BÁO cáo THÍ NGHIỆM bộ môn QUÁ TRÌNH và THIẾT bị CNTP III đánh giá được hiệu quả của phương pháp sấy bơm nhiệt

`` TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CNSH & CNTP ******* BÁO CÁO THÍ NGHIỆM BỘ MƠN Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CNTP III Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Thanh Hương CN Nguyễn Ngọc Viễn ThS Phan Minh Thụy Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Đức MSSV: 20190432 Mã học phần: BF3533 Mã lớp thí nghiệm: 710472 Lớp: KTTP04 – K64 Hà Nội - 2022 `` BÀI: SẤY BƠM NHIỆT I II Mục đích thí nghiệm Củng cố kiến thức trình sấy bơm nhiệt Hiểu quy trình nguyên lý hoạt động hệ thống bơm nhiệt Biết cách vận hành hệ thống thiết bị sấy bơm nhiệt Đánh giá hiệu phương pháp sấy bơm nhiệt Thiết bị nguyên lý hoạt động Phần Chuẩn bị thí nghiệm Kiểm tra khả làm việc cảm biến nhiệt độ, đầu đo nhiệt ẩm, điều khiển lập trình PLC Khảo sát hệ thống đường ống gas Kiểm tra hệ thống đường ống tuần hồn khơng khí máy sấy Chuẩn bị bàn giao cân điện tử, cáp nối PC, Sơ chế chuẩn bị cà rốt: nạo vỏ, cắt đầu, nạo miếng nhỏ đồ dày không 5mm Phần Thiết lập hệ thống - Lắp nhiệt kế đầu đo vào máy sấy - Kết nối cảm biến nhiệt độ: PT100 vào điều khiển PLC - Kết nối PLC với PC thông qua cáp nối Phần Tiến hành thí nghiệm - Chạy thử nghiệm hệ thống thơng qua hình điều khiển PC Cân vật liệu sấy: Miến Đưa vật liệu sấy vào tủ sấy chạy tủ sấy chế độ xác định Tiền hành quan sát Sau 10 phút lấy vật liệu cân ghi số liệu khối lượng thị cân điện tử số liệu nhiệt ẩm đầu vào đầu buồng sấy hiển thị hình điều khiển giám sát PC `` - Tiến hành nghiệm đến khối lượng vật liệu khơng đổi Phần Kết thúc thí nghiệm - Tổng hợp số liệu để xử lý Tạm dừng ngắt kết nối từ cảm biến đến PLC PC Tháo cảm biến Bàn giao lại thiết bị dụng cụ thí nghiêm III Bảng số liệu thí nghiệm kết tính tốn: STT lần đo Bảng số liệu thí nghiệm Thời gian Nhiệt độ t (ph) buồng sấy (0C) Khối lượng (g) Kết tính tốn Lượng ẩm bay Lượng ẩm VLS Wi (g) W’ (g) Độ ẩm VLS Tốc độ W (%) sấy dW Fd (g/ph) 55 116,8 51,5 44,09 15 55 108,7 8,1 43,4 39,93 0,54 30 55 96,8 11,9 31,5 32,54 0,79 45 55 87,2 9,6 21,9 25,11 0,64 60 55 77,9 9,3 12,6 16,17 0,62 75 55 71,3 6,6 8,42 0,44 90 55 67,8 3,5 2,5 3,69 0,23 105 55 65,3 2,5 0 0,17 120 55 65,3 0 0 `` 10 135 55 65,3 0 0 IV Báo cáo: Đồ thị đường cong sấy: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc độ ẩm VLS vào thời gian sấy 50 45 40 Độ ẩm VLS (%) 35 30 25 20 15 10 0 15 30 45 60 Thời gian sấy (phút)  Nhận xét: Độ ẩm vật liệu giảm dần theo thời gian Đồ thị đường cong tốc độ sấy: 75 90 105 `` Đồ thị tốc độ sấy biểu diễn phụ thuộc tốc độ sấy vào độ ẩm vật liệu sấy 0.9 0.8 Tốc độ sấy (g/phút) 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 10 15 20 25 30 Độ ẩm VLS (%)  Nhận xét: Độ ẩm nhiều, tốc độ sấy nhanh ngược lại Đồ thị có hình dạng phức tạp 35 40 45 `` BF3015: THÍ NGHIỆM SẤY ĐỐI LƯU TUẦN HỒN KHÍ THẢI I Lý thuyết: Sấy trình tách phần hay phần lớn lượng ẩm có vật ẩm Q trình sấy phức tạp khơng ổn định, đồng thời xảy nhiều trình trình truyền nhiệt từ tác nhân sấy cho vật sấy, dẫn nhiệt vật sấy, bay ẩm, dẫn ẩm từ bề mặt vật sấy, truyền ẩm từ bề mặt vật sấy vào mơi trường sấy Các q trình tuân theo trình truyền ẩm Trong trình sấy, độ ẩm vật sấy liên tục thay đổi theo hướng giảm dần chia làm giai đoạn: - Giai đoạn đầu: giai đoạn nung nóng vật sấy đến nhiệt độ bay ẩm - Giai đoạn thứ (giai đoạn có tốc độ sấy không đổi): chủ yếu làm bay nước tự vật sấy Hơi bay lên từ bề mặt vật sấy nước bão hồ, nhiệt hố nhiệt hoá nước tự - Giai đoạn thứ hai (giai đoạn tốc độ sấy giảm dần): ẩm bên truyền bề mặt vật sấy nhỏ lượng ẩm bốc bề mặt vật liệu Giai đoạn kéo dài tới vật sấy đạt tới độ ẩm cân Đường cong sấy: Đường cong biểu diễn thay đổi độ ẩm vật sấy theo thời gian sấy gọi đường cong sấy: w = f(t) Đồ thị hàm f(t) phụ thuộc vào nhiều yếu tố dạng liên kết nước vật sấy, hình dáng, kích thước đặc tính vật sấy, phương pháp chế độ sấy, nhiên chúng có dạng chung minh hoạ hình Đường cong tốc độ sấy: Đường cong tốc độ sấy biểu diễn quan hệ tốc độ sấy hàm ẩm vật sấy, thu cách đạo hàm đường cong sấy theo thời gian: dw/dt = f(w) Hình minh hoạ dạng đường cong tốc độ sấy Trong giai đoạn sấy thứ nhất, tốc độ sấy không đổi nên đồ thị hàm f(w) đoạn thẳng AB song song với trục hoành Đoạn biểu diễn giai đoạn thứ hai trình sấy có hình dạng phức tạp, phụ thuộc vào cấu trúc vật liệu sấy dạng liên kết ẩm với vật chất khô vật sấy `` w wA dw/dt A B A wB wA B w B t0 t1 Hình Đường cong sấy t wc wđ w Hình Đường cong tốc độ sấy II Mục đích thí nghiệm: - Làm quen nắm vững quy trình vận hành thiết bị thí nghiệm sấy đối lưu có tuần hồn khí thải - Xác định quan hệ độ ẩm vật liệu với thời gian sấy (đường cong sấy) - Xác định quan hệ tốc độ sấy độ ẩm vật liệu (đường cong tốc độ sấy) III Sơ đồ thí nghiệm nguyên lý làm việc thiết bị thí nghiệm: `` Cân 5.Quạt Bích nối Vật liệu sấy Cửa thải TNS 10 Giá đỡ Buồng sấy Caloriphe 11 Atomat tổng Cửa lấy KK Tủ điều khiẻn 12 Công tắc điều khiển Nguyên tắc làm việc: Khơng khí bên ngồi quạt hút qua cửa đun nóng caloriphe điện Khống chế nhiệt độ khơng khí nhờ hệ thống nhiệt xúc Vật liệu ẩm xếp vào khay đặt khung buồng sấy Khung treo đĩa cân Quan sát thay đổi khối lượng vật liệu sấy kim cân Điều chỉnh lượng khơng khí thải nhờ cửa có chắn IV Trình tự thí nghiệm: - Bước Cân vật liệu cần sấy (rau, củ, quả) - Bước Quan sát kiểm tra hệ thống thí nghiệm theo sơ đồ - Bước Mở quạt đóng cầu giao nguồn nhiệt để tăng nhiệt cho caloriphe - Bước Đợi đến nhiệt độ sấy (tác nhân sấy) ổn định (sấy nhiệt độ định điều chỉnh nhiệt xúc) cho vật liệu vào đọc số cân - Bước Đọc ghi lại số cân phút lần để biết lượng ẩm bốc Tiến hành số cân khơng thay đổi sau lần đo ngừng thí nghiệm - Bước Ngắt cầu dao calorife, đợi 10 phút tắt quạt Lấy vật liệu sấy quan sát cân vật liệu Ghi số liệu thu báo cáo với người hướng dẫn - Bước Dọn dẹp nơi thí nghiệm trước V Tính tốn Lượng ẩm ban đầu có vật liệu: g = G - Gk (g) `` Trong đó: Gư - Khối lượng vật liệu ướt, g Gk- Khối lượng vật liệu khô tuyệt đối, g Lượng ẩm bay hơi: Wi= Gi - Gi-1, (g) Gi , Gi-1: Là khối lượng vật liệu ứng với thời gian i i-1 Lượng ẩm chứa vật liệu: W’ = g - ∑Wi, (g) Độ ẩm vật liệu: W = W’.100 / Gư , (%) VI Bảng số liệu thí nghiệm kết tính tốn: STT lần đo Bảng số liệu thí nghiệm Thời gian t(ph) Nhiệt độ buồng sấy (0C) Số cân G (g) Kết tính toán Lượng ẩm bay Wi (g) Lượng ẩm vật liệu sấy Độ ẩm vật liệu sấy W (%) W’ (g) Tốc độsấy dW Fd (g/ph) 80 3500 350 58,3 80 3500 350 58,3 70 10 80 3450 50 300 54,5 60 15 80 3405 45 255 50.5 51 20 80 3365 40 215 46,2 43 25 80 3325 40 175 41,2 35 30 80 3290 35 140 35,9 28 35 80 3260 30 110 30,6 22 40 80 3235 25 85 25,4 17 `` 10 45 80 3215 20 65 20,6 13 11 50 80 3195 20 45 15,25 12 55 80 3182 13 32 11,3 6,4 13 60 80 3172 10 22 8,1 4,4 14 65 80 3165 15 5,7 15 70 80 3160 10 3,8 16 75 80 3155 5 2,0 17 80 80 3150 0 18 85 80 3150 0 0 VII Báo cáo: Đồ thị đường cong sấy: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc độ ẩm vật liệu sấy vào thời gian sấy Độ ẩm VLS (%) 70 60 50 40 30 20 10 0 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Thời gian sấy (phút) Nhận xét: Độ ẩm vật liệu sấy giảm dần theo thời gian Đồ thị đường cong tốc độ sấy: 55 60 65 70 75 80 85 `` Đồ thị đường cong tốc độ sấy 80 Tốc độ sấy (g/phút) 70 60 50 40 30 20 10 0 10 15 20 25 30 35 40 45 Độ ẩm VLS (%) Nhận xét: Độ ẩm nhiều tốc độ sấy nhanh ngược lại 50 55 60 `` CHƯNG LUYỆN LIÊN TỤC I Cơ sở lý thuyết Chưng luyện trình tách hỗn hợp lỏng thành cấu tử riêng biệt dựa sở độ bay khác cấu tử hỗn hợp Quá trình chưng luyện tiến hành thiết bị loại tháp chop, tháp đĩa tháp đệm Khi làm việc, từ lên tiếp xúc với chất lỏng chảy từ xuống ngưng tụ lại cấu tử khó bay nhiều hơn, nhiệt tỏa trình ngưng tụ làm bay lượng cấu tử dễ bay nhiều Vì vậy, lặp lại nhiều lần bốc ngưng tụ thế, giàu cấu tử dễ bay hơi, cịn lỏng giàu cấu tử khó bay Nói cách khác, với chiều cao tháp thích hợp (số đĩa tương ứng), cuối đỉnh tháp ta thu sản phẩm có nồng độ cấu tử dễ bay cao đáy tháp ta thu sản phẩm giàu cấu tử khó bay Nồng độ cấu tử thay đổi theo chiều cao tháp nhiệt độ sơi thảy đổi theo chiều cao tháp tương ứng với thay đổi nồng độ II Mục đích thí nghiệm Làm quen với hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp chóp Nguyên cứu chế độ làm việc tháp, tính cân vật liệu tháp Xác định số bậc thay đổi nồng độ (số đĩa lý thuyết) hiệu suất tháp III Tiến trình thí nghiệm III.1 Thiết bị thí nghiệm Hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp chóp với đặc tính kỹ thuật sau: Đường kính tháp D = 120 mm Số đĩa tháp đoạn luyện N1 = Số đĩa tháp đoạn chưng N2 = Mỗi đĩa có chóp, ống chảy chuyền nằm tháp III.2 Quy trình thí nghiệm III.2.1 Kiểm tra Hệ thống thiết bị thí nghiệm theo sơ đồ Các dụng cụ đo: nhiệt kế, rượu kế, lưu lượng kế, bình chứa Đóng vác van V2, V4, V5, V7, V8, V9,V12, V13, V14 Mở van V1, V3, V6, V7 Chú ý bình gia nhiệt phải có lượng hỗn hợp lỏng định `` III.2.2 Chuẩn bị Nguyên liệu đầu ( có nồng độ theo yêu cầu) Mở van V2,V3 để lấy nước vào thùng phối trộn 1, sau pha cồn theo tỉ lệ Bật bơm 2, bơm đầy nguyên liệu đầu vào bình cao vị Chạy hệ thống gia nhiệt đáy tháp (Chú ý bình gia nhiệt phải có lượng hỗn hợp lỏng định.) Đặt nhiệt độ 1000C Mở van V4 cho nước vào hệ thống thiết bị ngưng tụ(khống chế độ mở van cho nước sau thiết bị ngưng tụ nhiệt độ 450C) III.2.3 Vận hành Chạy hệ thống gia nhiệt nguyên liệu đầu (căn vào nồng độ dung dịch đầu vào xác định nhiệt độ sôi dung dịch, đặt nhiệt độ đun nóng controler giá trị nhỏ nhiệt độ sôi dung dịch độ) Mở van nguyên liệu đầu V10 với lưu lượng F vào tháp ( Có thể khống chế qua van V10 van V12, V9) Đợi cho sản phẩm đỉnh xuất bắt đầu khống chế lượng hồi lưu ứng với giá trị R (chỉ số hồi lưu) định (lúc đầu cho hồi lưu toàn sản phẩm đỉnh để nhanh đạt nồng độ sản phẩm đỉnh theo yêu cầu, quan sát nhiệt độ sản phẩm đỉnh để biết nồng độ, nhiệt độ đỉnh đạt yêu cầu tiến hành lấy mẫu kiểm tra nồng độ) III.2.4 Lấy số liệu Khi tất thông số ổn định, tiến hành đo: Lượng nồng độ nguyên liệu đầu F, Xf (đo lần lấy trung bình) Nồng độ sản phẩm đỉnh xp (đo lần lấy trung bình) Nồng độ sản phẩm đáy Xf (đo lần lấy trung bình) Chỉ số hồi lưu (đo lần lấy trung bình) Nhiệt độ đỉnh, đáy, đĩa tiếp liệu Sau đa lấy xong số liệu dừng thí nghiệm theo thứ tự sau: Tắt gia nhiệt nguyên liệu đầu, đóng van V10 ngừng cung cấp nguyên liệu đầu Ngừng gia nhiệt đáy tháp Đóng van V3, V4 Ghi số liệu vào nhật ký thí nghiệm, báo cáo với cán hướng dẫn, làm vệ sinh nơi thí nghiệm trước IV Số liệu thí nghiệm `` Bảng kết thí nghiệm TT Nồng độ Nồng độ Nồng độ Lưu Chỉ số hồi Lưu lượng sản phẩm sản phẩm hỗn hợp lượng lưu, R hồi lưu đỉnh, %V đáy, %V đầu, %V hỗn hợp (l/h) đầu, l/phút 88 10 3,5 95 10 3,5 98 10 3,5 94 10 3,5 Trun g bình V Hướng dẫn xử lý số liệu thí nghiệm chưng luyện Quy đổi nồng độ Bảng quy đổi nồng độ thể tích – nồng độ khối lượng ethanol %V 10 20 30 40 50 60 70 80 90 %M 7.98 16.16 24.54 33.24 42.37 52.03 62.34 73.45 85.65 Quy đổi nồng độ phần khối lượng – nồng độ phần mol aP = 85,65 + 100−85,65 (94 – 90 ) 100−90 = 91,39 % aW = 7,98 + (10 - 1) 16,16−7,98 =15,34 % 20−10 `` aF = 7,98 + (20 - 10) 16,16−7,98 =16,16 % 20−10 xF = aF/ M A a F / M A +(1−a F )/ M B = 16,16 % /46 16,16 % /46+ ( 1−16 % 16 ) /18 = 0,0701 xP = a P /M A a P / M A +(1−a P) /M B = 91,39 % /46 91,39 % / 46+(1−91,39 %)/18 = 0,806 xW = aW /M A aW /M A +(1−aW )/M B = 15,34 %/46 15,34 % /46+ ( 1−15,34 % ) /18 = 0,0662 Tính toán cân vật liệu tháp: F.xF = W.xw +P.xP (1) Trong đó: F: Lượng hỗn hợp đầu cho vào tháp (Kmol/s) W: Lượng sản phẩm đáy (Kmol/s) P: Lượng sản phẩm đỉnh (Kmol/s) xF, xW, xP: Nồng độ phần mol cấu tử dễ bay hỗn hợp đầu, đáy đỉnh tháp Ta có: F = W + P (2) Thay (2) vào (1) ta có: (W + P) xF = W.xW + P.xP  P.(xP – xF) = W.(xF – xW) P W  x −x = x −x F W P F Chứng minh tương tự, ta cân vật liệu tháp: P W F = = x F −xW x P −x F x P −x W P W F  0,0701−0,0662 = 0,806−0,0701 = 0,806−0,0662 P W F = = 0,0039 0,7359 0,7398 `` Xác định số bậc thay đổi nồng độ - Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn luyện: Rx y = R +1 x+ R +1 x p x X 3.5  y= 3.5+1 x + 3.5+ 0,806  y= x+ 0,023 - Phương trình làm việc đoạn chưng : Ta có: F 0,7398 f = P = 0,0039 = 189,7 (lượng hỗn hợp đầu tính theo đơn vị sản phẩm đỉnh Kmol/Kmol) f +Rx xW ( f −1) y = R +1 x− R +1 x x 189.7+3,5 x –  y= 3,5+1 0,0662.(189,7−1) 3,5+1  y=42,93 x−2,78 Xác định số đĩa lý thuyết phương pháp đồ thị Mc Cabe Thiele: `` Số đĩa lý thuyết: n¿ =¿3 Hiệu suất tháp: H= n¿ = 100 %=23,08 % ntt 13 Nhận xét kết thí nghiệm - Nồng độ sản phẩm đỉnh thu cao nên hiệu suất chưng luyện tháp tương đối cao - Theo lí thuyết, số đĩa tháp đoạn luyện 2, số đĩa tháp đoạn chưng Nhưng thực tế cần đĩa tháp đoạn luyện đĩa tháp đoạn chưng Số lượng đĩa thực tế tăng nhiều so với lí thuyết `` ... BÀI: SẤY BƠM NHIỆT I II Mục đích thí nghiệm Củng cố kiến thức trình sấy bơm nhiệt Hiểu quy trình nguyên lý hoạt động hệ thống bơm nhiệt Biết cách vận hành hệ thống thiết bị sấy bơm nhiệt Đánh giá. .. bơm nhiệt Đánh giá hiệu phương pháp sấy bơm nhiệt Thiết bị nguyên lý hoạt động Phần Chuẩn bị thí nghiệm Kiểm tra khả làm việc cảm biến nhiệt độ, đầu đo nhiệt ẩm, điều khiển lập trình PLC Khảo sát... xảy nhiều trình trình truyền nhiệt từ tác nhân sấy cho vật sấy, dẫn nhiệt vật sấy, bay ẩm, dẫn ẩm từ bề mặt vật sấy, truyền ẩm từ bề mặt vật sấy vào môi trường sấy Các trình tuân theo trình truyền