TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM THƯC TẬP KĨ THUẬT THỰC PHẨM (NS113) PHÚC TRÌNH CƠ HỌC LƯU CHẤT VÀ VẬT LIỆU RỜI Sinh viên Võ Ngọc Trân MSSV B1900904 Buổi thực[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM THƯC TẬP KĨ THUẬT THỰC PHẨM (NS113) PHÚC TRÌNH CƠ HỌC LƯU CHẤT VÀ VẬT LIỆU RỜI Sinh viên: Võ Ngọc Trân GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: MSSV: B1900904 ThS Nguyễn Thị Hoàng Minh Buổi thực tập: thứ ngày 02/04/2022 ( nhóm 01) Bài 1: Xác định độ rỗng khối hạt I Mục đích Biết cách bận dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng việc đo đạc độ rỗng khối hạt thể tích vật liệu góp phần cho việc tính tốn thơng tin liên quan đến thể tích vật liệu (q trình bảo quản, tốc độ hơ hấp ) II Mơ tả thí nghiệm Chuẩn bị dụng cụ: Chuẩn bị bình tích giống Bình (1) rỗng có nối với hệ thống đo áp suất máy nén Bình (2) chứa vật liệu cần xác định độ rỗng, thơng với bình (1) qua van (2) thơng bên ngồi mơi trường qua van (3) Tiến hành thí nghiệm: Ở trạng thái 1: bình rỗng, van (2) đóng Nâng áp lực bình đến áp suất P đóng van (1) Ở trạng thái 2: cho vật liệu vào đầy bình (2) khóa van (3) mở van (2) thơng bình bình Ghi nhân áp suất trạng thái P2 III Số liệu thí nghiệm Bảng 1.1 Vật liệu Đậu (tròn, trơn) Lúa (dài, nhám) Gạo (dài, trơn) P1 3,55 3,9 3,6 3,82 3,86 3,93 3,85 3,86 P2 2,35 2,7 2,39 2,22 2,57 2,33 2,56 2,51 2,49 IV Xử lí số liệu Áp suất P1 P2 ghi nhận trạng thái sử dụng để tính tốn độ rỗng khối vật liệu Gọi: V1 thể tích bình (2 bình giống nhau, bỏ quan thể tích ống dẫn) V2 thể tích phần rỗng vật liệu chứa bình Tỉ số ε = V1 (*) định nghĩa độ rỗng khối hạt (tỉ số phần không khí V2 so với tổng thể tích khối hạt) Từ phương trình trạng thái khí lý tưởng với trường hợp đẳng nhiệt: Trạng thái ban đầu với trạng tháng theo phương trình: P1.V1 = P2.(V1+V2) = P2.V1+P2.V2 Hay P1.V1 - P2.V1 = P2.V2 (**) Từ (*) (**) suy ra: ε = V P 1−P2 = V2 P2 Bảng 1.2 Vật liệu Đậu (tròn-trơn) Lúa (dài-nhám) Gạo (dài-trơn) V P1 3,55 3,9 3,6 3,82 3,86 3,93 3,85 3,86 P2 2,35 2,7 2,39 2,22 2,57 2,33 2,56 2,51 2,49 Độ rỗng ε 0,511 0,444 0,506 0,721 0,556 0,657 0,535 0,534 0,550 Độ rỗng trung bình εtb 0,49 0,64 0,54 Nhân xét Các vật liệu với hình dạng, kích thước khác có chênh lệch áp suất khác nhau, độ rỗng khác Từ áp dụng để sử dụng tính tốn q trình bảo quản, tốc độ hơ hấp loại vật liệu - Đậu: trịn – trơn, độ ma sát hạt kém, phần rỗng hạt nhiều - Lúa: dài – nhám, độ ma sát hạt cao, phần rỗng hạt - Lúa: dài – trơn, độ ma sát hạt trung bình, phần rỗng hạt trung bình Độ rỗng: Đậu < Gạo < Lúa Biểu đồ so sánh độ rỗng vật liệu 0.750 0.700 Độ rỗng ε 0.650 0.600 0.550 0.500 0.450 0.400 Đậu Lúa 3 Gạo Bài 2: Xác định tổn thất lượng chất lỏng chảy ống I Mục đích Biết cách tính tổn thất lượng cho hệ thống vận chuyển lưu chất Nhận biết ảnh hưởng lưu lượng đến tốn thất lượng lưu chất chảy hệ thống thí nghiệm Biết cách so sánh khác biệt tính tốn lý thuyết thực tế hệ thống vận chuyển lưu chất II Mô tả thí nghiệm Một hệ thống vận chuyển chất lỏng theo sơ đồ Bơm vận chuyển chất lỏng qua ống có kích thước khác nhau, có bố trí co, Các đồng hồ đo áp suất hệ thống đo đạc chênh lệch áp suất sử dụng việc đo đạc nhằm tính tốn tổn thất áp lực q trình thực thí nghiệm + Có mức lưu lượng điều chỉnh q trình thực thí nghiệm III Số liệu thí nghiệm - Đường kính ống: D = 2,5cm = 0,025m Khối lượng riêng nước: ρ = 995,68 kg/m³ Gia tốc trọng trường: g = 9,8 m/s Độ nhớt nước T = 30°C: μ = 0,8.10-3 Pa.s Chiều dài thật ống: L = 1,2m Độ nhám thành ống dẫn: ε = 0,3.10-3 Bảng 2.1 Áp suất (kg/cm2) Áp kế Ấp kê Q1 = 16,5 1,05 1,025 Lưu lượng L/min Q2 = 15,5 Q3 = 13,8 0,925 0,725 0,9 0,7 Q4 = 11,97 0,58 0,57 IV ΔP f P P = 1− ρ.g ρ.g ρ.g ΔP f Tổn thất lý thuyết: = f L U ρ.g g.D Tổn thất thực tế: Xử lí số liệu Bảng 2.2: Đổi đơn vị Ấp suất (Pa) Áp suất Áp suất - Q1 = 2,75.10-4 102969,825 100518.162 Lưu lượng m3/s Q2 = 2,58.10-4 Q3 = 2,3.10-4 90711,513 71098,213 88259.85 68646,55 Q4 = 2.10-4 56878,57 55897,905 Q Vận tốc chất lỏng chạy ống: U = π D (m/s) D U ρ Chuẩn số Reynold: Re = μ −3 ε 0,3 10 Độ nhám tương đối: = = 0,012 D 0,025 Bảng 2.3 Lưu lượng m3/s Q1 = 2,75.10-4 Q2 = 2,58.10-4 Q3 = 2,3.10-4 Q4 = 2.10-4 - Vận tốc, U (m/s) 0,56 0,53 0,47 0,41 Chuẩn số Reynold, Re 17424,4 16490,95 14624,05 12757,15 Re > 2000, tương ứng với chảy độ chảy rối Tra dãn đồ Moody tìm hệ số ma sát f Bảng 2.4 Vị trí Lưu lượng m3/s 1-2 Q1 = 2,75.10 Q2 = 2,58.10-4 Q3 = 2,3.10-4 Q4 = 2.10-4 -4 V Tổn thất thực tế ghi Hệ số nhận từ thí nghiệm (m) ma sát ΔP f thực tế f 0,0103 0,0105 0,0106 0,0108 ρ.g 0,25 0,25 0,25 0,1 Tổn thất tính tốn từ lý thuyết (m) Δ Pf lý thuyết ρ.g 0,032 0,029 0,023 0,018 Nhận xét Qua q trình thực thí nghiệm ta thấy: Ở mức lưu lượng khác nhau, áp suất khác Áp suất giảm lưu lượng chất lỏng qua ống giảm ngược lại Khi tiến hành thí nghiệm để tính tốn mắc phải nhiều sai số đo: đọc số áp kế khơng xác, áp kế chạy không cố định, đọc số lưu lượng chênh lệch Nên kết tính tốn lượng tổn thất thực tế lớn so với lý thuyết Vận tốc q trình tính tốn vận tốc trung bình mặt cắt dịng chảy, có dẫn tới sai số nêu dòng chảy với vận tốc phân bố không Biểu đồ so sánh kết tính tốn từ thực tế lý thuyết 0.3 Tổn thất (m) 0.25 0.25 0.25 0.25 0.023 0.029 0.032 0.2 0.15 0.1 0.1 0.05 0.00017 0.018 0.00019 0.00021 0.00023 0.00025 0.00027 0.00029 Lưu lượng m3/s Tổn thất thực tế ghi nhận từ thí nghiệm (m) Tổn thất tính tốn từ lý thuyết (m) Bài 3: Xác định độ nhớt dung dịch nhớt kế mao quản I Mục đích Biết cách xác định độ nhớt dung dịch buret Dựa vào phương trình tính tốn độ nhớt nhớt kế mao quản, với dung dịch biết trước độ nhớt khối lượng riêng tính số dụng cụ K μ = K.t ρ Từ thơn tin K sở tính tốn độ nhớt dung dịch biết trước khối lượng riêng thời gian chảy hết lượng chất lỏng chứa buret II Mơ tả thí nghiệm Chuẩn bị loại dung dịch: nước cất, đường 20%, 40% 60% + Xác định số K Cho 25ml nước cất biết trước khối lượng riêng độ nhớt ( tra bảng nhiệt độ xác định) vào buret mở van phía Tính thời gian chảy hết 25ml nước cất Từ thông tin độ nhớt, khối lượng riêng thời gian chảy xác định số dụng cụ K + Xác định độ nhớt dung dịch Cho 25ml dung dịch cần xác định độ nhớt vào buret tính thời gian chảy hết 25ml dung dịch (t), xác định khối lượng riêng dung dịch cần xác định (ρ) số dụng cụ K Từ xác định độ nhớt (μ) dung dịch III Số liệu thí nghiệm Bảng 3.1 TT Mẫu Nước cất Đường 20% Đường 40% Đường 60% IV Xử lí số liệu - Khối lượng, m (kg) Thời gian chảy, t (s) 10 10,6 12 19,2 0,0271 0,0305 0,0331 Nhiệt độ ban đầu, T (°C) 30,6 33,5 34,9 33,6 Thể tích, V (ml) 25 Độ nhớt nước T=30,6° : μ = 7,91.10-4 N.s/m2 Khối lượng riêng T=30,6°: ρ = 995,494 kg/m3 Hằng số K dụng cụ đo: −4 μ 7,91.10 = K.t ⇒ = K.10 ⇒ K = 7,95.10-8 ρ 995,494 Bảng 3.2 TT Mẫu Khối lượng riêng, ρ kg/m3 Thời gian chảy, t (s) Độ nhớt, μ Hằng số K V Nước cất Đường 20% Đường 40% Đường 60% 995,494 1084 1220 1324 10 10,6 12 19,2 7,91.10-4 9,13.10-5 1,16.10-3 2,02.10-3 7,95.10-8 Nhận xét Dung dịch có nồng độ cao độ nhớt cao, dung dịch đặc, theo thời gian chảy chậm Độ nhớt chất lỏng đặc tính liên quan chặt chẽ đến lực ma sát nội cản trở di chuyển tương đối chất lỏng Đối với chất lỏng, hệ số độ nhớt giảm nhiệt độ tăng ngược lại Độ nhớt: Nước cất < Đường 20% < Đường 40% < Đường 60% Biểu đồ so sánh độ nhớt 0.0025 0.00202 Độ nhớt 0.002 0.0015 0.00116 0.001 0.000791 0.0005 0.0000913 Nước cất Đường 20% Đường 40% Đường 60% Bài 4: Ảnh hưởng độ ẩm đến góc nghiêng tự nhiên khối hạt I Mục đích Cho thấy thay đổi góc nghiêng tự nhiên (do ma sát hạt hạt) theo loại vật liệu độ ẩm vật liệu thay đổi Góc nghiêng tự nhiên định nghĩa góc hợp đường sinh mặt phẳng trải lớp vật liệu rời mặt phẳng Góc nghiêng tự nhiên Ma sát hạt hạt thay đổi trạng thái bề mặt hình thành góc nghiêng tự nhiên có ảnh hưởng đến việc thiết kế kho cáv hệ thống vận chuyển Việc xác định góc nghiêng tự nhiên giúp tính tốn hệ thống bảo quản vận chuyển hiệu II Mơ tả thí nghiệm Cho vật liệu chuẩn bị với hình dạng, tính chất khác vào thùng chứa (1) Mở cho vật liệu chảy (2) Dùng thước đo góc nghiêng tự nhiên III Số liệu thí nghiệm Bảng 4.1 IV TT Vật liệu Đậu (tròn - trơn) Lúa (dài – nhám) Gạo (dài – trơn) Góc nghiêng tự nhiên 31° 33° 30° 43° 44° 44° 35° 37° 35° Nhận xét Các loại vật liệu khác có góc nghiêng tự nhiên khác Góc nghiêng tự nhiên phụ thuộc vào độ ma sát hạt vật liệu, tùy loại vật liệu có hình dáng tính chất khác có độ ma sát hạt khác - Lúa: có hình dạng dài tính chất nhám nên độ ma sát hạt lớn, góc nghiêng tự lớn đậu gạo - Gạo: có hình dạng dài tính chất trơn nên độ ma sát hạt trung bình, góc nghiêng tự lớn đậu nhỏ lúa - Đậu: có hình dạng trịn tính chất trơn nên độ ma sát hạt thấp nhất, góc nghiêng tự nhỏ lúa gạo Độ ma sát: Đậu < Gạo < Lúa Biểu đồ so sánh góc nghiêng tự vật liệu 45 43 44 43 44 Góc nghiêng tự 41 39 37 35 33 31 37 35 35 33 31 30 29 27 25 Đậu Lúa - HẾT - 10 Gạo ... suất Áp suất - Q1 = 2,75 .10 -4 10 2969,825 10 0 518 .16 2 Lưu lượng m3/s Q2 = 2,58 .10 -4 Q3 = 2,3 .10 -4 90 711 , 513 710 98, 213 88259.85 68646,55 Q4 = 2 .10 -4 56878,57 55897,905 Q Vận tốc chất lỏng chạy ống:.. .Bài 1: Xác định độ rỗng khối hạt I Mục đích Biết cách bận dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng việc đo đạc độ rỗng khối hạt thể tích vật liệu góp phần cho việc tính... sát hạt cao, phần rỗng hạt - Lúa: dài – trơn, độ ma sát hạt trung bình, phần rỗng hạt trung bình Độ rỗng: Đậu < Gạo < Lúa Biểu đồ so sánh độ rỗng vật liệu 0.750 0.700 Độ rỗng ε 0.650 0.600