Báo cáo thí nghiệm quá trình và thiết bị CNTP I

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÁO CÁO THÍ NGHIỆM QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRONG CNTP I Họ và tên Bùi Kim Hoàn MSSV 20174708 Lớp KTTP02 Mục lục TÍNH TOÁN VẬN TỐC LẮNG CỦA HẠT TRONG MÔI TRƯỜNG LỎNG 2 XÁC ĐỊNH CÔNG NGHIỀN RIÊNG CỦA CÁC SẢN PHẨM THỰC PHẨM 6 THÍ NGHIỆM KHUẤY TRỘN CHẤT LỎNG Error Bookmark not defined 9 Trang TÍNH TOÁN VẬN TỐC LẮNG CỦA HẠT TRONG MÔI TRƯỜNG LỎNG I Mục đích thí nghiệm Khảo sát vận tốc lắng của hạt trong các môi trường lỏng I.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM BÁO CÁO THÍ NGHIỆM QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRONG CNTP I Họ tên: Bùi Kim Hoàn MSSV: 20174708 Lớp: KTTP02 Mục lục Trang TÍNH TỐN VẬN TỐC LẮNG CỦA HẠT TRONG MÔI TRƯỜNG LỎNG XÁC ĐỊNH CÔNG NGHIỀN RIÊNG CỦA CÁC SẢN PHẨM THỰC PHẨM THÍ NGHIỆM KHUẤY TRỘN CHẤT LỎNG Error! Bookmark not defined.9 TÍNH TỐN VẬN TỐC LẮNG CỦA HẠT TRONG MƠI TRƯỜNG LỎNG I Mục đích thí nghiệm: Khảo sát vận tốc lắng hạt môi trường lỏng II Cơ sở lý thuyết Trong sản xuất ngành cơng nghiệp hóa chất, cơng nghệ mơi trường phương pháp lắng sử dụng để tách chất rắn hạt lơ lửng khỏi môi trường lỏng hay khí Chẳng hạn tách bụi khỏi khơng khí, tách bùn từ nước thải,… Cho nên việc khảo sát nghiên cứu lắng hạt đóng vai trò quan trọng Trong này, ta tiến hành lắng hạt thủy tinh môi trường dầu ăn, dầu rửa bát, đo vận tốc lắng, tính tốn chuẩn số Reynolds, hệ số trở lực vận tốc lắng Trong mơi trường lỏng, trọng lực hạt hình cầu KS tính theo định luật Archimedes sau: KS=πd3 (ρ1 – ρ2)g (N) (1) Trong đó: ρ1: Khối lượng riêng hạt cầu (kg/m3) ρ2: Khối lượng riêng chất lỏng (kg/m3) g: Gia tốc trọng trường (m/s2) Khi hạt cầu rơi (lắng) với vận tốc u, chịu trở lực môi trường lỏng gây Trở lực phụ thuộc vào tính chất vật lý mơi trường lỏng (khối lượng riêng, độ nhớt), kích thước hình dáng vật thể phụ thuộc vận tốc rơi gia tốc trọng trường Trở lực S xác định theo công thức: S = ξFρ2u2 (N) Trong đó: ξ: Hệ số trở lực (2) F: Tiết diện hạt theo hướng chuyển động Đối với hạt hình cầu (2) trở thành: 𝜋 S = ξ d2ρ2 u2 (N) (3) Giả thuyết hạt hình cầu lắng với vận tốc khơng đổi Khi S = KS: 𝜋 𝜋 ξ d2 ρ2u2 = d3(ρ1 – ρ2)g (4) u= 4𝑔𝑑 (𝜌1− 𝜌2) (5) 3𝜌2.𝜉 Hệ số trở lực ξ hàm số Reynolds phụ thuộc vào tốc độ lắng, kích thước hạt, khối lượng riêng chất lỏng độ nhớt chất lỏng Sự phụ thuộc ξ = f(Re) xác định thực nghiệm sau: Re ≤ 0,2 0,2 < Re < 500 ξ= 24 𝑅𝑒 ξ= 18,5 𝑅𝑒 500 < Re < 15.104 ξ = 0,44 Re= 𝜌2.𝑢𝑑 µ (6) Trong đó: µ: độ nhớt động lực học chất lỏng (Pa.s) III Tiến hành thí nghiệm Tiến hành thí nghiệm mơi trường dầu rửa bát Hạt thủy tinh có đường kính d = 2mm Sau thả vào ống thủy tinh chứa chất lỏng có chiều cao h = 21,5cm Đo thời gian rơi hạt thủy tinh t (s) Các bước tiến hành: Bước 1: Xác định khối lượng hạt thủy tinh cân điện tử m1 = 0,2 (g) = 2.10-4 (kg) Bước 2: Xác định khối lượng dầu rửa bát cân điện tử: m2 = 234,9 (g) = 0,2349 (kg) Bước 3: Tiến hành lắng hạt thủy tinh, đo thời gian lắng đồng hồ bấm t (s) Lặp lại thí nghiệm lần IV Kết thí nghiệm Bảng số liệu đo được: Lần Lần Lần Lần Lần Trung bình Thời gian lắng t (s) 33,40 32,34 32,55 34,10 31,10 32,70 Vận tốc lắng thực tế utt (m/s) 6,44.10-3 6,65.10-3 6,61.10-3 6,30.10-3 6,91.10-3 6,58.10-3 Khối lượng riêng hạt thủy tinh: ρ1 = mhạt/Vhạt = 𝑚 𝜋𝑅 =4 m 𝑑 𝜋( )3 Vận tốc lắng lý thuyết u (m/s) 0,032 0,032 0,032 0,031 0,033 0,032 =4 2.10 −4 𝜋( 0,002 ) = 47746,48 (kg/m3) Khối lượng riêng dầu rửa bát: ρ2 = mdầu rửa bát/Vdầu rửa bát = 0,2349 0,00025 = 939,6 (kg/m3) Xác định vận tốc lắng thực: utt = h/t đổi với lần thí nghiệm Với chiều cao cột chất lỏng đo h = 21,5cm Chuẩn số Reynolds: Re= 𝜌2.𝑢𝑑 µ = 939,6.6,58.10 −3 0,002 0,65 = 0,019 , độ nhớt dầu rửa bát là: µdầu = 650 (cP) = 0,65 (Pa.s) Hệ số trở lực theo (6) là: ξ = Vận tốc lắng lý thuyết: u = 24 𝑅𝑒 = 24 0,019 = 1263,16 4𝑔𝑑 (𝜌1− 𝜌2) 3𝜌2.𝜉 = 4.9,8.0,002.(47746,48− 939,6) 3.939,6.1263,16 = 0,032 (m/s), với gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s2 Nhận xét: Theo số liệu thu được, ta thấy vận tốc lắng thực tế chậm nhiều so với vận tốc lắng lý thuyết Có sai khác yếu tố thời gian đo độ lắng bị sai lệch, nhiệt độ phòng làm ảnh hưởng đến độ nhớt chất lỏng hay khối lượng riêng hạt thủy tinh tính cơng thức mang tính tương đối, khơng xác XÁC ĐỊNH CƠNG NGHIỀN RIÊNG CỦA CÁC SẢN PHẨM THỰC PHẨM I Mục đích thí nghiệm: Xác định công nghiền riêng gạo II Thiết bị nguyên lý hoạt động Nguyên lí hoạt động máy nghiền búa: Khi nguyên liệu cấp vào cửa nạp liệu vào bên bị va đập cánh búa thành máy Khi nguyên liệu bị biến dạng vỡ nhỏ Nguyên liệu tiếp tục bị làm nhỏ va đập kích thước chúng nhỏ lỗ lưới tự lọt thiết bị hút Các hạt có kích thước lớn tiếp tục bị nghiền nhỏ tới lọt qua lỗ lưới Để nghiền nguyên liệu động búa quay phải lớn công làm biến dạng để phá vỡ vật liệu Sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy nghiền búa: Vỏ máy Sản phẩm vào Roto Trục quay Sản phẩm Ổ bi Phếu cấp liệu Lưới Cánh búa Hàm nghiền Puli truyền động đai thang III Tiến hành thí nghiệm Làm thí nghiệm nghiền gạo, tiến hành lấy số liệu Bảng thông số công suất máy theo thời gian: Thời gian (s) Công suất (W) 00,00 264 21,05 267 90,00 290 Công suất chạy không tải 21,05s: P0 = 267 – 264 = (W) Bảng thông số vật liệu: Vật liệu Khối lượng (g) Cốc đong - Khối lượng không đựng gạo: 290,7 - Khối lượng cốc gạo sau nghiền: 704,5 Gạo - Trước nghiền: 419,2 - Sau nghiền: 704,5 – 290,7 = 413,8 Sàng - Kích thước 0,1mm: 247,4 - Kích thước 0,2mm: 251,7 Bảng số liệu: Vật liệu Gạo Khối lượng sản phẩm lại sau rây (g) (Ban đầu: 413,8g) Kích thước lỗ rây (mm) Thời gian nghiền T (giây) 267,1 0,1 146,9 0,2 90 Công nghiền riêng (Wh/kg) Số đồng hồ Lúc bắt đầu Lúc nghiền nghiền xong Ađầu Acuối (Wh) (Wh) 264.0,025 = 6,6 290.0,025 = 7,25 48,9 59,7 Qua lỗ sàng 0,1mm lần đầu khối lượng vật liệu cịn lại 267,1 (g), suy khối lượng gạo lọt qua lỗ sàng 0,1mm là: 413,8 – 267,1 = 146,7 (g) Tiếp tục cho qua lỗ sàng 0,2mm khối lượng vật liệu cịn lại 146,9 (g), suy khối lượng gạo lọt qua lỗ sàng 0,2mm là: 267,1 – 146,9 = 120,2 (g) Tính tốn cơng nghiền riêng - Cơng có ích: Acó ích = A – A0 = (7,25 – 6,6) – 3.0,025 = 0,575(Wh) Trong đó: A = Acuối – Ađầu: Cơng nghiền có tải thời gian nghiền T (Wh) A0 = P0T: Công chạy không tải ứng với thời gian nghiền T (Wh) - Công nghiền riêng gạo tính bằng: Ariêng = Acó ích/mgạo Cơng nghiền riêng cơng có ích để nghiền 1kg vật liệu Đối với hạt có kích thước 0,1mm ta có: Ariêng = Đối với hạt có kích thước 0,2mm ta có: Ariêng = 7,175 0,1467 7,175 0,1202 = 48,9 (Wh/kg) = 59,7 (Wh/kg) IV Đồ thị biểu diễn mối quan hệ cơng nghiền riêng kích thước lỗ lưới sàng Công nghiền riêng (Wh/kg) 70 60 50 40 30 20 10 0.1 0.2 Kích thước lỗ sàng (mm) KHUẤY TRƠN CHẤT LỎNG I Mục đích thí nghiệm: Khảo sát q trình hịa tan chất tan mơi trường lỏng thiết bị khuấy trộn II Thiết bị nguyên lý hoạt động máy khuấy Sơ đồ nguyên lý thiết bị khuấy trộn: Bảng điều khiển Màn hình hiển thị thơng số Động Set Start/Stop Cơng tắc Phím mũi tên Hộp giảm tốc Nối trục Thùng đựng nguyên liệu Cánh khuấy Dung dịch khuấy trộn Nguyên lý hoạt động Thiết bị khuấy sử dụng thí nghiệm có cánh khuấy kiểu mái chèo Khi thiết bị hoạt động, cánh khuấy quay, cấu tạo cánh khuấy kiểu mái chèo nên chất lỏng bên thùng khuấy chuyển động dọc trục Các phần tử bên thùng khuấy có xu hướng chuyển động theo phương từ tâm chất lỏng theo hướng bán kính đến thành thùng khuấy Theo nguyên lí vậy, phần tử liên tục di chuyển làm cho tăng khả hòa tan lẫn vào hỗn hợp hai chất Cụ thể đường hòa tan lẫn vào nước 3 Cách vận hành thiết bị Bước 1: Bật công tắc nguồn Bước 2: Nhấn nút ‘’Set’’ lần để thiết lập thời gian khuấy Thời gian: 00 – 99 (phút) Khi đèn hình hiển thị thời gian nhấp nháy điều chỉnh nút mũi tên lên, xuống Bước 3: Nhấn nút ‘’Set’’ lần để thiết lập chế độ chạy “H”: Đếm thời gian khuấy chạy xuôi “L”: Đếm thời gian khuấy chạy ngược Đèn hình hiển thị nhấp nháy điều chỉnh nút mũi tên lên, xuống bảng điều khiển Bước 4: Nhấn nút ‘’Set’’ lần thiết lập tốc độ cánh khuấy Khi đèn hiển thị nhấp nháy điều chỉnh nút mũi tên lên, xuống bảng điều khiển Bước 5: Nhấn nút ‘’Set’’ lần để hồn thành cài đặt thơng số Bước 6: Nhấn nút ‘’Start/Stop’’ để thiết bị hoạt động Chú ý: Trong lúc thiết bị vận hành nhấn nút ‘’Start/Stop’’ để dừng thiết bị để thiết lập lại thơng số III Tiến hành thí nghiệm Số TT Số vòng quay cánh khuấy (vịng/phút) 70 65 55 50 25 Cơng suất (W) Euk logEuk Rek logRek 6,0 5,0 4,5 4,0 1,5 188,42 196,11 291,34 344,68 1034,05 2,28 2,29 2,46 2,54 3,01 17284,1 16049,6 13580,4 12345,8 6172,9 4,24 4,21 4,13 4,09 3,79 m logC 28 − C 2,15.109 Trong chuẩn số xác định sau: Chuẩn số Ơ – le: Euk = 𝑁 𝜌 𝑛 3𝑑5 Chuẩn số Reynolds: Rek = 𝜌𝑛 𝑑 µ Trong đó: N: Cơng suất (W) n: Số vịng quay cánh khuấy (vịng/s) d: Đường kính cánh khuấy (m) Trong d = 11,5cm = 0,115m ρ: Khối lượng riêng chất lỏng (kg/m3) Trong nước ρH2O= 997kg/m3 µ: Độ nhớt chất lỏng (N.s/m2) Trong µH2O = 8,9.10-4 (N.s/m2) Trên hệ trục logEuk – logRek qua điểm ta vẽ đường thẳng: 3.5 logEuk 2.5 logEuk = 1.5 28 − logRek 0.5 logRek 3.75 3.8 3.85 3.9 3.95 4.05 4.1 4.15 4.2 4.25 4.3 Kết đo nồng độ Brix * Tốc độ cánh khuấy hiển thị hình 04 ứng với 65 vịng/phút Thời gian khuấy t (phút) Nồng độ Brix (Bx) 6,5 10,5 12,5 13,5 15 15,5 16 10 16,1 16,3 16,3 * Tốc độ cánh khuấy hiển thị hình 02 ứng với 50 vòng/phút Thời gian khuấy t (phút) Nồng độ Brix 10 11 12 13 13,5 15 15,3 16 16,3 16,3 (Bx) 10 11 12 13 Đồ thị biểu diễn quan hệ nồng độ Brix thời gian khuấy 18 Bx 16 14 12 10 65 vòng/phút 50 vòng/phút 2 10 11 12 13 Thời gian (phút) - Nhận xét: + Nồng độ Brix hàm lượng đường có dung dịch nước Tức độ Brix lớn nồng độ đường nước lớn, hay độ hòa tan đường nước nhiều + Ban đầu đường trạng thái rắn, đổ vào nước chúng bắt đầu hòa tan vào nước, làm nồng độ đường nước tăng dần lên đến giá trị bão hịa tức đường hịa tan hết vào nước + Khi cánh khuấy quay với vận tốc 65 vịng/phút đường cần khoảng thời gian 10 phút để hịa tan hồn tồn Cịn cánh khuấy 50 vịng/phút cần tới 13 phút để đường hịa tan hồn tồn Có nghĩa cánh khuấy quay với vận tốc lớn làm đường hịa tan nhanh quay với vận tốc lớn phần tử nước đường thùng khuấy chuyển động nhanh, làm cho chúng va chạm cọ sát với ‘’tích cực’’ làm tăng khả hòa tan + Khi vận tốc cánh khuấy lớn tăng độ hịa tan mặt khác cơng suất máy tăng theo gây tốn điện nên cần chọn tốc độ quay phù hợp + Trên đồ thị biểu diễn quan hệ nồng độ Bx thời gian khuấy ta thấy đồ thị nằm cao tiêu tốn công suất lớn  ... Lư? ?i Cánh búa Hàm nghiền Puli truyền động đai thang III Tiến hành thí nghiệm Làm thí nghiệm nghiền gạo, tiến hành lấy số liệu Bảng thông số công suất máy theo th? ?i gian: Th? ?i gian (s) Công suất... (Pa.s) III Tiến hành thí nghiệm Tiến hành thí nghiệm m? ?i trường dầu rửa bát Hạt thủy tinh có đường kính d = 2mm Sau thả vào ống thủy tinh chứa chất lỏng có chiều cao h = 21,5cm Đo th? ?i gian r? ?i hạt... LỎNG I Mục đích thí nghiệm: Khảo sát q trình hịa tan chất tan m? ?i trường lỏng thiết bị khuấy trộn II Thiết bị nguyên lý hoạt động máy khuấy Sơ đồ nguyên lý thiết bị khuấy trộn: Bảng ? ?i? ??u khiển