 48 55 53

7 30 907 50 48 55 53

8 35 897 50 48 55 53

9 40 885 50 48 55 53

10 45 870 50 48 55 53

11 50 865 50 48 55 53

12 55 853 50 48 55 53

13 60 844 50 48 55 53

14 65 835 50 48 55 53

15 70 827 50 48 55 53

16 75 817 50 48 55 53

17 80 805 50 48 55 53

18 85 800 50 48 55 53

19 90 792 50 48 55 53

20 100 784 50 48 55 53

21 105 774 50 48 55 53

5.4. Chuyển chế độ thí nghiệm:

Mở cửa buồng sấy, lấy vật liệu ra làm ẩm tiếp (lặp lại như ban đầu).

Trang 63


Cài nhiệt độ Caloriphe ở giá trị tiếp theo cho chế độ sấy mới.

Chờ hệ thống hoạt động ổn định.

Lặp lại trình tự như chế độ đầu.

5.5. Kết thúc thí nghiệm

Tắt công tắt của điện trở Caloriphe.

Sau khi tắt Caloriphe được 5 phút, tắt quạt cho Caloriphe nguội.

6. PHÚC TRÌNH

6.1. Tính theo thực nghiệm:

Độ ẩm vật liệu:

%100.1G

GGW oi

i

−=

%27,28100750

750962%100.

0

011 =−=

−=

G

GGW

%28%100.750

750960%100.

0

022 =−=

−=

G

GGW

%67.26%100.750

750950%100.03

3 =−=−

=G

GGW

%33.25%100.750

750940%100.

0

034 =−=

−=

G

GGW

%6,23%100.750

750927%100.

0

055 =−=

−=

G

GGW

%67,22%100.750

750920%100.

0

066 =−=

−=

G

GGW

%93,20%100.750

750907%100.07

7 =−=−

=G

GGW

Trang 64


%6,19%100.750

750897%100.

0

088 =−=

−=

G

GGW

%18%100.750

750885%100.

0

099 =−=

−=

G

GGW

%16%100.750

750870%100.

0

01010 =−=

−=

G

GGW

%33,15%100.750

750865%100.

0

01111 =−=

−=

G

GGW

%73,13%100.750

750853%100.

0

01212 =−=

−=

G

GGW

%53,12%100.750

750844%100.

0

01313 =−=

−=

G

GGW

%33,11%100.750

750835%100.014

14 =−=−

=G

GGW

%27,10%100.750

750827%100.

0

01515 =−=

−=

G

GGW

%93,8%100.750

750817%100.

0

01616 =−=

−=

G

GGW

%33,7%100.750

750805%100.

0

01717 =−=

−=

G

GGW

%67,6%100.750

750800%100.

0

01818 =−=

−=

G

GGW

%6,5%100.750

750792%100.

0

01919 =−=

−=

G

GGW

%53,4%100.750

750784%100.

0

02020 =−=

−=

G

GGW

%2,3%100.750

750774%100.

0

02121 =−=

−=

G

GGW

Trang 65


Tốc độ sấy :

)(

)1(1

h

iii T

WW

dt

dwN

∆−

== ++ (%/h).

24,360.5

2827,28212 =−=

∆−=T

WWN (%/h)

96,1560.5

67,2628323 =−=

∆−=T

WWN (%/h)

08,1660.5

33,2567,26434 =−=

∆−

=T

WWN (%/h)

76,2060.5

6,2333,25545 =−=

∆−

=T

WWN (%/h)

16,1160.5

67,226,23656 =−=

∆−

=T

WWN (%/h)

88,2060.5

93,2067,22767 =−=

∆−

=T

WWN (%/h)

96.1560.5

6,1993,20878 =−=

∆−

=T

WWN (%/h)

2,1960.5

186,19989 =−=

∆−

=T

WWN (%/h)

24605

161810910 =−=

∆−

=T

WWN (%/h)

04,860.5

33,1516111011 =−=

∆−

=T

WWN (%/h)

2,1960.5

73,1333,15121112 =−=

∆−

=T

WWN (%/h)

4,1460.5

53,1273,13131213 =−=

∆−

=T

WWN (%/h)

Trang 66


4,1460.5

33,1153,12141314 =−=

∆−

=T

WWN (%/h)

72,1260.5

27,1033,11151415 =−=

∆−

=T

WWN (%/h)

08,1660.5

93.827,10161516 =−=

∆−

=T

WWN (%/h)

2,1960.5

33,793,8171617 =−=

∆−

=T

WWN (%/h)

92,760.5

67,633,7181718 =−=

∆−

=T

WWN (%/h)

84,1260.5

6,567,6191819 =−=

∆−

=T

WWN (%/h)

84,1260.5

53,46,5201920 =−=

∆−

=T

WWN (%/h)

96,1560.5

2,353,4212021 =−=

∆−

=T

WWN (%/h)

Số liệu xử lí được trình bày thành bảng sau :

STT T(phút) Gi(g) Wi(%) N(%h) Tk Tư

Pb

(mmHg)

Ph

(mmHg)

Thế sấy

1 0 362 28,27 55 50 97,5 95,83 5

2 5 360 28 3,24 55 50 97,5 95,83 5

3 10 350 26,67 15,96 55 50 97,5 95,83 5

4 15 340 25,33 16,08 55 50 97,5 95,83 5

5 20 327 23,6 20,76 55 50 97,5 95,83 5

6 25 320 22,67 11.16 55 50 97,5 95,83 5

7 30 307 20,93 20,88 55 50 97,5 95,83 5

8 35 297 19,6 15,96 55 50 97,5 95,83 5

Trang 67


9 40 285 18 19,2 55 50 97,5 95,83 5

10 45 270 16 24 55 50 97,5 95,83 5

11 50 265 15,33 8,04 55 50 97,5 95,83 5

12 55 253 13.73 19,2 55 50 97,5 95,83 5

13 60 244 12.53 14,4 55 50 97,5 95,83 5

14 65 235 11,33 14,4 55 50 97,5 95,83 5

15 70 227 10,27 12,72 55 50 97,5 95,83 5

16 75 217 8,93 16,08 55 50 97,5 95,83 5

17 80 205 7,33 19,2 55 50 97,5 95,83 5

18 85 800 6,67 7,92 55 50 97,5 95,83 5

19 90 192 5,6 12,84 55 50 97,5 95,83 5

20 100 184 4.53 12,84 55 50 97,5 95,83 5

21 105 174 3,2 15.96 55 50 97,5 95,83 5

Pb(mmHg) : Áp suất riêng phần hơi ẩm trên bề mặt vật liệu điều kiện đoạn nhiệt.

Ph(mmHg) : Áp suất hơi ẩm trong tác nhân sấy.

(được tra trên giản đồ không khí ẩm)

6.2 Tính theo lý thuyết:

- Cường độ ẩm:

Jm = am.(Pb(TB) – Ph(TB)).760/B (kg/m2.h)

= (0,0229 + 0,0174. 1,6). (97,5 – 95,83). 760/760 = 0,0847 (kg/m2.h)

Trong đó:

− Jm : Cường độ ẩm.

− B: Áp suất phòng sấy; B = 760mmHg.

− am : Hệ số trao đổi ẩm tính theo chênh lệch áp suất ( kg/m2.h.mmHg).

Trang 68


− am = 0,0229 + 0,0174.Vk

− Vk : Tốc độ khí trong phòng sấy ( chọn Vk = 1,6 (m/s)).

Diện tích bề mặt F :

F=d.r.4 =0,34.0,19.4= 0,02546(m) = 0,26(m2)

Với : Dài = d = 34cm = 0,34m

Rộng = r = 19cm = 0.19m

- Tốc độ sấy đẳng tốc :

Nđt =100.Jm.F/Go (%/h).

- Độ ẩm tới hạn :

W1 : Độ ẩm ban đầu trước khi sấy(%).

Wc : Độ ẩm cân bằng = 3%.

- Thời gian sấy :

Thời gian sấy đẳng tốc:

Thời gian sấy giảm tốc:

Trang 69


)(102,132,3

357,4ln.

936,2

357,4ln.2 h

WW

WW

N

WWT

ccuoi

cth

đt

cth =−−−=

−−−=

Wcuoi : Độ ẩm cuối quá trình sấy.

6.3. Vẽ đồ thị :

Vẽ đồ thị thực nghiệm đường cong sấy (W-t)

KẾT LUẬN VÀ GIẢI THÍCH

Các nguyên nhân gây sai số trong quá trình sấy

• Cân sử dụng để xác định khối lượng vật liệu sấy khó đọc chính xác vì ở vị trí rất

cao, phải nhìn thẳng mặt cân khi đọc khối lượng

• Canh thời gian sấy không ổn định

Trang 70


• Các sai số trong quá trình tính toán từ việc làm tròn số liệu

Những thông số nhận được từ quá trình thí nghiệm, ta tính ra được những giá trị cần xác

định của quá trình sấy, vì những sai số trong việc thực hiện cũng như do những sai sót

sẵn có trong thiết bị nên kết quả không được như mong đợi, quá trính sấy kéo dài thu

được nhiều giá trị giúp giảm bớt việc gây nên sai số khi chờ thời gian sấy qua lâu.

Bai 5 : CỘT CHÊM1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

1.1. Mục đích của quá trình hấp thu:

Trong công nghiệp sản xuất hóa chất cơ bản: Để sản xuất ra các loại axit bằng cách hấp

thu khí vào trong nước như: HCl, H2SO4… Để phân riêng hỗn hợp khí Avà B.

Trong công nghiệp chế biến thực phẩm: Để bảo hòa CO2 cho bia,nước ngọt, rượu có gas

nhằm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm.

Trang 71


Trong công nghệ lên men: Quá trình hấp thu nhằm để làm giàu hàm lượng O2 hòa tan

trong pha lỏng của bể lên men hiếu khí.

Trong kỹ thuật xử lý môi trường: Trong khí thải công nghiệp có nhiều cấu tử độc hại. Để

xử lý khí thải đạt tiêu chuẩn để thải ra môi trường người ta tiến hành hấp thu các cấu tử

độc hại bằng dung môi là nước sạch hay hóa chất để dễ xử lý hơn.

1.2. Mục đích của thí nghiệm:

Khảo sát đặc tính động lực học lưu chất và khả năng hoạt động của cột chêm bằng cách

xác định:

- Ảnh hưởng của vận tốc dòng khí và lỏng lên tổn thất áp suất (độ giảm áp) khi đi

qua cột.

- Sự biến đổi của hệ số ma sát cột khô fcktheo chuẩn số Reynolds (Re) của dòng khí

và suy ra các hệ thức thực nghiệm.

- Sự biến đổi của thừa số σ liên hệ giữa độ giảm áp của dòng khí qua cột khô và qua

cột ướt theo vận tốc dòng lỏng.

2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Độ giảm áp của dòng khí

Độ giảm áp ∆Pck của dòng khí qua cột phụ thuộc vào vận tốc khối lượng G của dòng khí

qua cột khô (không có dòng chảy ngược chiều). Khi dòng khí chuyển động trong các

khoảng trống giữa các vật chêm tăng dần vận tốc thì độ giảm áp cũng tăng theo. Sự gia

tăng này theo lũy thừa từ 1,8 đến 2,0 của vận tốc dòng khí.

nck GP α=∆ (1)

Với n = 1,8 – 2,0

Khi có dòng lỏng chảy ngược chiều, các khoảng trống giữa những vật chêm bị thu hẹp

lại. Dòng khí do đó di chuyển khó khăn hơn vì một phần thể tích tự do giữa các vật chêm

bị lượng chất lỏng chiếm cứ. Khi tăng vận tốc dòng khí lên, ảnh hưởng cản trở của dòng

lỏng tăng đều đặn cho đến một trị số tới hạn của vận tốc khí, lúc đó độ giảm áp của dòng

khí tăng vọt lên. Điểm ứng với trị số tới hạn của vận tốc khí này được gọi là điểm gia

trọng. Nếu tiếp tục tăng vận tốc khí quá trị số tới hạn này, ảnh hưởng cản trở hỗ tương

Trang 72


giữa dòng lỏng và dòng khí rất lớn, ∆Pc tăng mau chóng không theo phương trình (1)

nữa. Dòng lỏng lúc này chảy xuống cũng khó khăn, cột ở điểm lụt.

Đường biểu diễn log(∆Pc/Z) (độ giảm áp suất của dòng khí qua một dơn vị chiều cao của

phần chêm trong cột) dự kiến như trình bày trên hình 1.

log(∆PC/Z)

L=0

A

B

CL1

L2L3

logG

Hình 1: Ảnh hưởng của G và L đối với độ giảm áp của cột ∆Pc

2.2. Hệ số ma sát fck theo Rec khi cột khô

Trở lực tháp khô:

222

/,82

mNwhafw

d

hfp okckko

tdck ε

ρρ ==∆

k

tdkk

dw

µρ

=Re

Trong đó:

h - chiều cao lớp đệm, m

wo- vận tốc pha khí

a - bề mặt riêng, m2/m3

ε - độ xốp, m3/m3

ρk – khối lượng riêng của không khí, kg/m3

fck - hệ số ma sat của dòng chảy qua lớp hạt, phụ thuộc vào Rek

Khi Rek<40: kRe

40fck =

Khi Rek>40: 2,0Re

16

kckf =

Trang 73


2.3. Độ giảm áp ∆Pcư khi cột ướt

Sự liên hệ giữa độ giảm áp cột khô ∆Pck và cột ướt ∆Pcư có thể biểu diễn như sau:

∆Pcư = σ∆Pck (6)

Do đó có thể dự kiến: fcư = σ.fck (7)

Với σ: hệ số phụ thuộc vào mức độ xối tưới của dòng lỏng L, kg/m2s.

Leva đề nghị ảnh hưởng của L lên σ như sau:

σ = 10ΩL(8)

hay log σ = ΩL(9)

Giá trị σ tùy thuộc vào loại, kích thước, cách thức sắp xếp vật chêm (xếp ngẫu nhiên hay

theo thứ tự) và độ lớn của lưu lượng lỏng L. Thí dụ với vật chêm là vòng sứ Raschig 12,7

mm, chêm ngẫu nhiên, độ xốp ε = 0,586; giá trị của L từ 0,39 đến 11,7 kg/m2s và cột hoạt

động trong vùng dưới điểm gia trọng.

Ω = 0,084

Một số tài liệu còn biểu diễn sự phụ thuộc giữa tỉ số ck

cö

pp

∆∆

với hệ số xối tưới như sau:

322

7513

ερ gq

FGAL

L

L

=

Re,

Khi A < 0,3 cho vật chêm bằng sứ có d < 30 mm, ta có:

31

1

)( App

ck

cö

−=

∆∆

(10)

L

LL Fa

Gµ

4=Re (11)

2.4. Điểm lụt của cột chêm

Khi cột chêm bị ngập lụt, chất lỏng chiếm toàn bộ khoảng trống trong phần chêm, các

dòng chảy bị xáo trộn mãnh liệt, hiện tượng này rất bất lợi cho sự hoạt động của cột

chêm. Gọi giá trị của GL tương ứng với trạng thái này là GL*.

Trang 74


Hình 2: Giản đồ lụt của cột chêm

Zhavoronkov kết luận rằng trạng thái ngập lụt xảy ra khi hai nhóm số sau có sự liên hệ nhất định với nhau cho mỗi cột.

202

31 2,..

.tñ

L

Gck

gvaf µ

ρρ

ε

=∏ (12)

vàL

G

GL

ρρ

=∏2 (13)

Với fck: hệ số ma sát cột khô.

v: vận tốc dài của dòng khí ngay trước khi vào cột, m/s.

tñµ : độ nhớt tương đối của chất lỏng so với nước. nöôùc

ltñ µ

µµ = , nếu chất lỏng là nước thì

1=tñµ .

Do đó sự liên hệ giữa Π1, Π2 trên giản đồ logΠ1 – logΠ2 sẽ xác định một giản đồ lụt của

cột chêm, phần giới hạn hoạt động của cột chêm ở dưới đường này.

3. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ THIẾT BỊ

I- Máy thổi khí 1,2-Van điều chỉnh lưu lượng dòng khí

II- Lưu lượng kế dòng khí 3-Van xả nước đọng trong ống khí

III- Cột chêm 4,6-Van điều chỉnh lưu lượng dòng lỏng

IV- Bồn chứa 5-Van tạo cột lỏng ngăn khí

V- Bơm 7-Van điều chỉnh mức nước trong cột chêm

VI- Lưu lượng kế dòng lỏng 8-Van xả nhanh khi lụt cột chêm

D-lớp đệm vòng sứ Raschig 9-Van xả đáy bồn chứa

Trang 75

Π1

Π2


4. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

4.1. Chuẩn bị

- Làm quen với hệ thống thiết bị, tìm hiểu các van và tác dụng của nó.

- Làm quen với thiết bị đo nhiệt độ, các vị trí đo và cách điều chỉnh công tắc để đo.

- Làm quen với cách điều chỉnh lưu lượng.

- Xác định các đại lượng cần đo.

Trang 76


- Lập bảng để ghi kết quả đo.

Khí

Lỏng(l/p)1 2 3 4 5

0

4

5

6

7

8

9

10

4.2. Trình tự thí nghiệm

1) Khóa lại tất cả các van lỏng (từ 4 đến 8).

2) Mở van 2 và khóa van 1, 3.

3) Cho quạt chạy trong 5 phút để thổi hết ẩm trong cột. Tắt quạt.

4) Mở van 4 và 7. Sau đó cho bơm chạy.

5) Mở van 5 và từ từ khóa van 4 để chỉnh mức lỏng ở đáy cột ngang

bằng với ống định mức g. Tắt bơm và khóa van 5.

6) Đo độ giảm áp của cột khô:

Khóa tất cả các van lỏng lại. Mở van 1 còn 2 vẫn đóng. Cho quạt chạy rồi từ từ mở

van 2 để chỉnh lưu lượng khí vào cột.

Ứng với mỗi giá trị lưu lượng khí đã chọn ta đọc ∆Pck trên áp kế U theo mmH2O.

Đo xong tắt quạt, nghỉ 5 phút.

7) Đo độ giảm áp khi cột ướt:

Mở quạt và điều chỉnh lưu lượng khí qua cột khoảng 15 – 20%.

Trang 77


Mở van 4 và cho bơm chạy. Dùng van 6 tại lưu lượng kế để chỉnh lưu lượng lỏng.

Nếu 6 đã mở tối đa mà phao vẫn không lên thì dùng van 4 để tăng lượng lỏng.

Ứng với lưu lượng lỏng đã chọn cố định, ta chỉnh lưu lượng khí và đọc độ giảm áp

∆Pcư giống như ∆Pck trước đó. Chú ý là tăng lượng khí đến điểm lụt thì thôi.

Chú ý:

1. Trong quá trình đo độ giảm áp của cột ướt, sinh viên cần canh giữ mức lỏng ở đáy cột

luôn ổn định ở ¾ chiều cao đáy bằng cách chỉnh van 7. Nếu cần, tăng cường van 8 để

nước trong cột thoát về bình chứa.

2. Khi tắt máy phải tắt bơm lỏng trước, mở tối đa van 8 sau đó tắt quạt BK.

5. XỬ LÝ SỐ LIỆU

5.1. Các số liệu liên quan đến cột chêm

Cột thủy tinh:

Đường kính d = 0,09 m.

Chiều cao H = 0,805 m.

Chiều cao phần chêm h = 0,6 m.

Vật chêm xếp ngẫu nhiên, vòng Raschig đường kính 16 mm, bề mặt riêng a = 350 m2/m3,

độ xốp ε = 0,67.

BẢNG SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM

Lỏngkhí

1 2 3 4 5

0 0,5 1,1 2,9 3,3 6,44 1,1 2 3,2 5,1 8,55 1,3 3,2 3,6 6,6 9,96 1,8 2,9 5,1 8,4 14,37 2,5 4,3 7,6 13,8 19,5 (lụt)8 4,1 7 11,7 17,1 20,1(lụt)

Trang 78


9 5,7 10,4 14,8 19.5(lụt)10 8,1 11,8 20,8(lụt)

5.2. Tính toán thí nghiệm:

d=0,09 (m) (SGK)

ε= 0,67 (SGK)

Diện tích của cột chêm:

S= π.d2.ε/4=3,14.(0,09)2.0,67/4=4,2602.10-3 (m2)

5.2.1. Tính cột khô:

- Tính G: (khối lượng không khí):

)./( 2mskgS

G kkνρ=

Nội suy ρkk ở 500C = 1,093(kg/m3)

1fit3/phút = 2,83.10-2 (m3/phút) = 2,83.10-2/60 (m3/s)

121,010.2620,460

093,110.83,2.3

21

1 =×

×== −

−

SG kkρν

242,010.2620,460

093,110.83,2.2.3

22

2 =×

×== −

−

SG kkρν

363,010.2620,460

093,110.83,2.3.3

23

3 =×

×== −

−

SG kkρν

Tương tự tính được G4= 0,484, G5= 0.605

- Tính chuẩn số Reck

k

tdkk

dw

µρ ..

Re =

Với a=350 (m2/m3), μkk ở 500C=1,956.10-5 (kg/m.s)

2.

4.

d

v

s

vw

π==

)/(074.009,0.14.3.60

4.10.83,2.1

.

4.2

2

211

1 smd

v

s

vw ====

−

π

Trang 79


)/(148.009,0.14.3.60

4.10.83,2.2

.

4.2

2

222

2 smd

v

s

vw ====

−

π

Tính tương tự ta được: w3= 0,222 (m/s), w4= 0,297 (m/s), w5= 0,371 (m/s)

Từ đó ta tính được Re: k

tdkk

dw

µρ ..

Re =(SGK)

056,37310.956,1

09,0.093,1.074,0..Re

51

1 === −k

tdkk

dw

µρ

Tương tự tính được :

Rek2= 744,313

Rek3= 1116,469

Rek4= 1493,655

Rek5= 1865,811

Tính fck

Vì Reck > 40 nên ta tính 2,0Re

16

kckf =

(SGK)

895,4056,373

16

Re

162,02,0

11 ===

kckf

Tương tự ta tính được:

fck2= 4,263

fck3= 3,931

fck4= 3,709

fck5= 3,548

Tính ckP∆ :

Với =∆ ckP (số lớn –số nhỏ).98,1(N/m2) (1cmH2O=98,1N/m2)

)/(05,491,98.5,0 21 mNPck ==∆

)/(91,1071,98.1,1 22 mNPck ==∆

)/(49,2841,98.9,2 23 mNPck ==∆

)/(73,3231,98.3,3 24 mNPck ==∆

Trang 80


)/(84,6271,98.4,6 25 mNPck ==∆

Tính ZPck /∆ (N/m2)/m với Z= 0.6 (SGK)

( ) mmNZPck //75,816.0

05,49/ 2

1 ==∆

( ) mmNZPck //85,1796.0

91,107/ 2

2 ==∆

( ) mmNZPck //15,4746.0

49,284/ 2

3 ==∆

( ) mmNZPck //55,5396.0

73,323/ 2

4 ==∆

( ) mmNZPck //4,10466.0

84,627/ 2

5 ==∆

Bảng các trị số kết quả khi cột khô L = 0 :

6.3.2. Tính cột ướt:

Nội suy ρkư ở 300C = 1,166 (kg/m3) (sách kỹ thuật nhiệt)

( ) ( )2 4

4 3 211 1 3

.2,83.10 .1 4,72.10 .1,1664,72.10 / 0,1292 / .

60 4, 2602.10kuV

V m s G kg m sS

ρ− −−

−= = ⇒ = = =

( ) ( )2 4

4 3 222 2 3

.2,83.10 .2 9, 43.10 .1,1669, 43.10 / 0, 2581 / .

60 4,2602.10kuV

V m s G kg m sS

ρ− −−

−= = ⇒ = = =

Trang 81

i G

kg/s.m2

ΔPCK

N/m2

ΔPCK/Z

(N/m2)/m

Re fck LogG logRe Log ΔPCK/Z

Logfck

1 0,121 49,05 81,75 373,056 4,895 -0,917 2,572 1,912 0,69

2 0,242 107,91 179,85 744,313 4,263 -0,616 2,872 2,255 0,63

3 0,363 284,49 474,15 1116,469 3,931 -0,440 3,048 2,676 0,59

4 0.484 323,73 539,55 1493,655 3,709 -0.315 3,174 2,732 0,57

5 0,605 627,84 1046,4 1865,811 3,548 -0,218 3,270 3,020 0,55


( ) ( )2 3

3 3 233 3 3

.2,83.10 .3 1,415.10 .1,1661, 415.10 / 0,3873 / .

60 4, 2602.10kuV

V m s G kg m sS

ρ− −−

−= = ⇒ = = =

( ) ( )2 3

3 3 244 4 3

.2,83.10 .4 1,887.10 .1,1661,887.10 / 0,5165 / .

60 4,2602.10kuV

V m s G kg m sS

ρ− −−

−= = ⇒ = = =

( ) ( )2 3

3 3 255 5 3

.2,83.10 .5 2,358.10 .1,1662,358.10 / 0,6454 / .

60 4, 2602.10kuV

V m s G kg m sS

ρ− −−

−= = ⇒ = = =

Tính chuẩn số Re

a

G

ucu µ

4Re =

(SGK-TRANG 46)

Với a=350 (m2/m3), μkư ở 300C=1,86.10-5 (kg/m.s)

11 5

4. 4.0,1292Re 79,39

. 350.1,86.10

G

a µ −= = =

22 5

4. 4.0,2581Re 158,59

. 350.1,86.10

G

a µ −= = =

33 5

4. 4.0,3873Re 237,97

. 350.1,86.10

G

a µ −= = =

44 5

4. 4.0,5165Re 317,36

. 350.1,86.10

G

a µ −= = =

55 5

4. 4.0,6454Re 396,56

. 350.1,86.10

G

a µ −= = =

Ở L=4 (lít/phút)

• Tính ΔPicư = (số lớn – số nhỏ).98,1 (N/m2)

ΔP1cư = 1,1.98,1=107,91(N/m2)

ΔP2cư = 2.98,1=196,20 (N/m2)ΔP3cư = 3,2.98,1= 313,92 (N/m2)

ΔP4cư = 5,1.98,1= 500,31 (N/m2)

ΔP5cư = 8,5.98,1= 833,85(N/m2)

Tính ΔPcư/Z: Z=0,6

Trang 82


mmNZPcu /)/(85,1796,0

91,107/ 2

1 ==∆

mmNZPcu /)/(0,3276,0

2,196/ 2

2 ==∆

mmNZPcu /)/(92,5236,0

92,313/ 2

3 ==∆

mmNZPcu /)/(85,8336,0

31,500/ 2

4 ==∆

mmNZPcu /)/(75,13896,0

85,833/ 2

5 ==∆

Tính ckcu ff .σ= : (SGK-TR.45)

Mà ck

cui P

P

∆∆

=σ (SGK)

• 2,205,49

91,1071 ==

∆∆

=ck

cu

P

Pσ

Tương tự ta tính được:

82,12 =σ

10,13 =σ

54,14 =σ

33,15 =σ

Từ đó tính được fcư:

769,10895,4.2,2. 211 === ckcu ff σ

759,7263,4.82,1. 222 === ckcu ff σ

324,4931,3.1,1. 333 === ckcu ff σ

712,5709,3.54,1. 444 === ff cu σ

719,4548,3.33,1. 555 === ckcu ff σ

Bảng các trị số kết quả khi cột ướt L = 4:

STT G, Kg/s.m2 ΔPcư ΔPcư/Z, (N/m2)/m

fcư Recư

1 0,1292 107,91 179,85 10,769 79,392 0,2581 196,2 327,0 7,759 158,593 0,3873 313,92 523,92 4,324 237,974 0,5165 500,31 833,85 5,712 317,365 0,6454 833,85 1389,75 4,719 396,56

Tương tự tính cho các giá trị L=5, L=6, L=7, L=8, L=9, L=10

Bảng các trị số kết quả khi cột ướt L = 5:

Trang 83


STT G, Kg/s.m2 ΔPcư ΔPcư/Z, (N/m2)/m

ck

cui P

P

∆∆

=σ fcư Recư

1 0,1292 127,53 212,55 2,60 12,727 79,392 0,2581 313,92 523,2 2.91 12,405 158,593 0,3873 353,16 588,6 1,24 4,874 237,974 0,5165 647,46 107,91 2,00 7,418 317,365 0,6454 971,19 1618,65 1,55 5,499 396,56

• Bảng các trị số kết quả khi cột ướt L = 6:STT G, Kg/s.m2 ΔPcư ΔPcư/Z,

(N/m2)/mck

cui P

P

∆∆

=σ fcư Recư

1 0,1292 176,58 294,3 3,6 17,622 79,392 0,2581 284,49 474,15 2,64 11,25 158,593 0,3873 500,31 833,85 1,76 6,92 237,974 0,5165 824,04 1373,4 2,54 9,42 317,365 0,6454 1402,83 2338,05 2,23 7,91 396,56

6.3.3 Tính cột lụt: Tính cột lụt tại (L=7, G*=5);(L=8, G*=5);(L=9, G*=4)

)./(484,0

)./(605,02*

4

2*5

mskgG

mskgG

=

=

)/(10.167,160

10.7)/(7 34

3

smphlL −−

===

)/(10.5,160

10.9)/(9 34

3

smphlL −−

===

44

*5

7 10.929,1605,0

10.167,1 −−

==G

L

44

*5

8 10.203,2605,0

10.333,1 −−

==G

L

44

*4

9 10.099,3484,0

10.5,1 −−

==G

L

Tính 1∏

Trang 84

)/(10.333,160

10.8)/(8 34

3

smphlL −−

===


Với 2,0

2

31 ..2

.tđ

L

Gck

g

vaf µρρ

ε

=∏

1),/(1000),/(81,9,67.0,/350),/(093,1 32323 ====== tđLG mkgsmgmmamkg µρερ

)(10.358,64

)09.0.(14,3

4

. 2322

md

S −=== π

Tính ν

)/(371,010.358,6

10.358,23

35 sm

S

Vv === −

−

)/(297,010.358,6

10.887,13

34 sm

S

Vv === −

−

Từ công thức ta tính được:

Khi G=4

021,01000.81,9.2.)67,0(

1.093,1.)297,0.(350.709,3..

2

.3

2.022,0

25

34

4,1 ==

=∏ tđ

L

Gck

g

vaf µρρ

ε

Khi G=5

032,01000.81,9.2.)67,0(

1.093,1.)371,0.(350.548,3..

2

.3

2.022,0

25

35

5,1 ==

=∏ tđ

L

Gck

g

vaf µρρ

ε

Tính 2∏ : L

G

G

L

ρρ

=∏ 2

(SGK)

Khi L=7

642 10.377,6

1000

093.1.10.929,1 −− ==∏

Khi L=8

642 10.283,7

1000

093.1.10.203,2 −− ==∏

Khi L=9

Trang 85


542 10.024,1

1000

093.1.10.099,3 −− ==∏

Bảng các trị số kết quả khi cột lụt

STT G*, kg/s.m2

L/G*1∏ 2∏ log 1∏ log 2∏

1 0,605 1,929.10-4 0,032 6,377.10-6 -1,495 -5,1952 0,605 2,203.10-4 0.032 7,283.10-6 -1,495 -5,1383 0,484 3,099.10-4 0,297 1,024.10-5 -0,527 -4,99

2.6.4 Đồ thị:

2.6.4.1. Đồ thị logΔPck/Z theo log G:

2.6.4.2. Đồ thị log fck theo Reck:

Trang 86


2.6.4.3. Đồ thị ΔPcư/Z theo G khi L=4:


Trang 87



2.6.4.6. Đồ thị fcư theo Recư khi L=4:

Trang 88




Trang 89


2.6.4.9. Giản đồ lụt của log 1∏ theo log 2∏

NHẬN XÉT

Những sai sót trong quá trình làm thí nghiệm:

Thao tác các van còn lung túng, chư chuẩn xác

Đọc kết quả đo chậm

Trang 90


Cách khắc phục:

Thao tác thực hành phài nhịp nhàng, nhanh và chính xác.

BÀN LUẬN

Chế độ chảy của cột khô và cột ướt là chế độ chảy rối.

Chế độ chảy của cột ngập lụt là chế độ chảy ngập lụt.

Hệ số ma sát của cột khô nhỏ hơn hệ số ma sát của cột ướt.

Cột khô: lưu lượng dòng khí vào cột tăng thì áp suất dòng khí qua cột cũng tăng.

Cột ướt: lưu lượng dòng khí tỉ lệ thuận với áp suất dòng khí qua cột.

BÀI 6: LỌC KHUNG BẢN

Trang 91


I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1. Lọc chất lỏng

Lọc là quá trình phân riêng các hổn hợp nhờ 1 vật ngăn xốp, vật ngăn xốp có khả

năng cho 1 pha đi qua còn pha kia được giữ lại nên còn gọi là vách ngăn lọc.

2. Nguyên tắc lọc

Tạo ra trên huyền phù một áp suất P1, pha lỏng xuyên qua các mao dẫn, pha rắn bị giữ

lại. Chênh lệch giữa hai vách ngăn gọi là động lực quá trình lọc.

∆P = P1 – P2

Có thể tạo động lực của quá trình lọc bằng các cách sau:

- Cột áp thủy tĩnh

- Bằng máy bơm hay máy nén

- Bằng bơm chân không

Cân bằng vật tchất trong quá trình lọc:

Vh = V0 + V1 = Va + V

Gh = G0 + G1 = Ga + G

Vh, Gh : Thể tích và khối lượng hỗn hợp huyền phù đem đi lọc.

V0, G0 : Thể tích và khối lượng chất rắn khô.

V1, G1 : Thể tích và khối lượng nước lọc nguyên chất.

Va, Ga : Thể tích và khối lượng bã ẩm

Trang 92


V, G : Thể tích và khối luợng nước lọc chưa nguyên chất.

Độ ẩm của bã :

a

oaa G

GGW

−= ( % kg ẩm / kg vật liệu ướt).

3. Phương trình tốc độ lọc

a. Tốc độ lọc và các yếu tố ảnh hưởng

Lượng nước lọc thu được trên một đơn vị diện tích bề mặt vách ngăn lọc trên một

đơn vị thời gian gọi là tốc độ lọc.

, /dV

W m sFdτ

=

Trong đó:

V – Thể tích nước lọc thu được, m3

F – Diện tích bề mặt vách lọc, m2

τ - thời gian lọc, s

Quá trình lọc huyền phù phụ thuộc vào các yếu tố sau: Tính chất huyền phù: độ

nhớt, kích thước và hình dạng pha phân tán; động lực quá trình lọc; trở lực bã và vách

ngăn; diện tích bề mặt vách lọc.

b. Theo DAKSI, tốc độ lọc có thể biểu diễn dưới dạng phương trình sau:

( )dV P

WFd R Rvb

τ µ∆= =

+ (5.2)

Trong đó:

µ - độ nhớt của pha liên tục, Ns/m2

Rb = 1/∆Pb – trở lực của bã lọc (tổn thất áp suất qua lớp bã), 1/m

Rv =1/∆Pv – trở lực của vách lọc (tổn thất áp suất qua vách lọc), 1/m

c. Lọc với áp suất không đổi, ∆P = const

phương trình lọc có dạng

Trang 93


q2 + 2.C.q = Kτ

q = V/F – lượng nước lọc riêng

0 0.vR

Cr X

= ; 0 0

2.. .

PK

r Xµ∆=

VV

X a=0 - tỉ số giữa thể tích bã ẩm thu được và lượng nước lọc

r0 – trở lực riêng theo thể tích của bã lọc (1/m2)

d. Lọc với tốc độ lọc không đổi, W=const

phương trình lọc có dạng

q2 + Cq = K

τ2

II. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ THIẾT BỊ

1. Khung khuấy huyền phù

2. Bơm huyền phù

3. Thiết bị lọc khung bản

4.Áp kế

III. BẢNG SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM

Trang 94

1

2

3

1


∆ P = 0.2 at

τ (s) 39.38 42.86 41.87

V (l) 10 10 10

∆ P = 0.4 at

τ (s) 32.81 36.01 32.11

V (l) 10 10 10

∆ P = 0.6 at

τ (s) 31.16 29.09 28.99

V (l) 10 10 10

IV. PHÚC TRÌNH

1. Tính năng suất của quá trình lọc và lượng nước lọc riêng

Ở áp suất p1= 0.2 at

- tính năng suất của quá trình lọc :

Q1 = 1

1

τV

= 38.39

1010 3−× = 2.5 ×10-4 (m3/s)

Q2 = 2

1

τV

= 86.42

1010 3−× = 2.3 ×10-4 (m3/s)

Q3 = 31

τV

= 87.41

1010 3−× = 2.4 ×10-4 (m3/s)

Diện tích của bề mặt lọc :

S = 2 2an ××

n: số bảng lọc

a : chiều dài cạnh

=> S = 2 225.05××

Trang 95


= 0.625 m2

- tính lượng nước lọc riêng:

q1 = S

V1 = 625.0

1010 3−× = 0.016 (m3/m2)

q2 = S

V2 = 625.0

1020 3−× = 0.032 (m3/m2)

q3 = S

V3 = 625.0

1030 3−× = 0.048 (m3/m2)

1q∆ = 0.032 – 0.016 = 0.016 (m3/m2)

2q∆ = 0.048 – 0.032 = 0.016 (m3/m2)

τ 1 = 39.38 (s)

τ 2 = 82.24 (s)

⇒ τ∆ 1 = 42.86 (s)

τ 2 = 82.24 (s)

τ 3 = 124.11 (s)

⇒ τ∆ 2 = 41.87 (s)

Phương trình lọc với áp suất không đổi có dạng:

q2 + 2Cq = Kτ

2qdq + 2Cdq = Kdτ

2q + 2C = K. dq

dτ

dq

dτ = q

K.

2 + C

K.

2

Trang 96


1

1

q∆∆τ

= 1.2

qK

+ CK

.2

016.0

86.42 = 016.0.

2

K+ C

K.

2

2678.75 = .032.0

K+ C

K.

2 (1)

2

2

q∆∆τ

= 2.2

qK

+ CK

.2

016.0

87.41 = 032.0.

2

K+ C

K.

2

2616.88 = .064.0

K+ C

K.

2 (2)

Từ (1) và (2) ta được hệ phương trình:

2678.75 = .032.0

K+ C

K.

2 (1)

2616.88 = .064.0

K+ C

K.

2 (2)

Lấy (1) – (2) 61.87 = .032.0

K

−

K = -5.17 ×10-4

Thay K = -5.17 ×10-4 vào (1) ta được C = - 0.708



Q1 = 1

2

τV

= 81.32

1020 3−× = 6.1 ×10-4 (m3/s)

Q2 = 2

2

τV

= 01.36

1020 3−× = 5.55 ×10-4 (m3/s)

Trang 97


Q3 = 32

τV

= 11.32

1020 3−× = 6.23 ×10-4 (m3/s)


S = 2 2an ××



=> S = 2 225.05××

= 0.625 m2


q1 = S

V1 = 625.0

1010 3−× = 0.016 (m3/m2)

q2 = S

V2 = 625.0

1020 3−× = 0.032 (m3/m2)

q3 = S

V3 = 625.0

1030 3−× = 0.048 (m3/m2)

1q∆ = 0.032 – 0.016 = 0.016 (m3/m2)

2q∆ = 0.048 – 0.032 = 0.016 (m3/m2)

τ 1 = 32.81(s)

τ 2 = 68.82 (s)

⇒ τ∆ 1 = 36.01 (s)

τ 2 = 82.24 (s)

τ 3 = 100.93 (s)

⇒ τ∆ 2 = 32.11 (s)

Trang 98



q2 + 2Cq = Kτ

2qdq + 2Cdq = Kdτ

2q + 2C = K. dq

dτ

dq

dτ = q

K.

2 + C

K.

2

1

1

q∆∆τ

= 1.2

qK

+ CK

.2

016.0

01.36 = 016.0.

2

K+ C

K.

2

2250.625 = .032.0

K+ C

K.

2 (1)

2

2

q∆∆τ

= 2.2

qK

+ CK

.2

016.0

11.32 = 032.0.

2

K+ C

K.

2

2006.875 = .064.0

K+ C

K.

2 (2)


2250.625 = .032.0

K+ C

K.

2 (1)

2006.875 = .064.0

K+ C

K.

2 (2)

Lấy (1) – (2) 243.75 = .032.0

K

−

K = - 1.3 ×10-4

Trang 99


Thay K = - 1.3 ×10-4 vào (1) ta được C = - 0.16



Q1 = 1

3

τV

= 16.31

1030 3−× = 9.63 ×10-4 (m3/s)

Q2 = 2

3

τV

= 09.29

1030 3−× = 1.031 ×10-3 (m3/s)

Q3 = 33

τV

= 99.28

1030 3−× = 1.035 ×10-3 (m3/s)


S = 2 2an ××



=> S = 2 225.05××

= 0.625 m2


q1 = S

V1 = 625.0

1010 3−× = 0.016 (m3/m2)

q2 = S

V2 = 625.0

1020 3−× = 0.032 (m3/m2)

q3 = S

V3 = 625.0

1030 3−× = 0.048 (m3/m2)

1q∆ = 0.032 – 0.016 = 0.016 (m3/m2)

2q∆ = 0.048 – 0.032 = 0.016 (m3/m2)

Trang 100


τ 1 = 31.16(s)

τ 2 = 60.25 (s)

⇒ τ∆ 1 = 29.09 (s)

τ 2 = 60.25 (s)

τ 3 = 89.24 (s)

⇒ τ∆ 2 = 28.99 (s)


q2 + 2Cq = Kτ

2qdq + 2Cdq = Kdτ

2q + 2C = K. dq

dτ

dq

dτ = q

K.

2 + C

K.

2

1

1

q∆∆τ

= 1.2

qK

+ CK

.2

016.0

09.29 = 016.0.

2

K+ C

K.

2

1818.125= .032.0

K+ C

K.

2 (1)

2

2

q∆∆τ

= 2.2

qK

+ CK

.2

016.0

99.28 = 032.0.

2

K+ C

K.

2

1811.875 = .064.0

K+ C

K.

2 (2)

Trang 101



1818.125 = .032.0

K+ C

K.

2 (1)

1811.875 = .064.0

K+ C

K.

2 (2)

Lấy (1) – (2) 6.25 = .032.0

K

−

K = - 5.12 ×10-3

Thay K = - 5.12 ×10-3 vào (1) ta được C = - 4.67

BẢNG . Giá trị C và K theo P∆

STT P∆ C K

1 0.2 - 0.708 -5.17 ×10-4

2 0.4 - 0.16 - 1.3 ×10-4

3 0.6 - 4.67 - 5.12 ×10-3

3. Vẽ đồ thị

Đồ thị q∆

∆τ theo q khi p1= 0.2 at

Bảng số liệu

q 0.016 0.032

q∆∆τ 2678.75 2616.88

Trang 102


Đồ thị q∆


Bảng số liệu

q 0.016 0.032

q∆∆τ 2250.625 2006.875

Đồ thị q∆


Trang 103


Bảng số liệu

q 0.016 0.032

q∆∆τ 1818.125 1811.875

4. Nhận xét

Ưu điểm của máy lọc khung bản : Diện tích lọc lớn. Thiết kế linh hoạt, theo từng

module (diện tích lọc và vật liệu lọc có thể dễ dàng thay đổi). Dễ dàng chuyển đổi

từ phòng thí nghiệm sang quy mô sản xuất. Vận hành đơn giản, dễ dàng cho người

sử dụng. Kết quả lọc đáng tin cậy nếu sử dụng vải lọc hoặc giấy lọc tiêu chuẩn.

Chi chí bảo hành thấp. Sau khi lọc vẫn giữ nguyên tính chất của sản phẩm.

Trong đồ thị ta thấy đường nối các 1 đường thẳng có xu hướng giảm do trong

quá trình thực hành có sự sai số khi bấm thời gian và thể tích của mực nước cần

xác định sau khi lọc là không hoàn toàn chính xác nên số liệu chỉ mang tính tương

đối. Qua phương trình lọc ta thấy rằng khi tốc độ lọc không thay đổi áp suất lọc

biến thiên tuyến tính theo thời gian lọc

Khi áp suất càng tăng thì lượng nước lọc trên một đơn vị diện tích và lưu lượng

nước lọc cũng tăng theo.

Trang 104

Documents

báo cáo QTTB về quê.pdf