PHÚC TRÌNH THÍ NGHIỆM QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ: THỜI GIAN LƯU

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC PHÚC TRÌNH THÍ NGHIỆM QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ BÀI THỜI GIAN LƯU So sánh giữa hàm phân bố thời gian lưu lý thuyết và thực nghiệm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC  PHÚC TRÌNH THÍ NGHIỆM Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ BÀI : THỜI GIAN LƯU CBHD: Sinh viên: MSSV: Nhóm: Ngày nộp : 2x/05/2022 Bài THỜI GIAN LƯU I KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM THƠ Hệ bình : t(phút) 0,5 1,5 D 0.027 0.027 2,5 3,5 4,5 5,5 0.031 0.023 0.019 0.029 0.018 0.027 0.022 0.009 0.019 1,5 2,5 3,5 4,5 6,5 0.02 0.011 0.007 6,5 t(phút) 7,5 D 0.010 Hệ hai bình : t(phút) 0,5 D 0.003 0.003 t(phút) 7,5 D 0.020 0.009 5,5 0.015 0.005 0.010 0.013 0.014 0.012 0.010 0.009 0.019 8,5 9,5 10,5 11 12 10 11,5 0.016 0.008 0.011 5,5 12,5 0.011 0.012 0.012 0.010 0.011 0.007 0.007 0.012 0.009 1,5 2,5 3,5 0.007 0.006 0.001 0.004 0.014 0.003 0.015 0.011 0.016 0.008 0.012 0.006 0.011 8,5 9,5 10 11 12,5 13 0.016 0.009 0.012 0.008 0.009 0.023 0.015 0.010 0.011 0.005 Hệ ba bình : t(phút) 0,5 D 0.001 t(phút) 7,5 D 0.014 10,5 4,5 11,5 12 0.006 0.009 0.008 6,5 13,5 14 t(giây) 14,5 D 0.016 15 15,5 16 0.008 0.002 0.006 16,5 17 17,5 0.019 0.005 0.005 II KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 1) Hệ bình : a) Các thơng số, cơng thức tính tốn : • Thực tế: Độ hấp thụ cực đại: Do: 0,034 • Thời gian lưu trung bình: t = Dt D i i i = t t • Thời gian thu gọn: • Độ đo phân bố thời gian lưu: E = • Lý thuyết: Lưu lượng nước chảy vào bình : v = 0,4 (lít/phút) = 0,4.10 -3 (m3/phút) • • • • Thể tích bình khuấy V = d2 h= D D0  0,142 0,12 = 0,00185 (m3) 4 V 0,00185 = 4,618 (phút) Thời gian lưu lý thuyết :  = = v 0,0004 t = Thời gian thu gọn:  − Độ đo phân bố thời gian lưu: E = e b) Bảng số liệu : TT t(phút) D 0.5 0.027 0.027 θ = t/ t ̅ TT 0.794 0.151 11 5.5 0.011 0.324 1.656 0.794 0.301 12 0.023 0.676 1.806 D/D0 t(phút) D D/D0 θ = t/ t ̅ 1.5 0.031 0.912 0.452 13 6.5 0.011 0.324 1.957 0.023 0.676 0.602 14 0.007 0.206 2.108 2.5 0.019 0.559 0.753 15 7.5 0.010 0.294 2.258 0.029 0.853 0.903 16 3.5 0.018 0.529 1.054 17 0.027 0.794 1.204 18 4.5 0.022 0.647 1.355 19 10 0.009 0.265 1.505 20 c) Đồ thị: Thiết lập đồ thị D/D0 = f(θ), cho trường hợp lý thuyết thực nghiệm Đồ thị D/D0 = f(θ) hệ bình khuấy 2) Hệ hai bình mắc nối tiếp : a) Các thơng số, cơng thức tính tốn : • Thực tế Độ hấp thụ cực đại: Do: 0,017 • Thời gian lưu trung bình: t = Dt D i i i = t t • Thời gian thu gọn: • Độ đo phân bố thời gian lưu: E = • Lý thuyết Lưu lượng nước chảy vào bình : v = 0,4 (lít/phút) = 0,4.10 -3 (m3/phút) • Thể tích bình khuấy: • Thời gian lưu lý thuyết: • Thời gian thu gọn: = V = D D0 d2 h =  0,142 0,12 = 0,00369 (m3) 4 V 0,00369 = = = 9,24 (phút) v 0,0004 t  n ( n ) E = e− n = 4 e−2 ( n − 1)! n −1 • Độ đo phân bố thời gian lưu b) Bảng số liệu : TT t(phút) D D/D0 θ = t/ t ̅ TT t(phút) D D/D0 θ = t/ t ̅ 0.5 0.003 0.176 0.075 16 0.009 0.529 1.201 0.003 0.176 0.150 17 8.5 0.011 0.647 1.277 1.5 0.015 0.882 0.225 18 0.012 0.706 1.352 0.005 0.294 0.300 19 9.5 0.012 0.706 1.427 2.5 0.01 0.588 0.375 20 10 0.01 0.588 1.502 0.013 0.765 0.451 21 10.5 0.011 0.647 1.577 3.5 0.014 0.824 0.526 22 11 0.007 0.412 1.652 0.012 0.706 0.601 23 11.5 0.007 0.412 1.727 4.5 0.01 0.588 0.676 24 12 0.012 0.706 1.802 10 0.009 0.529 0.751 25 12.5 0.009 0.529 1.877 11 5.5 0.019 1.118 0.826 26 12 0.016 0.941 0.901 27 13 6.5 0.008 0.471 0.976 28 14 0.011 0.647 1.051 29 15 7.5 0.02 1.176 1.126 30 c) Đồ thị: Thiết lập đồ thị D/D0 = f(θ), cho trường hợp lý thuyết thực nghiệm Đồ thị D/D0 = f(θ) hệ bình khuấy 3) Hệ ba bình mắc nối tiếp : a) Các thơng số, cơng thức tính tốn : Thực tế • Độ hấp thụ cực đại: Do: 0,011 • Thời gian lưu trung bình: t = Dt D i i i • = t t • Thời gian thu gọn: • Độ đo phân bố thời gian lưu: E = D D0 Lý thuyết • Lưu lượng nước chảy vào bình: v = 0,4 (lít/phút) = 0,4.10 -3 (m3/phút) • Thể tích bình khuấy V = • Thời gian lưu lý thuyết: • Thời gian thu gọn: = d2 = h =  0,142 0,12 = 0,00554 (m3) V 0,00554 = = 13,854 (phút) v 0,004 t  n ( n ) 27 −3 − n E = e = e ( n − 1)! n −1 • Độ đo phân bố thời gian lưu b) Bảng số liệu : θ = t/ t ̅ TT 0.088 0.053 21 10.5 0.023 2.029 1.123 0.007 0.618 0.107 22 11 0.006 0.529 1.177 1.5 0.006 0.529 0.160 23 11.5 0.009 0.794 1.230 0.001 0.088 0.214 24 12 0.008 0.706 1.284 2.5 0.004 0.353 0.267 25 12.5 0.015 1.324 1.337 0.014 1.235 0.321 26 13 0.010 0.882 1.391 3.5 0.003 0.265 0.374 27 13.5 0.011 0.971 1.444 TT t(phút) D 0.5 0.001 D/D0 t(phút) D D/D0 θ = t/ t ̅ 0.015 1.324 0.428 28 14 0.005 0.441 1.498 4.5 0.011 0.971 0.481 29 14.5 0.016 1.412 1.551 10 0.016 1.412 0.535 30 15 0.008 0.706 1.605 11 5.5 0.008 0.706 0.588 31 15.5 0.002 0.176 1.658 12 0.012 1.059 0.642 32 16 0.006 0.529 1.712 13 6.5 0.006 0.529 0.695 33 16.5 0.019 1.676 1.765 14 0.011 0.971 0.749 34 17 0.005 0.441 1.819 15 7.5 0.014 1.235 0.802 35 17.5 0.005 0.441 1.872 16 0.016 1.412 0.856 36 17 8.5 0.009 0.794 0.909 37 18 0.012 1.059 0.963 38 19 9.5 0.008 0.706 1.016 39 20 10 0.009 0.794 1.070 40 c) Đồ thị: Thiết lập đồ thị D/D0 = f(θ), cho trường hợp lý thuyết thực nghiệm Đồ thị D/D0 = f(θ) hệ bình khuấy III BÀN LUẬN : Nhận xét kết thơ Kết thí nghiệm thơ có độ sai lệch so với lý thuyết cao Cụ thể, độ hấp thu đo trường hợp không biến đổi lý thuyết mà tần suất tăng giảm nhiều Độ hấp thu cực đại đo nhỏ lần đo thời điểm phút phút hệ bình Ngun nhân do: - Nồng độ lấy mẫu trường hợp khơng giống màu (xanh tím) chất thí nghiệm làm ảnh hưởng đến kết đọc pipet làm thể tích lấy mẫu bị sai lệch - Lưu lượng dịng lỏng mà mực chất lỏng khơng ổn định điều chỉnh tay - Do khuấy trộn không gây tượng phân bố cục phẩm màu So sánh hàm phân bố thời gian lưu lý thuyết thực nghiệm - Hệ bình: dựa vào đồ thị ta thấy hàm thời gian lưu lý thuyết thực nghiệm không giống Các giá trị thời gian thu gọn  lý thuyết lớn so với thực nghiệm Điều có nghĩa thời gian lưu trung bình thực nghiệm nhỏ thời gian lưu trung bình lý thuyết 🡪 tín hiệu sớm so với dự định nên nhiều khả tạo dòng chảy tắt, cánh khuấy khơng tác động tới - Hệ bình: dựa vào đồ thị ta thấy hàm phân bố thời gian lưu lý thuyết thực nghiệm không giống nhau, hàm phân bố thời gian lưu lý thuyết tăng đến giá trị định giảm hàm phân bố thời gian lưu thực nghiệm tăng giảm ổn định, có chỗ lồi chỗ lõm Nhìn chung giá trị E thực nghiệm lớn so với E lý thuyết Ngoài ra, giá trị thời gian thu gọn  thực nghiệm nhanh so với lý thuyết nên có khả có xuất dịng chảy tắt hệ thống - Hệ bình: dựa vào đồ thị ta thấy hàm thời gian lưu thực nghiệm lý thuyết không giống Đồ thị thực nghiệm có dạng lồi lõm, tăng giảm khơng theo quy luật khác với dạng đường cong lý thuyết, tăng đến giá trị cực đại giảm dần Các giá trị E thực nghiệm đa phần nhỏ so với giá trị E lý thuyết, giá trị  thực nghiệm nhỏ giá trị lý thuyết, ngun nhân q trình lấy mẫu khơng với mốc thời gian dịng chảy không ổn định Các tượng trình thiết bị phát sinh ổn định - - Hầu hết tạo nên dòng chảy tắt thiết bị Nguyên nhân dòng chảy tắt van ln trạng thái mở để Bình khuấy hoạt động liên tục, đồng thời tốc độ cánh khuấy chậm nên có vùng thiết bị không khuấy tới => lưu chất không lưu lại bình theo dịng Do tuần hoàn lưu chất Nguyên nhân tuần hồn lưu chất phân bố khơng dung dịch Điều đặc điểm thân lưu chất tốc độ khuấy chậm 🡪 Để khắc phục tượng trên, ta tăng cường tốc độ khuấy để khuấy khuấy toàn dung dịch - Ngồi ta cịn có tượng phát sinh ổn định khác như: + Sự thay đổi vận tốc phương chuyển động lưu chất hình dáng bề mặt thiết bị (bình phản ứng, cánh khuấy, đường ống ) tạo thành vùng không mong muốn vùng xoáy, vùng chết, vùng chảy qua , vùng tồn khoảng thời gian ngắn hay kéo dài làm ảnh hưởng đến kết đo Vận tốc quay cánh khuấy không ổn định theo thời gian + Sự hấp thụ chất thị thiết bị làm nồng độ chất thị giảm theo thời gian + + Nhiệt độ mơi trường q trình thí nghiệm biến đổi làm thay đổi tương quan phần tử lưu chất có hệ (thay đổi độ nhớt, tỷ trọng, vận tốc ), thay đổi tính chất lưu chất chuyển động đường ống thiết bị Đánh giá sai số hệ thống sai số ngẫu nhiên a Sai số thiết bị - Máy đo độ truyền suốt ánh sáng: nguyên nhân chủ yếu dẫn đến sai số thí nghiệm + Do cuvet chứa mẫu đo mẫu kiểm chứng không Các chất bẩn bám hấp thụ ánh sáng nên ảnh hưởng đến kết đo + Vì máy đo cũ nên giá trị độ hấp thụ đo không ổn định, chữ số hiển thị nhảy liên tục - Cánh khuấy: + Quay khơng bình, vận tốc không điện áp + Quay chậm làm cho độ không đồng tăng lên - Đường ống: + Do trở lực ống van không giống nhau, nên việc điều chỉnh lưu lượng vào bình khó khăn Sự khó khăn tăng lên hệ nhiều bình Thực tế thí nghiệm cho thấy khơng thể giữ ngun thể tích lưu chất bình so với ban đầu suốt thời gian thí nghiệm (mặc dù hệ hoạt động ổn định trước cho chất thị) Trong suốt q trình thí nghiệm ta phải ln điều chỉnh van cho thể tích lưu chất bình khơng đổi, nên ảnh hưởng đến tính ổn định hệ thống b Sai số thao tác - Do xác định thời gian lấy mẫu Do lau chùi cuvet chưa thật sạch, cuvet chưa hồn tồn khơ đưa vào máy Do điều kiện thí - nghiệm khơng có dụng cụ làm khơ cuvet số lượng cuvet đủ để thay Khi đọc giá trị đo máy đo độ hấp thu, nhóm đọc sai số thời điểm nên dẫn đến sai số lớn hệ bình hệ bình c Sai số hoạt động hệ thống - Do có suất vùng tù - Do cánh khuấy hoạt động không ổn định IV TÀI LIỆU THAM KHẢO [1], Vũ Bá Minh, “ Qúa trình Thiết bị Cơng Nghệ Hóa Học & Thực phẩm - Tập 4: Kỹ thuật phản ứng”, NXB ĐHQG TPHCM, 2003, 380 trang [2], Giáo trình Thí Nghiệm QTTB - Bộ môn Máy & Thiết bị - ĐH Bách Khoa TPHCM  ... phân bố thời gian lưu lý thuyết thực nghiệm - Hệ bình: dựa vào đồ thị ta thấy hàm thời gian lưu lý thuyết thực nghiệm không giống Các giá trị thời gian thu gọn  lý thuyết lớn so với thực nghiệm. .. thị ta thấy hàm phân bố thời gian lưu lý thuyết thực nghiệm không giống nhau, hàm phân bố thời gian lưu lý thuyết tăng đến giá trị định giảm hàm phân bố thời gian lưu thực nghiệm tăng giảm ổn định,... hấp thụ cực đại: Do: 0,017 • Thời gian lưu trung bình: t = Dt D i i i = t t • Thời gian thu gọn: • Độ đo phân bố thời gian lưu: E = • Lý thuyết Lưu lượng nước chảy vào bình : v = 0,4 (lít/phút)