(TIỂU LUẬN) báo cáo THỰC HÀNH môn THỰC HÀNH các QUÁ TRÌNH và THIẾT bị TRONG CÔNG NGHỆ hóa học bài 9 cột CHÊM

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC BÁO CÁO THỰC HÀNH MƠN: THỰC HÀNH CÁC Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRONG CƠNG NGHỆ HÓA HỌC BÀI : CỘT CHÊM GVHD: Th.S Phạm Văn Hưng Nhóm: Thành viên: Tồ Văn Tịnh MSSV: 17059231 TÓM TẮT Bài thực hành thực thiết bị tháp đệm với mục đích để khảo sát ảnh hưởng lưu lượng dịng khí dòng lỏng đến độ giảm áp suất dòng khí tháp đệm Khi lưu lượng dịng khí tăng độ giảm áp cột khơ cột ướt tăng Nhưng cột khơ độ giảm áp tăng tuyến tính cịn cột ướt độ giảm áp tăng theo dạng đường cong Khi lưu lượng dịng lỏng dịng khí tăng đến thời điểm xảy tượng ngập lụt, chất lỏng bị khí đẩy lên trào ngược khỏi tháp Từ giá trị thực nghiệm log (∆Pcư/Z) logG ta xây dựng vùng gia trọng tháp đệm, từ giúp ta xác định điều kiệm thích hợp để tháp đệm hoạt động đạt hiệu cao Ngồi báo cáo cịn xây dựng giản đồ điểm lụt giúp ta tránh vấn đề kỹ thuật vận hành thiết bị tháp đệm I GIỚI THIỆU [1] Cơ sở lý thuyết 1.1 Chế độ làm việc tháp đệm Tùy thuộc vào vận tốc dịng khí mà chế độ thủy động tháp đệm xảy chế độ thủy lực sau: chế độ dòng, độ, xoáy sủi bọt Trong chế độ dịng, q độ xốy pha khí liên tục chiếm tất khơng gian tháp cịn pha lỏng pha phân tán chảy thành màng theo bề mặt đệm, nên gọi chế độ màng Ở chế độ màng tăng thêm lưu lượng dịng khí xảy tượng đảo pha (điểm C) pha lỏng pha liên tục chiếm tồn khơng gian tháp pha khí pha phân tán vào pha lỏng nên có tượng sủi bọt Chế độ làm việc gọi chế độ sủi bọt(nhũ tương) Nếu tiếp tục tăng lưu lượng dịng khí chất lỏng theo pha khí bắn khỏi tháp Hiện tượng người ta gọi tượng ngập lụt Theo thực nghiệm, trình truyền khối chế độ sủi bọt tốt nhất, song thực tế tháp đệm vận hành chế độ xoáy gần đến điểm đổi pha để trình làm việc dễ kiểm sốt, an tồn Hình 0.1: Tổn thất áp suất tháp đệm theo vận tốc dịng khí 1.1.1 Mối quan hệ độ giảm áp với lưu lượng dòng khí tháp Để khảo sát chế độ thủy động tháp đệm, người ta tiến hành khảo sát tổn thất áp suất dịng khí cột khơ (trong tháp đệm có pha khí mà khơng có pha lỏng) Khi lưu lượng dịng khí chuyển động tháp tăng dần độ giảm áp ( ∆ Pck ) tăng theo, gia tăng biểu diễn theo mối quan hệ với lưu lượng dịng khí sau (với n=1,8 ÷2 ¿: ∆ Pck log Z Khi có dịng lỏng chảy ngược chiều, khoảng trống bị thu nhỏ lại dịng khí di chuyển khó khăn phần thể tích tự bị lượng chất lỏng chiếm Trong giai đoạn đầu (dưới điểm A), lượng chất lỏng bị giữ lại tháp khơng đổi theo tốc độ dịng khí lượng chất lỏng tăng theo suất lượng pha lỏng Trong vùng A B, lượng chất lỏng bị giữ lại tháp tăng nhanh theo tốc độ khí, chỗ trống tháp nhỏ dần độ giảm áp pha khí tăng nhanh Vùng gọi vùng gia trọng, điểm B gọi điểm gia trọng Hình 0.2: Ảnh hưởng lưu lượng dịng khí dịng lỏng đến độ giảm dịng khí tháp đệm Tại B, tiếp tục tăng tốc pha khí (ứng với suất lượng pha lỏng khơng đổi) có tượng pha khí sủi bọt qua lớp chất lỏng bề mặt lớp vật đệm tạo đảo pha Lúc tượng pha khí lơi chất lỏng tăng mạnh tháp trạng thái ngập lụt, độ giảm áp pha khí tăng nhanh 1.1.1.1 Độ giảm áp cột khô (∆ Pck ) Zhavoronkov đề nghị hệ thức đưa hệ thức liên hệ độ giảm áp dịng khí qua cột chêm khơ với vận tốc khối lượng dịng khí qua cột (0.2) ∆ Pck = G= G 10 −3 (0.3) ρk 60.F ε (0.4) ε De= a Trong đó: ∆ Pck : độ giảm áp cột khô, Pa f : Hệ số ma sát cột khô ck kg G: Vận tốc khối lượng dịng khí qua tháp, m2 s G: lưu lượng dịng khí vào tháp, phút lít Z: chiều cao lớp đệm, m ρk : Khối lượng riêng khơng khí kg m3 F: Thiết diện ngang ống chưa đệm, m2 De: Đường kính tương đương đệm,m ε: Độ rỗng hay độ xốp đệm, m3 m3 a: Diện tích bề mặt riêng đệm, m2 m3 Hệ số ma sát cột khô f ck hàm số theo chuẩn số Reynold với loại đệm khác xác định theo công thức thực nghiệm Với đệm vòng xếp ngẫu nhiên, hệ số ma sát cột khô f ck xác định sau - Ở chế độ chảy xoáy, ℜy>40: f = ck - 16 (0.5) ℜ0,2 Ở chế độ chảy dòng, ℜy 40 nên hệ số ma sát cột khô tính: 16 16 f ck= ℜY - Độ giảm áp cột khơ: = 0,2 63.75 =7 0,2 Tính độ giảm áp cột ướt với L=2,4 lít/ phút kg - Khối lượng riêng nước nhiệt độ 30 ℃: ρnước=996 m - Độ nhớt động lực học nước: μx=0,8.10−3 g=9,81 m s2 - Gia tốc trọng trường: - Vận tốc khối lượng dòng lỏng qua tháp L= - Chuẩn số Reynol kg m.s ℜ x - Hệ số ảnh hưởng dòng lỏng lên đệm: 1,745 = 1,745 b= A=3 - √ b g (ρnước L ) ρnước a ε =0,378 ℜ0,3x 164,290,3 =3 √ 0,378 9,81 ( 11,829 996 )2 0,67360 =0,340 Với đường kính ống d=0,08 m