(TIỂU LUẬN) PHÚC TRÌNH THÍ NGHIỆM kĩ THUẬT hóa học THỰC HÀNH hệ THỐNG THÍ NGHIỆM xác ĐỊNH TRỞ lực của ĐƯỜNG ỐNG và CHẾ độ CHẢY của CHẤT LỎNG

TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM - - PHÚC TRÌNH THÍ NGHIỆM KĨ THUẬT HĨA HỌC THỰC HÀNH HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH TRỞ LỰC CỦA ĐƯỜNG ỐNG VÀ CHẾ ĐỘ CHẢY CỦA CHẤT LỎNG Cán hướng dẫn: KS Dương Huỳnh Thanh Linh Sinh viên thực hiện: Nhóm Lớp : K7LHD Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2019 Tieu luan MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM NỘI DUNG THÍ NGHIỆM .3 2.1 Xác định trở lực đường ống (độ tổn thất áp suất) theo lưu lượng thiết bị đo điện tử mặt tủ điện 2.2 Xác định trở lực đường ống theo lưu lượng dụng cụ đo lưu lượng 3 PHÚC TRÌNH 3.1 Số liệu thô .4 3.3 Đồ thị 14 3.4 Bàn luận 17 3.5 Câu hỏi chuẩn bị 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO .28 Tieu luan DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình : Đờ Thị Q = f(∆𝑃/𝜌𝑔) 14 Hình : Đờ thị chảy tầng λ = f(𝑅𝑒) = 64/Re 15 Hình : Đờ thị chảy độ λ = 0.3164 / Re^0.25 15 Hình 4: Đờ thị chảy rối λ = 0.25/((lg3.7d/e)^2) 16 Hình : Đờ thị chảy rối λ = 1/(3.24[((log6.8/Re+e)]^2 16 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Xác định trở lực đường ống theo lưu lượng thiết bị đo điện tử Bảng 3.2: Xác định trở lực đường ống theo lưu lượng lưu lượng kế .5 Bảng 3.3: Xác định trở lực đường ống theo lưu lượng đồng hồ nước Bảng 3.4: Xác định trở lực đường ống theo lưu lượng cách đo độ giảm chiều cao mực nước Bảng 3.5: Xác định trở lực đường ống theo lưu lượng thiết bị đo điện tử Bảng 3.6: Xác định trở lực đường ống theo lưu lượng lưu lượng kế .9 Bảng 3.7: Xác định trở lực đường ống theo lưu lượng đồng hồ nước 10 Bảng 3.8: Xác định trở lực đường ống theo lưu lượng cách đo độ giảm chiều cao mực nước 10 Bảng 3.9: Hệ số ma sát ống dẫn xác định thiết bị đo điện tử 11 Tieu luan MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM  Khảo sát và so sánh phương tiện đo mức (trực quan, đồng hồ hiển thị số HydroStatic Pressure Transmitter)  Khảo sát và so sánh phương tiện đo lưu lượng (V bồn chứa /t; Vđồng hồ/t; Float Flowmeter; Flow Transmitter)  Khảo sát và so sánh phương tiện đo áp suất (đồng hồ kim; Ống chữ U; đồng hồ hiển thị số - Pressure Transmitter)  Khảo sát so sánh trở lực ống dẫn, co 90o, van theo vận tốc dòng chảy  Khảo sát phương trình Bernoulli  Làm quen với sơ đờ và ngun tắc vận hành hệ thống xác định chế độ chảy của chất lỏng  Xác định chuẩn số Reynolds của các chế đợ chảy NỢI DUNG THÍ NGHIỆM 2.1 Xác định trở lực đường ống (độ tổn thất áp suất) theo lưu lượng thiết bị đo điện tử mặt tủ điện  Điều chỉnh lưu lượng nước khoảng 20 l/min Đợi khoảng 20 giây cho hệ thống hoạt động ổn định  Sử dụng thiết bị chụp hình để ghi nhận tất số liệu hiển thị mặt tủ điện thời điểm để hạn chế sai số Ghi nhận số liệu lần khảo sát 10 lần lấy giá trị trung bình  Ở lưu lượng nước, nhấn nút mở van solenoid đường ống tiếp theo, thời gian chờ để hệ thống ổn định lần thay đổi đường ống khảo sát 20 giây 2.2 Xác định trở lực đường ống theo lưu lượng dụng cụ đo lưu lượng  Đo lưu lượng lưu lượng kế, đồng hồ nước độ giảm chiều cao mực nước theo thời gian  Đo tổn thất áp suất ống chữ U Tieu luan PHÚC TRÌNH 3.1 Số liệu thô Bảng 3.1: Xác định trở lực đường ống theo lưu lượng thiết bị đo điện tử Tên đường ống Smooth Pipe Ø21 Rough Pipe Ø21 Smooth Pipe Ø34 Elbow 90o Q (l/min) T (oC) Pin (kg/cm2) Pout (kg/cm2) 15 29.3 0.238 0.219 20 29.2 0.318 0.298 25 29.2 0.416 0.393 30 29.4 0.535 0.51 15 29.2 0.234 0.218 20 29.1 0.313 0.295 25 29.2 0.468 0.391 30 29.4 0.525 0.507 15 29.1 0.234 0.218 20 29.1 0.310 0.220 25 29.2 0.407 0.390 30 29.3 0.520 0.389 15 29.1 0.234 0.218 20 29.1 0.312 0.219 25 29.2 0.436 0.389 30 29.3 0.522 0.369 Tieu luan Globe valve 15 29.1 0.236 0.218 20 29.0 0.314 0.215 25 29.2 0.410 0.388 30 29.3 0.425 0.389 Bảng 3.2: Xác định trở lực đường ống theo lưu lượng lưu lượng kế Tên đường ống Smooth Pipe Ø21 Rough Pipe Ø21 Smooth Pipe Ø34 Elbow 90o Q (l/min) T (oC) Pin (kg/cm2) Pout (kg/cm2) 13 30.7 0.469 0.450 19 30.7 1.034 1.006 25 30.7 1.737 1.695 31 30.7 2.284 2.247 13 30.7 0.475 0.456 19 30.7 1.023 1.001 25 30.7 1.725 1.699 31 30.7 2.278 2.247 13 30.7 0.479 0.460 19 30.7 1.022 1.001 25 30.7 1.723 1.695 31 30.7 2.260 2.237 13 30.7 0.482 0.460 19 30.7 1.021 0.996 25 30.7 1.713 1.675 Tieu luan Globe valve 31 30.6 2.254 2.229 13 30.7 0.491 0.460 19 30.7 1.018 0.992 25 30.7 1.714 1.690 31 30.7 2.253 2.221 Bảng 3.3: Xác định trở lực đường ống theo lưu lượng đồng hồ nước + Ta có : V bồn chứa = 100 lít = 0.1 m3 Chiều cao H = m + Do đó: Đường kính bồn chứa: D = 0.36 m Tiết diện bồn chứa: S = 0.1 m2 Tên dụng cụ đo Đồng hồ nước V (lít) 2.8350 2.8572 2.8788 2.8932 τ (s) 60 120 180 T (oC) 31.0 31.1 31.1 31.1 Pin (bar) 1.834 1.830 1.826 1.567 Pout (bar) 1.690 1.680 1.683 1.652 Tieu luan Bảng 3.4: Xác định trở lực đường ống theo lưu lượng cách đo độ giảm chiều cao mực nước - Đường kính bồn chứa: D = 0.36 m - Tiết diện bồn chứa: S = 0.1 m2 Tên dụng cụ đo Thước thủy đo độ giảm chiều cao mực nước Hhigh (mm) 93 73 Hlow (mm) 73 53 τ (s) 0-57 0-52 T (oC) 31.3 31.3 Pin (bar) 1.576 1.575 Pout (bar) 1.480 1.467 3.2 Số liệu sau xử lý Bảng 3.5: Xác định trở lực đường ống theo lưu lượng thiết bị đo điện tử Tên đường Q ống (ft3/min) T (oC) ∆P =Pin – Pout (inch WC) ∆P =Pin – Pout (psi) 0.530 29.3 7.480 0.270 Smooth Pipe 0.706 29.2 7.874 0.284 Ø21 0.883 29.2 9.055 0.327 1.059 29.4 9.843 0.356 0.530 29.2 6.299 0.228 Rough Pipe 0.706 29.1 7.087 0.256 Ø21 0.883 29.2 30.315 1.095 1.059 29.4 7.087 0.256 Tieu luan 0.530 29.1 6.299 0.228 Smooth Pipe 0.706 29.1 35.433 1.280 Ø34 0.883 29.2 6.693 0.242 1.059 29.3 51.575 1.863 0.530 29.1 6.299 0.228 0.706 29.1 36.614 1.323 0.883 29.2 18.504 0.668 1.059 29.3 60.236 2.176 0.530 29.1 7.087 0.256 0.706 29 38.976 1.408 0.883 29.2 8.661 0.313 1.059 29.3 14.173 0.512 Elbow 90o Globe valve Tieu luan Bảng 3.6: Xác định trở lực đường ống theo lưu lượng lưu lượng kế Tên đường ống Smooth Pipe Ø21 Rough Pipe Ø21 Smooth Pipe Ø34 Elbow 90o Globe valve Q (ft3/min) T (oC) 13 19 25 31 13 19 25 31 13 19 25 31 13 19 25 31 13 19 25 31 30.7 30.7 30.7 30.7 30.7 30.7 30.7 30.7 30.7 30.7 30.7 30.7 30.7 30.7 30.7 30.6 30.7 30.7 30.7 30.7 ∆P (inch WC) 7.480 11.024 16.535 14.567 7.480 8.661 10.236 12.205 7.480 8.268 11.024 9.055 8.661 9.843 14.961 9.843 12.205 10.236 9.449 12.598 ∆P (psi) 0.270 0.398 0.597 0.526 0.270 0.313 0.370 0.441 0.270 0.299 0.398 0.327 0.313 0.356 0.540 0.356 0.441 0.370 0.341 0.455 Tieu luan b Đồ thị biểu diễn hàm số λ = f(Re) Đồ thị chảy tầng λ = f(𝑅𝑒) = 64/Re λ 0.0070 0.0060 Smooth Pipe 21 0.0050 Rough Pipe 21 0.0040 Smooth Pipe 34 0.0030 Elbow 90 Globe Valve 0.0020 0.0010 5000 15000 25000 35000 Re Hình : Đờ thị chảy tầng λ = f(𝑅𝑒) = 64/Re c Đồ thị biểu diễn hàm số chảy độ λ 0.0330 Đồ thị chảy độ λ = 0.3164 / Re^0.25 0.0310 Smooth Pipe 21 0.0290 Rough Pipe 21 0.0270 Smooth Pipe 34 Elbow 90 0.0250 Globe Valve 0.0230 0.0210 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 Re Hình : Đồ thị chảy độ λ = 0.3164 / Re^0.25 15 Tieu luan d Đồ thị hàm số chảy rối 0.0310 0.0300 0.0290 Smooth Pipe 21 0.0280 Rough Pipe 21 Smooth Pipe 34 0.0270 Elbow 90 0.0260 Globe Valve 0.0250 0.0240 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 Hình 4: Đờ thị chảy rới λ = 0.25/((lg3.7d/e)^2) e Đồ thị hàm số chảy rối 0.350 0.300 0.250 Smooth Pipe 21 Rough Pipe 21 0.200 Smooth Pipe 34 0.150 Elbow 90 0.100 Globe Vavle 0.050 0.000 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 Hình : Đờ thị chảy rối λ = 1/(3.24[((log6.8/Re+e)]^2 16 Tieu luan 3.4 Bàn luận a Nhận xét giản đồ so sánh với kết sách Đối với đồ thị biểu diễn mối quan hệ Q theo ∆ P :  Khi lưu lượng Q tăng trở lực đương ống tăng theo phù hợp so với lý thuyết, lưu lượng chảy nhanh hệ số màng chắn tốt  Trở lực dòng chảy qua ống Elbow 90 độ lớn nhất, dịng chảy qua ống smooth 21 có trở lực nhỏ  Đường biểu diễn mối quan hệ Q ∆ P dòng chảy qua ống smooth 21 tuyến tính Tuy nhiên, với đường ống khác lưu lượng Q tăng, trở lực biến thiên không đồng lúc tăng lúc giảm không Đối với đồ thị biểu diễn mối quan hệ Re hệ số ma sát ống:  Mỗi ống có đặc thù riêng đường cong thành ống khơng đều, khơng xác, hệ số ma sát thay đổi theo vị trí tốc độ dòng chảy b Nhận xét mức tin cậy kết nguyên nhân sai số? Mức độ tin cậy:  Trong đồ thị bảng số liệu sau xử lý thống kê hàm tuyến tính gần tiến sát một, điều chứng tỏ số liệu gần với lí thuyết, phần trăm số chấp nhận phần máy cũ, phần sai số thao tác Các nguyên nhân gây sai số:  Sai số hệ thống  Sai số ngẫu nhiên: thể độ lệch chuẩn, biểu thị độ phân tán kết đo có nghĩa độ lặp lại phéo đo Nó thay đổi ngẫu nhiên tùy thuộc phương pháp đo lường, điều kiện đo lường, độ lớn đại lượng đo vào cá nhân người đo lường 17 Tieu luan  Thao tác làm chưa kỹ thuật  Trong q trình tính tốn làm trịn số khơng xác  Quá trình chụp ảnh ghi số liệu chưa thật sự đúng với thời điểm cần chụp 18 Tieu luan 3.5 Câu hỏi chuẩn bị Nêu phương pháp làm giảm trở lực đường ống dẫn? Trở lực đường ống dẫn tính theo cơng thức: 2 ∑ h=λ dl 2νg +∑ ξ 2ν g Để làm giảm trở lực ta thực hiện:  Giảm vận tốc dịng chảy  Tăng kích thước đường ống  Giảm độ nhám thành ống  Giảm chiều dài đường ống Nêu đặc điểm áp suất thuỷ tỉnh (ASTT) Trong chất lỏng tĩnh lực mặt có thành phần theo phương pháp tuyến với mặt tiếp xúc Ứng suất lực mặt gọi áp suất thủy tĩnh, kí hiệu p: p ω →0 ω p=lim Áp suất thủy tĩnh có tính chất:  Áp suất thủy tĩnh tác dụng thẳng góc với diện tích chịu lực hướng vào bên diện tích  Trị số áp suất thủy tĩnh điểm không phụ thuộc hướng đặt diện tích chịu lực điểm Hiện tượng xâm thực gì? Ngun nhân tác hại sao? Hiện tượng xâm thực: Khi chất lỏng chuyển động vào miệng bơm ly tâm, áp suất thấp áp suất khí nên tạo điều kiện cho khí hịa tan chất lỏng bốc tạo bọt khí miệng hút bơm Các bọt khí chất lỏng chuyển động cánh guồng Khi áp suất lại tăng lên, khí lại hịa tan ngược vào chất lỏng Do trình bay – 19 Tieu luan ngưng tụ - hịa tan khí xảy nhanh, thể tích bọt khí tăng lên giảm đột ngột, dẫn đến áp suất bọt khí đạt tới 100-1000at Hiện tượng gọi tượng xâm thực Hiện tượng xâm thực tạo va đập thủy lực, bào mòn kết cấu kim loại, tạo rung động tiếng ồn Hiện tượng xâm thực có hại cho bơm cần phải hạn chế Cách khắc phục:  Giới hạn chiều cao hút bơm  Xét nhiệt hóa nơi đặt bơm phù hợp chưa  Giảm thiểu tối đa trở lực đường ống hút  Tăng áp lực hút cách giảm chiều cao miệng hút bơm Nêu cơng dụng (chức năng) bầu khí hệ thống bơm pittong Khi bơm có lưu lượng lớn lực quán tính lớn, dẫn đến tổn thất lực quán tính lớn, để giảm tổn thất bơm pittong thường thiết kế bầu khí ống hút ống đẩy bơm Bầu khí cấu tạo hộp kín có chứa khí đặt đầu hút đầu đẩy bơm Khi bơm hút đẩy chất lỏng, phần chất lỏng vào bầu khí chứa nén khí bầu khí Khi áp lực dịng chảy giảm dần (thấp áp lực khí bầu khí) phần chất lỏng bầu khí chảy hịa chung với dòng chảy làm tăng độ điều hòa dịng chảy, giảm bớt lực qn tính dịng chảy Chiều dài tương đương van, cut, tê hay chỗ có trở lực cục định nghĩa nào? Chiều dài tương đương phận chiều dài đạon ống thẳng có trở lực ma sát trở lực cục phận gay Có loại bơm? Kể tên, phạm vi giới hạn ứng dụng Có loại bơm  Bơm thể tích: Chất lỏng hút khỏi bơm thay đổi thể tích nhờ phận chuyển động tịnh tiến hay quay, áp suất chất lỏng tăng lean Dùng cơng nghệ hố học, dầu khí …… 20 Tieu luan Loại có: bơm pittơng, bơm khía, bơm cánh trượt, bơm trục vít, bơm màng  Bơm ly tâm: lượng áp suất chất lỏng tăng lên nhờ lực ly tâm tạo chất lỏng guồng quay Dùng bơm nước, vận chuyển chất lỏng… Loại có: Bơm hướng trục, bơm xốy lốc  Bơm khơng có dẫn động: gồm số loại bơm đặc biệt: bơm tia, bơm sục khí, thùng nén, Xyphông… Khi can ghép nối tiếp, song song Vẽ đường đặc tính bơm cho trường hợp Ghép bơm làm việc nối tiếp: cần giữ nguyên lưu lượng tăng cột áp Trên đồ thị 1:  Điểm A1 điểm làm việc riêng lẻ bơm với cột áp H1  Điểm A2 điểm làm việc ghép bơm nối tiếp Ghép bơm làm việc song song: cần giữ nguyên cột áp tăng lưu lượng Trên đồ thị 2:  Điểm A1 điểm làm việc riêng lẻ bơm với lưu lượng Q1  Điểm A2 điểm làm việc bơm với lưu lượng Q1-2, đây: Q1-2 < 2Q1 H A A A A A A Q Đườn g đa ëc tính bơm ghe ùp nối tie áp Đươ ø n g đa ëc tín h cu û a b ôm g he ù p s ong s ong Chiều cao hút bơm gì? Tại chiều cao lại bị giới hạn giới hạn tối đa bao nhiêu?  Chiều cao hút bơm chiều cao đặt bơm 21 Tieu luan  Chiều cao hút bơm phải bị giới hạn chiều cao hút lớn xảy tượng xâm thực  Chiều cao hút bơm xác định theo công thức: z max ≤ [ ] p1 p v2 − t + ∑h1 + + Δh (m) ρg ρg 2g + Trong đó: p1: áp suất bể hút(N/m2) pt: áp suất bão hoà miệng hút(N/m2) h1: tổng trở lực ống hút (m) v1: vận tốc ống hút (m/s) Δ h: tổn thất ma sát xâm thực ( 5,62n √ Q Δ c h= ) /3 (m) C: hệ số xâm thực C= 500 ÷ 1000  Giới hạn tối đa chiều cao hút Nhiệt độ(0C) 10 20 30 40 50 60 60 Chiều cao hút (m)  Đối với bảng tra cứu người ta thường đưa chiều cao hút chân không nước nhiệt độ 200C áp suất khí 10 mmH 2O Tuy nhiên để loại trừ khả dao động bơm nên giảm chiều cao hút khoảng đến 1,5 m so với giá trị bảng Dựa vào chi tiết bơm để phân biệt bớm cao áp bơm thường? Phân biệt dựa vào cánh guồng bơm 22 Tieu luan 10 Các số liệu đo thí nghiệm dịng chảy lưu chất có ổn định khơng? Tại sao? Trong thí nghiệm dịng chảy lưu chất khơng định vì:  Bơm cung cấp lưu lượng không ổn định  Nhiệt độ chất lỏng tăng dần q trình thí nghiệm 11 Nguyên tắc đo lưu lượng lưu lượng kế màng chắn ventury? Ơ đo trực tiếp hay gián tiếp?  Nguyên tắc chung hai dụng cụ dùng giảm áp suất lưu chất chảy qua chúng để đo lưu lượng  Vận tốc trung bình vị trí sau ống tính theo cơng thức tổng kê lượng: V 2=C √ ΔP γ ( 1−β ) Trong đó: C: hệ số màng chắn venturi, tùy thuộc vào chế độ chảy Re ΔP : Độ giảm áp suất qua màng chắn hay venturi, N/m2 γ : Trọng lượng riêng lưu chất, N/m3 β= d2 d : Tỉ số đường kính cổ venturi hay đường kính lỗ màng chắn đường kính ống  Do lưu lượng qua màng chắn hay qua venturi: Q=V A 2=V A  Phép đo lưu lượng phép đo gián tiếp thông qua độ giảm áp cột nước 12 Có loại van? Vẽ đặc tuyến riêng vài loại van sử dụng hệ thống cấp thoát nước mà em học biết? Có loại van: 23 Tieu luan  Van kim: sử dụng để đo, chỉnh áp suất dùng phịng thí nghiệm, dụng cụ đo mục đích điều chỉnh áp suất lưu lượng  Van cửa: để đóng, mở, lưu thơng Ứng dụng đời sống, xí nghiệp chế biến thực phẩm  Van cầu: ứng dụng nồi Trong bể chứa nước lớn công nghiệp 13 Các cơng thức tính hệ số ma sát phụ thuộc vào Re Chế độ chảy dòng Re < 2320 λ= Α Re Trong Re =dtd/ Chế độ chảy độ 2320