(TIỂU LUẬN) báo cáo THỰC HÀNH QUÁ TRÌNH THIẾT bị hóa học bài TH KHUẤY CHẤT LỎNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHI MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC BÁO CÁO THỰC HÀNH Q TRÌNH & THIẾT BỊ HÓA HỌC BÀI TH: KHUẤY CHẤT LỎNG Giảng viên hướng dẫn: ThS Trương Văn Minh Sinh viên thực hiện: Phan Thị Nguyễn Nhi MSSV:18077131 Lớp: DHHC14A Nhóm: Ngày thực hành: 18/04/2022 Tp Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 04 năm 2022 MỤC LỤ 1.GIỚI THIỆU 2.MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 3.CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1 Khuấy chất lỏng 3.2 Mục đích khuấy 3.3 Hệ thống thiêt bị khuấy 3.4 Các dạng cấu khuấy 3.5 Công suất khuấy (N) 4.MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM 4.1 Sơ đồ hệ thống 4.2 Trang thiết bị, hóa chất 5.TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 5.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng c khuấy loại cảnh khuấy mái chèo (khơng có chặn) 5.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng c khuây loại cánh khuấy mái chèo (có chặn) 5.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng c khuấy loại cánh khuấy chân vịt (khơng có chặn) 5.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng c khuấy loại cánh khuấy chân vịt (có chặn) 6.KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 6.1 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấ cánh khuấy mái chèo 6.2 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấ cánh khuấy chân vịt 7.XỬ LÝ SỐ LIỆU 7.1 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấ cánh khuấy mái chèo 7.2 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấ cánh khuấy chân vịt NHẬN XÉT 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO 22 KHUẤY CHẤT LỎNG GIỚI THIỆU Quá trình khuấy chất lỏng ứng nhiều q trình cơng nghệ hóa chất, thực phẩm môi trường Khuấy trộn làm tăng tốc độ truyền nhiệt, truyền khối, tang tốc độ phản ứng, tạo hệ đồng nhất… MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Xây dựng đồ thị quan hệ chuẩn số Re chuẩn số công suất khuấy, hiệu suất khuấy Khảo sát công suất khuấy điều kiện khác CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1 Khuấy chất lỏng Quá trình khuấy hệ lỏng q trình thường gặp cơng nghiệp ( cơng nghiệp hóa chất ngành công nghiệp tương tự: công nghiệp thực phẩm, công nghiệp luyện kim, công nghiệp vật liệu xây dựng, công nghiệp hóa dược, cơng nghiệp nhẹ…) đời sống hàng ngày Quá trình khuấy thường thực ống có dịng chất lỏng chảy qua, bơm vận chuyển, đĩa tháp tinh luyện v.v… thiết bị khuấy hoạt động nhờ lượng học nhờ lượng dòng khí nén Trong khn khổ thí nghiệm ta nghiên cứu q trình khuấy học 3.2 Mục đích khuấy Quá trình khuấy học sử dụng nhằm mục đích: Tạo hệ đồng từ thể tích lỏng lỏng khí rắn có tính chất, thành phần khác nhau: dung dịch, nhũ tương, huyền phù, hệ bọt v.v… Tăng cường trình trao đổi nhiệt Tăng cường trình trao đổi chất trình truyền khối q trình hóa học 3.3 Hệ thống thiêt bị khuấy Thiết bị khuấy gồm có phận chủ yếu sau: thùng khuấy hình trụ với đáy trịn (hoặc elip, nón); phía đậy nắp 14 ghép với than bích Theo đường tâm thùng lắp trục khuấy 10 với cánh khuấy 11 Trục khuấy xuyên qua nắp bịt kín hợp đệm Truyền chuyển đọng cho trục khuấy từ động qua hợp giảm tốc để tạo tốc độ thích hợp cho cánh khuấy Tháo lắp trục khuấy thông qua khớp nối Thùng khuấy gắn tay đỡ nhờ bulong lắp vào chân đỡ Thực nhập liệu qua cửa 13 nắp thiết bị, tháo sản phẩm qua đường 12 đáy Trên nắp than thiết bị có ta bố trí cửa sửa chữa cửa quan sát Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý thiết bị khuấy 3.4 Các dạng cấu khuấy Cơ cấu khuấy thường chia thàng cấu khuấy chậm quay nhanh Ngoài cịn phân chia thành loại cấu khuấy: hướng kính hướng trục Cơ cấu khuấy nhanh gồm cấu khuấy tuabin, cấu khuấy chân vịt,… Cơ cấu khuấy tuabin kín cấu khuấy tuabin hở với cánh thẳng cánh cong tạo dịng hưởng kính Cơ cấu khuấy vịt tải có hướng cấu khuấy chân vịt trì dịng hướng trục Cơ cấu quay nhanh thường làm việc thiết bị có chặn, chặn tạo chảy xoáy chất lỏng thiết bị khơng cho hình thành phiễu Loại quay chậm gồm cấu khuấy loại bản, loại tấm, loại mỏ neo loại khung Chúng chủ yếu tạo dịng vịng (dịng chảy tiếp tuyến), có nghĩa chất lỏng quay quanh trục thiết bị Ngồi ra, cịn có loại cấu khác cấu khuấy chân động, cấu khuấy cào, 3.5 Công suất khuấy (N) 3.5.1 Đặc điểm Công suất khuấy N phụ thuộc vào chế độ, đặc tuyến dòng hệ thống vào kích thước hình học thiết bị Các chế độ chuyển động lưu chất dạng màng, dạng rối dạng chuyển tiếp Các thông số ảnh hưởng đến cơng suất khuấy là: kích thước quan trọng thùng chứa cánh khuấy (dk); độ nhớt (µ, v) khối lượng riêng (p) chất lỏng; tốc độ cánh khuấy n số gia tốc trọng trường g N=f (n, D , p,g ,… ) N=K N p nᶾ dk5 ,(W ) Với K N chuẩn số công suất khuấy (không thứ nguyên), xác định theo công thức sau: K N= Bảng 3.1 Thông số A m cánh khuấy Công suất động cho biết lượng tiêu hao thực tế cho trình khuấy xác định theo công thức: = cos , ( ) Với: U: hiệu điện (V) I: Cường độ dòng điện (A) cos φ: hệ số cơng suất dịng điện 3.5.2 Các tiêu để giá trình khuấy Mức độ khuấy: phân bố tương hỗ hai nhiều chất sau khuấy hệ Cường độ khuấy trộn: ta thường dung môt đại lượng sau để biểu thị cường độ khuấy trộn: +Số vòng quay n cánh khuấy +Vận tốc vịng v đầu cánh khuấy +Cơng suất khuấy trộn riêng +Chuẩn số Reynolds đặc chưng cho trình khuấy ℜM = Trong đó: n: số vịng quay (vịng/s) d: đường kính cánh khuấy (m) v: độ nhớt động học (m²/s) MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM 4.1 Sơ đồ hệ thống Hệ thống thiết bị khuấy chất lỏng thể hình đây: Hình 4.1 Mơ hình thiêt bị khuấy Thùng khuây co đường kính D = 41 cm, cao H = 56 cm, hai cánh khuấy mái chèo chân vịt có đường kính d = 29 cm 4.2 Trang thiết bị, hóa chất Chất lỏng kháo sát Ampe kẹp (APTECH) TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 5.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấy đến công suất khuấy loại cảnh khuấy mái chèo (khơng có chặn) Chuẩn bị Chuẩn bị nước đến 2/3 thùng khuấy Kiểm tra đứng loại cánh khuấy khảo sát chặn; Chỉnh nút điều khiển tốc độ ví trị (zero) Các lưu ý Thay chất lỏng khảo sát thấy bẩn, nhiều cặn bẩn, có mùi hơi; Đảm bảo mức chất lỏng thùng khuấy mức 2/3 chiều cao thùng, không cho chất lỏng vào đầy; Trước tiến hành thí nghiệm cần kiểm tra lắp đặt loại cánh khuấy tháo chặn hay chưa; Khi kết thúc thí nghiệm chỉnh nút điều khiển vị trí Báo cáo Xây dựng đồ thị quan hệ chuẩn số ℜM chuẩn số công suất khuấy Xây dựng đồ thị quan hệ chuẩn số ℜM hiệu suất khuấy Nhận xét kết thí nghiệm, dạng đường biểu diễn… 5.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấy đến công suất khuây loại cánh khuấy mái chèo (có chặn) Chuẩn bị (Tương tự thí nghiệm 1) Các lưu ý Đảm bảo mức chất lỏng thùng khuấy mức 2/3 chiều cao thùng, không cho chất lỏng vào đầy; Trước tiến hành thí nghiệm cần kiểm tra lắp đặt loại cánh khuấy chặn hay chưa; Khi kết thúc thí nghiệm chỉnh nút điều khiển vị trí Báo cáo Xây dựng đồ thị hệ chuẩn số ℜM chuẩn số công suất khuấy Xây dựng đồ thị quan hệ chuẩn số ℜM hiệu suất khuấy Nhận xét kết thí nghiệm, dạng đường biểu diễn… So sánh cơng suất, hiệu suất khuấy với trường hợp khảo sát cánh khuấy loại máy chèo khơng có tậm chặn 5.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấy đến công suất khuấy loại cánh khuấy chân vịt (khơng có chặn) Chuẩn bị (Tương tự thí nghiệm 1) Các lưu ý Thay chất lỏng khảo sát thấy bẩn, nhiều cặn bẩn, có mùi hơi; Đảm bảo mức chất lỏng thùng khuấy mức 2/3 chiều cao thùng, không cho chất lỏng vào đầy; Trước tiến hành nghiệm cần kiểm tra lắp đặt loại cánh khuấy thao1 chặn hay chưa; Khi kết thúc thí nghiệm chỉnh nút điều khiển vị trí Báo cáo Xây dựng đồ thị quan hệ chuẩn số ℜM chuẩn số công suất khuấy Xây dựng đồ thị quan hệ chuẩn số ℜM hiệu suất khuấy Nhận xét kết thí nghiệm, dạng đường biểu diễn… So sánh công suất, hiệu suất khuấy với trường hợp khảo sát cánh khuấy loại máy chèo khơng có tậm chặn 5.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấy đến công suất khuấy loại cánh khuấy chân vịt (có chặn) Chuẩn bị (Tương tự thí nghiệm 1) Các lưu ý Đảm bảo mức chất lỏng thùng khuấy mức 2/3 chiều cao thùng, không cho chất lỏng vào đầy; Trước tiến hành nghiệm cần kiểm tra lắp đặt loại cánh khuấy thao1 chặn hay chưa; Bảng 6.2 Bảng số liệu ảnh hưởng tốc độ khuấy đến công suất khuấy không chặn Loại Không chặn 6.2 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấy đến công suất khuấy loại cánh khuấy chân vịt Bảng 6.3 Bảng số liệu ảnh hưởng tốc độ khuấy đến công suất khuấy có chặn Loại 11 Có chặn Bảng 6.4 Bảng số liệu ảnh hưởng tốc độ khuấy đến công suất khuấy không chặn Loại Không chặn 12 XỬ LÝ SỐ LIỆU 7.1 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấy đến công suất khuấy loại cánh khuấy mái chèo Bảng 7.1 Bảng số liệu thông số ảnh hưởng đến công suất khuấy Bảng 7.2 Các thông số tra nhiệt độ 25°C bảng tra cứu trình thiết bị, truyền nhiệt, truyền khối p (kg/m3) Tính dịng 10 có chắn loại cánh khuấy mái chèo - Chuẩn số Reynold đặc trưng cho q trình sấy: ℜM= - Chuẩn số cơng suất khuấy: K N= - Công suất khuấy: N k =KN p nᶾ d k =0.3036 ×996.9 ×2.68 ᶾ × 0.295=11.95(W ) - Công suất động cơ: N dc =U × I × cos φ=¿¿ 398 ×0.28 × 0.9=100.296(W ) - Hiệu suất khuấy: 13 H= Bảng 7.3 Bảng kết xử lý có chặn Loại Có chặn Bảng 7.4 Bảng kết xử lý không chặn STT Loại 14 Không chặn 7.1.1 Xây dựng đồ thị có chặn chuẩn số ℜM chuẩn số cơng suất khuấy Hình 7.1 Đồ thị có chặn chuẩn số ℜM KN 7.1.2 Xây dựng đồ thị có chặn chuẩn số ℜM hiệu suất khuấy 15 18 16 14 12 10 Nk Hình 7.2 Đồ thị có 7.1.3 Xây dựng đồ thị không chặn chuẩn số ℜM chuẩn số Hình 7.3 Đồ thị khơng chặn chuẩn số ℜM KN 7.1.4 Xây dựng đồ thị không chặn chuẩn số ℜM hiệu suất khuấy 16 Nk Hình 7.4 Đồ th 7.2 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấy đến công suất khuấy loại Bảng 7.5 Bảng số liệu thông số ảnh hưởng đến công suất khuấy Bảng 7.6 Các thông số tra nhiệt độ 25°C bảng tra cứu trình thiết bị, truyền nhiệt, truyền khối p (kg/m3) Tính dịng 10 có chắn loại cánh khuấy chân vịt - Chuẩn số Reynold đặc trưng cho trình sấy: ℜM= - Chuẩn số công suất khuấy: 17 K N= - Công suất khuấy: N k =KN p nᶾ d - k =0.15 38× 996.9 ×2.42 ᶾ ×0.295 =4.4 57 (W ) Công suất động cơ: N dc =U × I × cos φ=¿¿ 397 ×261 ×0.9=114.624(W ) - Hiệu suất khuấy: H= Loại Có chặn STT 18 Bảng 7.8 Bảng kết xử lý không chặn Loại STT Không chặn 7.2.1 Xây dựng đồ thị có chặn chuẩn số ℜM chuẩn số cơng suất khuấy 19 KN Hình 7.5 Đồ thị có c Nk 7.2.2 Xây dựng đồ thị có chặn chuẩn số khuấy Hình 7.6 Đồ thị có c 7.2.3 Xây dựng đồ thị không chặn chuẩn số ℜM chuẩn số công suất khuấy 20 KN Nk 7.2.4 Xây dựng đồ thị có chặn chuẩn số ℜM hiệu suất khuấy NHẬN XÉT Thí nghiệm 1: Khi ta tăng tốc độ quay cường độ dịng điện tăng theo, hiệu điện thay đổi khác lúc tăng, lúc giảm khoảng 396-397-398, chuẩn 21 số Re ngày tăng theo tốc độ vòng quay, công suất khuấy tăng theo riêng chuẩn số công suất khuấy ngày giảm Thí nghiệm 2: Khi ta tăng tốc độ quay cường độ dịng điện tăng theo, hiệu điện thay đổi khác lúc tăng, lúc giảm khoảng 396-397, chuẩn số Re ngày tăng theo tốc độ vịng quay, cơng suất khuấy tăng theo riêng chuẩn số công suất khuấy ngày giảm Thí nghiệm 3: Khi ta tăng tốc độ quay cường độ dịng điện tăng theo, hiệu điện thay đổi khác lúc tăng, lúc giảm khoảng 396-397-398, chuẩn số Re ngày tăng theo tốc độ vịng quay, cơng suất khuấy tăng theo riêng chuẩn số công suất khuấy ngày giảm Hiệu suất khuấy ngày tăng theo chuẩn số Re Thí nghiệm 4: Khi ta tăng tốc độ quay cường độ dịng điện tăng theo, hiệu điện thay đổi khác lúc tăng, lúc giảm khoảng 396-397-398-399, chuẩn số Re ngày tăng theo tốc độ vịng quay, cơng suất khuấy tăng theo riêng chuẩn số công suất khuấy ngày giảm Hiệu suất khuấy ngày tăng theo chuẩn số Re TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tài liệu hướng dẫn thực hành q trình & thiết bị cơng nghệ hóa học, Khoa cơng nghệ hóa học Trường đại học cơng nghiệp TP.HCM, 2017 [2] Tập thể tác giả, Sổ tay q trình & thiết bị cơng nghệ hóa chất, tập & 2, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2012 22 ... v.v… Tăng cường trình trao đổi nhiệt Tăng cường trình trao đổi chất trình truyền khối trình hóa học 3.3 Hệ th? ??ng thiêt bị khuấy Thiết bị khuấy gồm có phận chủ yếu sau: th? ?ng khuấy hình trụ với... cánh khuấy Th? ?o lắp trục khuấy th? ?ng qua khớp nối Th? ?ng khuấy gắn tay đỡ nhờ bulong lắp vào chân đỡ Th? ??c nhập liệu qua cửa 13 nắp thiết bị, th? ?o sản phẩm qua đường 12 đáy Trên nắp than thiết bị. .. ngày giảm Hiệu suất khuấy ngày tăng theo chuẩn số Re TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tài liệu hướng dẫn th? ??c hành trình & thiết bị cơng nghệ hóa học, Khoa cơng nghệ hóa học Trường đại học công nghiệp TP.HCM,