BÁO CÁO THÍ NGHIỆM QUÁ TRÌNH – THIẾT BỊ BÀI 8 CỘT CHÊM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MƠN Q TRÌNH – THIẾT BỊ    BÁO CÁO THÍ NGHIỆM Q TRÌNH – THIẾT BỊ BÀI 8: CỘT CHÊM GVHD: ThS Trần Lê Hải Sinh viên: Lê Minh Hiếu MSSV: 1812163 Nhóm, lớp: L01.2 Ngày thí nghiệm: 27/09/2021 Năm học 2021-2022 MỤC LỤC I KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM THÔ II KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Thí nghiệm cột khơ a Các thông số, cơng thức tính tốn .3 b Các trị số kết cột khô (L=0) c Đồ thị Thí nghiệm cột ướt .7 a Các thơng số, cơng thức tính tốn: b Các trị số kết cột ướt Các trị số kết cột lụt 21 a Các thơng số, cơng thức tính toán .21 b Bảng kết giá trị cột lụt 22 Các kết quả, hệ thức thực nghiệm .24 III BÀN LUẬN 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO 25 I KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM THƠ Bảng Kết thí nghiệm thô G(%) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Pck L=0 7 19 27 33 50 64 78 93 L=0.2 10 13 15 25 35 45 65 87 105 140 L=0.4 10 15 16 25 54 86 126 176 245 L=0.6 13 15 25 44 77 151 192 L=0.8 15 28 64 117 170 Pcư L=1 12 12 43 75 140 L=1.2 10 15 36 71 140 L=1.4 16 15 76 L=1.6 20 55 II KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Thí nghiệm cột khơ a Các thơng số, cơng thức tính tốn Từ kết thí nghiệm thơ ta có G (%) để tính tốn số liệu: F: diện tích cột chêm Các thơng số cần tính tốn: Nhiệt độ T (oC) 25 Khối lượng riêng khơng khí Độ nhớt khơng khí 1.206 0.0000185 Khối lượng riêng khơng khí Độ nhớt chất lỏng (nước) 997 0.000886 Các số liệu liên quan đến cột chêm Cột thủy tinh Đường kính d 0,09 m L=1.8 23 53 Vật chêm (vòng Raschig) Ống thép Chiều cao H 0,805 m Chiều cao phần chêm Z 0,42 m Đường kính dc 0,0127 m Bề mặt riêng a 375 m2/m3 Độ xốp 0,586 Đường kính ống thép D 0,09 Lưu lượng kế khí V = 0,286 m3/phút Lưu lượng kế lỏng: GL = 5,805 lít/phút - Tính hệ số ma sát cột khơ fck cơng thức: Trong đó: : độ giảm áp dịng khí (N/m2) độ xốp vật chêm Khối lượng riêng khơng khí, kg/m3 De = : Đường kính tương đương vật chêm, m G: vận tốc khối lượng dịng khí dựa đơn vị tiết diện cột, kg/m2s Z: Chiểu cao phần chêm, m - Tính đường kính tương đương vật chêm: - Tính chuẩn số Rec cơng thức: Trong µ độ nhớt dịng khí, kg/m.s b Các trị số kết cột khô (L=0) m Bảng Các giá trị kết cột khô G, % G, kg/m2.s Pck, mmH2O Pck, N/m2 Pck/Z, N.m fck Reck logG log(Pck/Z) log(fck) 10 0.0841 49.05 49.05 8.2437 46.4683 -1.0752 1.6906 0.9161 20 0.1682 68.67 68.67 2.8853 92.9365 -0.7742 1.8368 0.4602 30 0.2523 68.67 68.67 1.2824 139.4048 -0.5981 1.8368 0.1080 40 0.3364 19 186.39 186.39 1.9579 185.8731 -0.4731 2.2704 0.2918 50 0.4205 27 264.87 264.87 1.7806 232.3414 -0.3762 2.4230 0.2506 60 0.5046 33 323.73 323.73 1.5114 278.8096 -0.2970 2.5102 0.1794 70 0.5887 50 490.50 490.50 1.6824 325.2779 -0.2301 2.6906 0.2259 80 0.6728 64 627.84 627.84 1.6487 371.7462 -0.1721 2.7978 0.2172 90 0.7569 78 765.18 765.18 1.5877 418.2145 -0.1209 2.8838 0.2008 100 0.8410 93 912.33 912.33 1.5333 464.6827 -0.0752 2.9602 0.1856 c Object 3 Hình Mối liên hệ logG logPck /Z với L = Đồ thị Object 5 Thí nghiệm cột ướt a Các thơng số, cơng thức tính tốn: Từ kết thí nghiệm thơ ta có G (%) để tính tốn số liệu: F: diện tích cột chêm Các thơng số cần tính tốn: Nhiệt độ T (oC)Hình Mối liên hệ fck theo 25 Reck, cột khô L = Khối lượng riêng khơng khí 1.206 Độ nhớt khơng khí 0.0000185 Khối lượng riêng khơng khí 997 Độ nhớt chất lỏng (nước) 0.000886 Các số liệu liên quan đến cột chêm Cột thủy tinh Vật chêm (vịng Raschig) Ống thép Đường kính d 0,09 m Chiều cao H 0,805 m Chiều cao phần chêm Z 0,42 m Đường kính dc 0,0127 m Bề mặt riêng a 375 m2/m3 Độ xốp 0,586 Đường kính ống thép D 0,09 Lưu lượng kế khí V = 0,286 m3/phút Lưu lượng kế lỏng: GL = 5,805 lít/phút - Tính hệ số ma sát cột khô fck công thức: Trong đó: : độ giảm áp dịng khí (N/m2) độ xốp vật chêm Khối lượng riêng không khí, kg/m3 De = : Đường kính tương đương vật chêm, m G: vận tốc khối lượng dòng khí dựa đơn vị tiết diện cột, kg/m2s Z: Chiểu cao phần chêm, m - Tính đường kính tương đương vật chêm: Trong µ độ nhớt dịng khí, kg/(m.s) Dựa vào số liệu tính tốn từ cột khơ tương tự ta tính cột ướt Ta có liên hệ: : Với : hệ số phụ thuộc vào mức độ xối tới dòng chảy L (kg/m2s) m - Tính chuẩn số Rec cơng thức: - Lưu lượng lỏng: b Các trị số kết cột ướt Bảng Các trị số kết cột ướt với L=0,2 G, % G, kg/m2.s Pcư, mmH2O Pcư N/m2 Pcư/Z, N.m 10 0.0841 10 98.10 98.1 20 0.1682 13 127.53 30 0.2523 15 40 0.3364 50  fcư Recư logG log(Pcư/Z) log(fcư) 2.00 16.4875 46.4683 -1.0752 1.9917 1.2172 127.53 1.86 5.3584 92.9365 -0.7742 2.1056 0.7290 147.15 147.15 2.14 2.7479 139.4048 -0.5981 2.1678 0.4390 25 245.25 245.25 1.32 2.5762 185.8731 -0.4731 2.3896 0.4110 0.4205 35 343.35 343.35 1.30 2.3082 232.3414 -0.3762 2.5357 0.3633 60 0.5046 45 441.45 441.45 1.36 2.0609 278.8096 -0.2970 2.6449 0.3141 70 0.5887 65 637.65 637.65 1.30 2.1871 325.2779 -0.2301 2.8046 0.3399 80 0.6728 87 853.47 853.47 1.36 2.2413 371.7462 -0.1721 2.9312 0.3505 90 0.7569 105 1030.05 1030.05 1.35 2.1373 418.2145 -0.1209 3.0129 0.3299 100 0.8410 140 1373.40 1373.4 1.51 2.3082 464.6827 -0.0752 3.1378 0.3633 Object 7 Hình Mối liên hệ G độ giảm áp Pck/Z với L = 0,2 Object 9 Hình Mối liên hệ fcư theo Recư, cột ướt L = 0,2 Bảng Các trị số kết cột ướt với L=0,4 G, % G, kg/m2.s Pcư, mmH2O Pcư N/m2 Pcư/Z, N.m 10 0.0841 10.00 98.10 98.10 20 0.1682 15.00 147.15 30 0.2523 16.00 40 0.3364 50  fcư Recư logG log(Pcư/Z) log(fcư) 2.00 16.4875 46.4683 -1.0752 1.9917 1.2172 147.15 2.14 6.1828 92.9365 -0.7742 2.1678 0.7912 156.96 156.96 2.29 2.9311 139.4048 -0.5981 2.1958 0.4670 25.00 245.25 245.25 1.32 2.5762 185.8731 -0.4731 2.3896 0.4110 0.4205 54.00 529.74 529.74 2.00 3.5613 232.3414 -0.3762 2.7241 0.5516 60 0.5046 86.00 843.66 843.66 2.61 3.9387 278.8096 -0.2970 2.9262 0.5954 70 0.5887 126.00 1236.06 1236.06 2.52 4.2396 325.2779 -0.2301 3.0920 0.6273 80 0.6728 176.00 1726.56 1726.56 2.75 4.5341 371.7462 -0.1721 3.2372 0.6565 90 0.7569 245.00 2403.45 2403.45 3.14 4.9870 418.2145 -0.1209 3.3808 0.6978 Object 11 Hình Mối liên hệ G độ giảm áp Pck/Z với L = 0,4 Object 13 Hình Mối liên hệ fcư theo Recư, cột ướt L = 0,4 Bảng Các trị số kết cột ướt với L=0,6 G, % G, kg/m2.s Pcư, mmH2O Pcư N/m2 Pcư/Z, N.m 10 0.0841 13.00 127.53 127.53 20 0.1682 15.00 147.15 30 0.2523 25.00 40 0.3364 50  fcư Recư logG log(Pcư/Z) log(fcư) 2.60 21.4337 46.4683 -1.0752 2.1056 1.3311 147.15 2.14 6.1828 92.9365 -0.7742 2.1678 0.7912 245.25 245.25 3.57 4.5799 139.4048 -0.5981 2.3896 0.6609 44.00 431.64 431.64 2.32 4.5341 185.8731 -0.4731 2.6351 0.6565 0.4205 77.00 755.37 755.37 2.85 5.0781 232.3414 -0.3762 2.8782 0.7057 60 0.5046 151.00 1481.31 1481.31 4.58 6.9156 278.8096 -0.2970 3.1706 0.8398 70 0.5887 192.00 1883.52 1883.52 3.84 6.4604 325.2779 -0.2301 3.2750 0.8103 Object 15 Hình Mối liên hệ G độ giảm áp Pck/Z với L = 0,6 Object 17 Hình Mối liên hệ fcư theo Recư, cột ướt L = 0,6 Bảng Các trị số kết cột ướt với L=0,8 G, % G, kg/m2.s Pcư, mmH2O Pcư N/m2 Pcư/Z, N.m  fcư Recư logG log(Pcư/Z) log(fcư) 10 0.0841 5.00 49.05 49.05 1.00 8.2437 46.4683 -1.0752 1.6906 0.9161 20 0.1682 15.00 147.15 147.15 2.14 6.1828 92.9365 -0.7742 2.1678 0.7912 30 0.2523 28.00 274.68 274.68 4.00 5.1294 139.4048 -0.5981 2.4388 0.7101 40 0.3364 64.00 627.84 627.84 3.37 6.5950 185.8731 -0.4731 2.7978 0.8192 50 0.4205 117.00 1147.77 1147.77 4.33 7.7161 232.3414 -0.3762 3.0599 0.8874 60 0.5046 170.00 1667.70 1667.70 5.15 7.7858 278.8096 -0.2970 3.2221 0.8913 Object 20 Hình Mối liên hệ G độ giảm áp Pck/Z với L = 0,8 Object 23 Hình 10 Mối liên hệ fcư theo Recư, cột ướt L = 0,8 Bảng Các trị số kết cột ướt với L=1,0 G, % G, kg/m2.s Pcư, mmH2O Pcư N/m2 Pcư/Z, N.m  fcư Recư logG log(Pcư/Z ) 10 0.0841 12.00 117.72 117.72 2.4 19.785 46.4683 1.0752 2.0709 1.296 20 0.1682 12.00 117.72 117.72 1.7 4.9462 92.9365 0.7742 2.0709 0.694 30 0.2523 43.00 421.83 421.83 6.1 7.8774 139.404 0.5981 2.6251 0.896 40 0.3364 75.00 735.75 735.75 3.9 7.7285 185.873 0.4731 2.8667 0.888 50 0.4205 140.00 1373.40 1373.40 5.1 9.2330 232.341 0.3762 3.1378 0.965 log(fcư ) Object 25 Hình 11 Mối liên hệ G độ giảm áp Pck/Z với L = 1,0 Object 27 Hình 12 Mối liên hệ fcư theo Recư, cột ướt L = 1,0 Bảng Các trị số kết cột ướt với L=1,2 G, % G, kg/m2.s Pcư, mmH2O Pcư N/m2 Pcư/Z, N.m  fcư Recư 10 0.0841 10.00 98.10 98.10 2.0 16.487 46.4683 20 0.1682 15.00 147.15 147.15 2.1 6.1828 92.9365 30 0.2523 36.00 353.16 353.16 5.1 6.5950 139.404 40 0.3364 71.00 696.51 696.51 3.7 7.3163 185.873 50 0.4205 140.00 1373.40 1373.40 5.1 9.2330 232.341 logG 1.075 0.774 0.598 0.473 0.376 Object 30 Hình 13 Mối liên hệ G độ giảm áp Pck/Z với L = 1,2 log(Pcư/Z ) log(fcư) 1.9917 1.217 2.1678 0.791 2.5480 0.819 2.8429 0.864 3.1378 0.965 Object 32 Hình 14 Mối liên hệ fcư theo Recư, cột ướt L = 1,2 Bảng Các trị số kết cột ướt với L=1,4 G, % G, kg/m2.s Pcư, mmH2O Pcư N/m2 Pcư/Z, N.m  fcư Recư logG log(Pcư/Z) log(fcư) 10 0.0841 16.00 156.96 156.96 3.20 26.3800 46.4683 -1.0752 2.1958 1.4213 20 0.1682 15.00 147.15 147.15 2.14 6.1828 92.9365 -0.7742 2.1678 0.7912 30 0.2523 76.00 745.56 745.56 10.86 13.9228 139.4048 -0.5981 2.8725 1.1437 Object 34 Hình 14 Mối liên hệ G độ giảm áp Pck/Z với L = 1,4 Object 36 Bảng 10 Các trị số kết cột ướt với L=1,6 G, % G, kg/m2.s Pcư, mmH2O Pcư N/m2 Pcư/Z, N.m 10 0.0841 20.00 196.20 196.20 20 0.1682 55.00 539.55 539.55  fcư Recư logG log(Pcư/Z) log(fcư) 4.00 32.9750 46.4683 -1.0752 2.2927 1.5182 7.86 22.6703 92.9365 -0.7742 2.7320 1.3555 Hình 16 Mối liên hệ fcư theo Recư, cột ướt L = 1,4 Object 38 Hình 17 Mối liên hệ G độ giảm áp Pck/Z với L = 1,6 Object 40 Bảng 11 Các trị số kết cột ướt với L=1,8 G, % G, kg/m2.s Pcư, mmH2O Pcư N/m2 Pcư/Z, N.m  10 0.0841 23.00 225.63 225.63 4.60 20 0.1682 53.00 519.93 519.93 7.57 fcư 37.921 21.845 Recư 46.4683 92.9365 Hình 18 Mối liên hệ fcư theo Recư, cột ướt L = 1,6 logG 1.0752 0.7742 log(Pcư/Z) log(fcư) 2.3534 1.5789 2.7159 1.3394 Object 42 Hình 19 Mối liên hệ G độ giảm áp Pck/Z với L = 1,8 Object 44 Các trị số kết cột lụt a Các thông số, công thức tính tốn Trong đó: hệ số ma sát cột khơ Hình 20 Mối liên hệ fcư theo Recư, cột ướt L = 1,8 vận tốc khí (m/s) : độ nhớt tương đối lỏng (kg/ms) Trong đó: L: lưu lượng lỏng (GPM/phút) : Khối lượng riêng dòng lỏng (kg/m3) F: Tiết diện cột chêm (m2) b Bảng kết giá trị cột lụt Bảng Kết trị số cột lụt L G* (%) L (kg/s) L/G* G* (Kg/m2s) V (m/s) 1 2 log1 log2 0.4 90 0.0251 0.0331 0.7569 0.6747 0.0785 0.0011 -1.1049 -2.9533 0.6 70 0.0376 0.0639 0.5887 0.5248 0.0503 0.0021 -1.2980 -2.6681 0.8 60 0.0502 0.0994 0.5046 0.4498 0.0332 0.0033 -1.4785 -2.4762 50 0.0627 0.1491 0.4205 0.3748 0.0272 0.0050 -1.5656 -2.3001 1.2 50 0.0753 0.1789 0.4205 0.3748 0.0272 0.0060 -1.5656 -2.2209 1.4 30 0.0878 0.3480 0.2523 0.2249 0.0070 0.0117 -2.1519 -1.9321 1.6 20 0.1003 0.5965 0.1682 0.1499 0.0070 0.0200 -2.1519 -1.6980 1.8 20 0.1129 0.6711 0.1682 0.1499 0.0070 0.0225 -2.1519 -1.6469 Đồ thị Object 46 Hình 21 Giản đồ lụt cột log theo log Object 48 Hình 22 theo L Các kết quả, hệ thức thực nghiệm Mối liên hệ Kết thực nghiệm Pck/Z theo logG, cột khô y = -327.49x6 - 952x5 - 1036.1x4 - 533.55x3 - 134.87x2 - 13.661x + 2.4882 Pcư/Z theo G, với L = 0,2 GPM y = 69.866e3.6234x Pcư/Z theo G, với L = 0,4 GPM y = 56.734e5.0622x Pcư/Z theo G, với L = 0,6 GPM y = 63.501e5.8691x Pcư/Z theo G, với L = 0,8 GPM y = 31.158e8.3641x Pcư/Z theo G, với L = 1,0 GPM y = 47.352e8.0211x Pcư/Z theo G, với L = 1,2 GPM y = 44.402e8.1242x Pcư/Z theo G, với L = 1,4 GPM y = 54.365e9.2633x Pcư/Z theo G, với L = 1,6 GPM y = 0.1676e0.0412x Pcư/Z theo G, với L = 1,8GPM y = 0.1677e0.0356x fck theo Rek, cột khô y = -7E-15x6 + 1E-11x5 - 5E-09x4 + 9E-07x3 - 4E-06x2 - 0.0187x + 1.7293 fcư theo Rec, với L = 0,2 GPM y = 5E-16x6 - 1E-12x5 + 1E-09x4 - 6E-07x3 + 0.0002x2 - 0.0289x + 2.2219 fcư theo Rec, với L = 0,4 GPM y = -3E-14x6 + 4E-11x5 - 2E-08x4 + 6E-06x3 - 0.0008x2 + 0.0407x + 0.5969 fcư theo Rec, với L = 0,6 GPM y = -4E-14x6 + 3E-11x5 - 1E-08x4 + 7E-07x3 + 0.0002x2 - 0.0362x + 2.6068 fcư theo Rec, với L = 0,8 GPM y = 2E-11x5 - 2E-08x4 + 6E-06x3 - 0.0008x2 + 0.0474x - 0.0248 fcư theo Rec, với L = 1,0 GPM y = 1E-08x4 - 7E-06x3 + 0.0015x2 - 0.1377x + 5.0276 fcư theo Rec, với L = 1,2 GPM y = 4E-09x4 - 3E-06x3 + 0.0006x2 - 0.0624x + 3.0099 fcư theo Rec, với L = 1,4 GPM y = 0.0002x2 - 0.0453x + 3.034 fcư theo Rec, với L = 1,6 GPM y = 2.0374x - 1.7377 fcư theo Rec, với L = 1,8 GPM y = 2.0405x - 1.8824 theo L G = 10% y = 0.5959x theo L G = 20% y = -3.7871x2 + 2.4124x theo L G = 30% y = 13.528x6 - 42.579x5 + 47.841x4 - 21.558x3 + 1.3943x2 + 1.6088x + 1E-09 theo L G = 40% y = 16.831x6 - 72.035x5 + 114.56x4 - 81.068x3 + 22.799x2 - 0.8131x + 0.0049 III BÀN LUẬN 1) Nhận xét kết thí nghiệm thơ 2) Ảnh hưởng G lên độ giảm áp cột khô cột ướt 3) Mục đích cách sử dụng giản đồ f theo Re 4) Sự liên hệ đối tượng khảo sát có theo dự đốn hay khơng? Nếu khơng giải thích lý TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình Truyền Khối, GS.TSKH Nguyễn Bin, Đại học Bách Khoa Hà Nội [2] Truyền Khối, Vũ Bá Minh, Đại học Bách Khoa TpHCM