BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ MỤC LỤC 1. Sấy đối lưu.................................................................................trang 3 2. Truyền nhiệt.............................................................................trang 22 3. Tháp đệm .................................................................................trang 43 4. Lọc khung bản .........................................................................trang 57 5. Cô đặc......................................................................................trang 67 6. Chưng cất.................................................................................trang 72
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ GVHD: Võ Văn Sim Họ tên: Trịnh Thị Thúy Diễm Tp HCM, ngày 15 tháng 8, năm 2020 MỤC LỤC Sấy đối lưu trang Truyền nhiệt trang 22 Tháp đệm trang 43 Lọc khung trang 57 Cô đặc trang 67 Chưng cất trang 72 BÀI 1: THÍ NGHIỆM SẤY ĐỐI LƯU I CƠ SỞ LÝ THUYẾT Sấy trình làm bốc nước khỏi vật liệu nhiệt, nhiệt cung cấp cho vật liệu nhờ dẫn nhiệt, đối lưu nhiệt, xạ nhiệt… Mục đích q trình sấy làm giảm khối lượng vật liệu, tang độ bền bảo quản tốt Tĩnh lực học trình sấy 1.1 Các thơng số hỗn hợp khơng khí ẩm 1.1.1 Nhiệt độ Gồm loại: tk,tư,ts tk: Nhiệt độ bầu khô nhiệt độ hỗn hợp không khí xác định nhiệt kế thơng thường tư: Nhiệt độ bầu ướt, nhiệt độ ổn định đạt lượng nước nhỏ bốc vàohỗn hợp khơng khí chưa bão hịa điều kiện đoạn nhiệt, xác định nhiệt kế thơng thường có bọc vải ướt bầu thủy ngân ts: Nhiệt độ điểm sương, nhiệt độ trạng thái bão hòa nước 1.1.2 Độ ẩm Gồm loại: d, A, φ d: độ chứa hơi, số kg ẩm có 1kg khơng khí khơ khơng khí chưa bão hịa nước (kgẩm/kgkkk) A: độ ẩm cực đại, số kg ẩm có 1kg khơng khí khơ khơng khí bão hịa nước (kgẩm/kgkkk) φ: độ ẩm tương đối hay gọi độ bão hòa nước φ=d/A (0%≤ 𝜑 ≤ 100%) 1.1.3 Áp suất Gồm P, Pbh, Pb, Ph P: Áp suất tổng khơng khí (mmHg) Pbh: Áp suất bão hòa nước nhiệt độ bầu khô (mmHg) Pb: Áp suất riêng phần nước bề mặt vật liệu (mmHg) Ph: Áp suất riêng phần nước tác nhân sấy (mmHg) Quan hệ áp suất bão hòa nhiệt độ bầu khô, áp suất riênphần nước tác nhân sấy độ ẩm tương đối là: 𝑑 = 0,622 ∗ 𝜑 𝑃𝑏ℎ 𝑃ℎ = 0,622 ∗ 𝑃 − 𝜑 𝑃𝑏ℎ 𝑃 − 𝜑𝑃ℎ 1.1.4 Nhiệt lượng H H: entapi hỗn hợp khơng khí ẩm, nhiệt lượng hỗn hợp khơng khí ẩm có chứa 1kg khơng khía khơ (kcal/kgkkk, kj/kgkkk, 1cal=4.18J) 1.2 Giản đồ khơng khí ẩm (giản đồ Ramzdim) 1.2.1 Cách sử dụng Mơ tả: Gồm bảng hình chữ nhật có phân bố đường biểu diễn thơng số khơng khí ẩm Đường φ: Là đường cong giới hạn từ φ=5% đến 100%, thông số φ ghi đường Đường d: Là đường thẳng đứng, thông số ghi chân đơn vị gam Đường nhiệt độ (tk, tư, ts): Là đường xiên 30 độ so với trục hồnh, thơng số ghi đường Đường H: Xiên 120 độ so với trục hồnh thơng số ghi bên ngồi khung hình chữnhật, ghi xiên đường Đường áp suất: Là đường xiên 45 độ so với trục hoành, giá trị ghi bên phải Bài tập ví dụ: Dùng giản đồ Ramdzim để tìm thơng số hỗn hợp khơng khí ẩm có trạng thái điểm M (φ=10%, tk=900C) ts= 400C tư=450C Pb=72.5mmHg Ph= 52.5mmHg Đáp số:H=52kj/kgkkk D=48g/kgkkk 1.2.2 Hòa trộn hai hỗn hợp khơng khí ẩm Trong q trình sấy nhiều lý mà ta cần phải hịa trộn hai hay nhiều hỗn hợp khơng khí ẩm Mục đích làm giảm nhiệt độ tác nhân, trộn thêm nóng, tăng lưu lượng… Phương pháp hịa trộn dựa đồ thị Giả sử trộn hỗn hợp loại khơng khí + Khơng khí có trạng thái A giản đồ Ramzimd + Khơng khí có trạng thái B giản đồ Ramzimd Khi trộn A với B hỗn hợp có trạng thái M 𝑑𝑀 = (𝐺𝐵 𝑑𝐵 + 𝐺𝐴 𝑑𝐴) 𝐺𝐴 + 𝐺𝐵 𝐻𝑀 = (𝐺𝐵 𝑑𝐵 + 𝐺𝐴 𝑑𝐴) 𝐺𝐴 + 𝐺𝐵 Trong đó: GA, GB: Lượng khơng khí khơ (kg,kg/s) trạng thái A B Buồng hòa trộn dA, dB: độ ẩm tuyệt đối khơng khí A B (g/kgkkk) Tính dM,HM → điểm M giản đồ Ramzimd tra thơng số cịn lại khác Khơng khí trạng thái A diễn theo sơ đồ thiết bị Khơng khí trạng thái M Khơng khí trạng thái B Biểu Biểu diễn giản đồ Ramzimd HB HM B 𝐻𝐴 M A 𝜑 = 100% dA dB 1.2.3 Cân vật chất thiết bị sấy: 1.2.3.1 Tính độ ẩm vật liệu Trong kỹ thuật sấy có khái niệm độ ẩm vật liệu: x: Độ ẩm vật liệu vật liệu ướt ( kg ẩm/kg vật liệu ướt) X: Độ ẩm vật liệu cằn vật liệu khô ( kg ẩm/kg vật liệu khô) 𝑥= 𝑋= 𝐿1 −𝐿0 𝐿1 𝐿1 −𝐿0 𝐿0 ∗ 100% (%kg ẩm/kg vật liệu ướt) ∗ 100% (% kg ẩm/kg vật liệu khô) Độ ẩm x X chuyển đổi qua lại 1.2.3.2 Các phương trình cân vật chất Lượng vật liệu khơ tuyệt đối: 𝐿𝑘 = 𝐿1 (1 − 𝑥1 ) = 𝐿2 (1 − 𝑥2 ) Lượng vật liệu trước sấy: 𝐿1 = 𝐿2 ( − 𝑥2 ) − 𝑥1 Lượng vật liệu sau sấy: 𝐿2 = 𝐿1 ( − 𝑥1 ) − 𝑥2 Lượng ẩm cần tách trình sấy: W = L1 – L2 (kg hay kg/s) 𝑊 = 𝐿1 = 𝐿2 ( Hay 1−𝑥2 1−𝑥1 ) = 𝐿2 = 𝐿1 ( 1−𝑥1 1−𝑥2 ) Lượng khơng khí khơ cần q trình sấy: 𝐺= 𝑊 𝑑2 −𝑑1 (kg, kg/s) Lượng khơng khí cần làm bay 1kg ẩm: 𝑔= 𝐺 𝑊 = 𝑑2 −𝑑1 = 𝑑2 −𝑑0 (kg kkk/kg ẩm) Trong đó: x1, x2: độ ẩm vật liệu trước sau sấy tính theo vật liệu ướt d1=d0: Độ ẩm tác nhân ban đầu sau đun nóng (khơng có tách ẩm tăng ẩm q trình đun nóng) d2: Độ ẩm tác nhân (sau mang ẩm từ vật liệu sấy khỏi buồng sấy) 1.2.4 Cân lượng Nhiệt lượng cần thiết làm bay 1kg ẩm trình sấy theo lý thuyết: 𝑞0 = 𝐻2 −𝐻0 𝑑2 −𝑑0 = 𝑔(𝐻2 − 𝐻0 ) (kj/kg ẩm, kcal/kg ẩm) 𝐻𝐵 = 𝐻𝐶 B H = const C A 𝜑 d1 d2 1.2.5 Các phương thức sấy 1.2.5.1 Sấy có bổ sung nhiệt buồng sấy Để đơn giản bỏ qua phần nhiệt C.tvld - ∑ 𝑞 B1 B2 𝜑 = 100% B3 C A d1 d2 Trường hợp 1: Đường cong A – B1 – C: Sấy khơng có bổ sung nhiệt phịng sấy, có phận đốt nóng Nhiệt độ khơng khí vào buồng sấy cao tB1 Trường hợp 2: Đường cong A – B2 – C: Sấy có phận đốt nóng có bổ sung nhiệt phịng sấy Bộ phận đốt nóng đưa nhiệt độ từ A đến B2 entapy từ HA đến HB2 Bộ phận nhiệt bổ sung buồng sấy khơng làm nhiệt độ khơng khí nóng nhiệt độ phận đốt nóng đưa vào làm cho entapy tăng từ HB2 đến HC Trường hợp 3: Đường cong A – B3 – C: Sấy có phận đốt nóng có bổ sung nhiệt phịng sấy nhiệt độ sấy giữ khơng đổi tC Bộ phận đốt nóng đưa nhiệt độ từ A đến B3 entapy tăng từ HA đến HB3 Bộ phận nhiệt bổ sung buồng sấy trì nhiệt độ phận đốt nóng đưa vào tC làm cho entapy tăng từ HB3 đến HC Trường hợp 4: Đường cong A – C: Sấy khơng có phận đốt nóng, có bổ sung nhiệt buồng sấy entapy tăng từ HA đến HC, nhiệt độ sấy nhỏ trình sấy nhiệt độ lớn bẳng tC Nhận xét: trường hợp sấy tốc độ bay lượng ẩm bay chọn nhiệt độ sấy nhỏ tốt cho q trình sấy nơng sản Q trình sấy tốt cho nông sản thực phẩm theo thứ tự ưu tiên trường hợp – – – Tuy nhiên điều khiển q trình khó theo thứ tự khó trường hợp – – – 1.2.5.2 Sấy hồi lưu phần khí thải: B1 B C 𝜑 = 100% M A d1 d2 Khơng khí A đun nóng lên B1 sấy xuống C xả phần phần hồi lưu trở lại trộn với A trạng thái M qua caloriphe lên đến nhiệt độ sấy tB1 lại C Nhận xét: − Phương pháp điều chỉnh độ ẩm khơng khí tiết kiệm lượng, giữ nhiệt độ thấp − Một số máy sấy có hồi lưu khí thải phần có điều chỉnh nhiệt độ theo nhiệt độ cài đặt trước không cài lại nhiệt độ nhiệt độ sấy khơng đổi cho dù có hay khơng có hồi lưu Ở ta muốn nói sấy, ta nâng lên nhiệt độ cao ban đầu (tB) mà hạ nhiệt độ cài đặt xuống tB1 độ ẩm tuyệt đối tăng từ d1 đến d2 thực trình sấy Đường cong sấy A – M – B1 – C − Các trình sấy hồi lưu tiết kiệm lượng khoảng thời gian Tuy nhiên thời gian sấy dài khơng hồi lưu độ ẩm tương đối tăng 1.3 Động học trình sấy 1.3.1 Các định nghĩa Tốc độ sấy: Là lượng ẩm bay 1m2 vật liệu sấy đơn vị thời gian Thời gian sấy: y = 6E-06x + 0.0083 Bảng R² = 0.9596 0.02 t÷q 0.015 0.01 0.005 0.0 200.0 400.0 600.0 800.0 1000.0 1200.0 1400.0 1600.0 q Phương trình lọc có dạng: q2 + 2.C.q = K.𝜏 Lấy đạo hàm vế: 2.qdq + 2.C.qdq = K.d𝜏 ↔ (2.q + 2.C)dq = K.d𝜏 ↔ 𝑑𝜏 2 = 𝑞 + 𝐶 𝑑𝑞 𝐾 𝐾 Đặt y = 𝑑𝜏 𝑑𝑞 ; q = x; a = 𝐾 ;b= 2.𝐶 𝐾 Phương trình đường bình phương cực tiểu : y = 0.6x + 0.0083 Ta cho: y=0↔ ↔ − x = 0.138 = C x=0→ y =b= 2C 2C 2(1.43) K= = = 0.5 K b 5.69 ∆𝑃2 = 0.6 at V 900 2000 3000 3700 4400 q 500 1111.111 1666.667 2055.556 2444.444 ∆𝜏 5 5 ∆𝑞 611.1111 555.5556 388.8889 388.8889 ∆𝜏 ∆𝑞 0.008182 0.009 0.012857 0.012857 1800.0 y = 3E-06x + 0.0061 R² = 0.8855 Bảng 0.014 0.012 0.01 0.008 0.006 0.004 0.002 0 500 1000 1500 2000 2500 Phương trình đường bình phương cực tiểu : y = 0.6x+0.0061 Ta cho: y = → x = − b − 0.0061 = = −0.0016 a 0.6 ↔ 𝑥 = 0.0016 = 𝐶 𝑥=0→𝑦=𝑏= 2𝐶 2𝐶 2(0.0016) ↔𝐾= = = 0.0053 𝐾 𝑏 0.6 ∆𝑃2 = 0.8 at V 1000 1900 2800 3500 4000 q 555.5556 1055.556 1555.556 1944.444 2222.222 ∆𝜏 5 5 ∆𝑞 500 500 388.8889 277.7778 ∆𝜏 ∆𝑞 0.01 0.01 0.012857 0.018 Bảng y = 6E-06x + 0.0055 R² = 0.8048 0.02 0.018 0.016 0.014 0.012 0.01 0.008 0.006 0.004 0.002 0 500 1000 1500 2000 2500 Phương trình đường bình phương cực tiểu : y = 0.6x+0.0055 Ta cho: y = → x = − b − 0.0055 = = −0.0091 a 0.6 ↔ −𝑥 = −0.091 = 𝐶 x=0→ y=b= 2C 2C 2(0.0091) K= = = 3.333 K b 0.0055 ∆𝑃 ∆𝑃1 = 0.3 at ∆𝑃2 = 0.6 at ∆𝑃3 = 08 at C 5,45x10-3 8,09x10-3 3,65x10-3 K 1.327 2,654 1,327 V KẾT LUẬN Nhận xét − Đồ thị biễu diễn trình lọc khơng ổn định q trình thao tác sinh viên khơng xác , khơng nắm vững qui tắc vận hành thiết bị thời gian lấy mẫu − Diện tích bề mặt lọc lớn , dễ dàng thay đổi màng lọc theo loại dung dich lọc khác − Bỏ qua sai số q trình tiến hành thí nghiệm , ta thấy tăng áp suất lượng nước đơn vị diện tích lọc tăng lưu lượng dung dịch lọc tăng theo − Qua phương trình ta thấy tốc độ lọc khơng thay đổi áp suất lọc biến thiên tuyến tính theo thời gian lọc ➢ Nguyên nhân sai số: − Các thao tác kỹ thuật q trình thí nghiệm cịn vụng − Các giá trị đo lấy sai số − Sai số q trình tính tốn, xử lý số liệu ➢ Cách khắc phục: − Kiểm tra thiết bị trước sau làm thí nghiệm Báo cho phận sửa chữa có phát hư hỏng − Đọc kết tính tốn cẩn thận, lấy sai số mức tối thiểu BÀI 5: CÔ ĐẶC I CƠ SỞ LÝ THUYẾT Cân vật liệu hệ thống cô đặc nồi ̶ Xét hệ thống nồi Trong Gđ: khối lượng nguyên liệu, (kg); (kg/s) Gc: khối lượng sản phẩm (kg); (kg/s) W: lượng thứ (kg); (kg/s) xđ: nồng độ chất khô nguyên liệu, (phần khối lượng) xc: nồng độ chất khô sản phẩm, (phần khối lượng) Theo định luật bảo toàn vật chất Bảo toàn khối lượng: Gđ=Gc+W Bảo tồn chất khơ: Gđ xđ=Gc xc Giải ta có Lượng thứ Lượng thứ 𝑤 = 𝐺đ (1 − 𝑥đ ) 𝑥𝑐 Nồng độ sản phẩm cuối 𝑥𝑐 = 𝐺đ 𝑥đ 𝐺đ 𝑥đ = 𝐺đ 𝐺đ − 𝑊 Lượng đốt tiêu tốn 𝐷= 𝐺𝐶 𝑐𝑐 𝑡𝑐 + 𝑊 𝑖 ′ − 𝐺đ 𝑐đ 𝑡đ + 𝑄𝑐đ + 𝑄𝑚𝑡 𝑖 − 𝑐𝑛 𝑡𝑛 Trong q trình tính tốn nhiệt xem cc ≈ cđ T ̶ ính bề mặt truyền nhiệt Theo phương trình truyền nhiệt 𝑄 = 𝐾 𝐹 𝜏 ∆𝑡ℎ𝑖 = 𝐷 (𝑖 − 𝑐𝑛 𝑡𝑛 ) Trong Q: lượng truyền nhiệt (J) K: hệ số truyền nhiệt (W/m2.độ) F: diện tích bề mặt truyền nhiệt (m2) 𝜏: thời gian cô đặc (s) ∆𝑡ℎ𝑖: hiệu số nhiệt độ hữu ích (độ) Rút bề mặt truyền nhiệt 𝐹= 𝐷 (𝑖 − 𝑐𝑛 𝑡𝑛 ) , (𝑚2 ) 𝐾 𝜏 ∆𝑡ℎ𝑖 Thiết bị thí nghiệm Dung dịch đặc theo mẻ, nhập liệu lần từ thùng chứa dung dịch đầu Dung dịch sôi buồng bốc nhiệt truyền từ nước nóng bên vỏ ngồi Hơi thứ bốc lên từ dung dịch sôi dẫn qua thiết bị ngưng tụ ống xoắn để ngưng tụ thu hồi định lượng Một bơm chân khơng loại vịng nước sử dụng để tạo chân không cho hệ thống Hệ thống đặc gồm thiết bị sau: ̶ Nồi đặc hai vỏ có cánh khuấy ̶ Máy khuấy trộn ̶ Thiết bị ngưng tụ ống xoắn ̶ Bình chứa nước ngưng ̶ Bơm chân khơng loại vịng nước ̶ Áp kế đo độ chân không ̶ Nhiệt kế điện tử ̶ Hệ thống điện ̶ Xô nhựa chứa dung dịch đầu Nồi cô đặc hai vỏ Nồi chứa dung dịch đường có đường kính D=250mm Cao H=500mm, bề dày 𝛿=5mm Nồi chế tạo thép không gỉ AISI304 Thiết bị ngưng tụ ống xoắn Ống xoắn có đường kính Ф16 quấn thành vịng xoắn có đường kính D=150mm Ống xoắn gia cơng thép không gỉ AISI304 Bơm chân không Hệ thống sử dụng bơm chân khơng loại vịng nước 1HP Sơ đồ thiết bị Các bước tiến hành thí nghiệm ̶ Bước : Rửa nguội thiết bị + Kiểm tra van: van mở, van cịn lại đóng + Mở cơng tắc tổng + Chuẩn bị 20 lít nước sạnh xô nhựa + Hút chân không kim áp kế 0.8at tắt bơm + Mở van hút vào nồi + Mở công tắc khuấy trộn thời gian phút + Mở van xả nước nồi + Tắt máy khuấy trộn ̶ Bước 2: Rửa nóng thiết bị + Kiểm tra van: van mở, van cịn lại đóng + Mở cơng tắc cổng + Chuẩn bị 20 lít nước xơ nhựa + Hút chân không kim áp kế 0.8at tắt bơm + Mở van hút vào nồi + Kiểm tra mực nước vỏ áo cách mở van xem nước tràn ống kiểm tra chưa, chưa tràn châm nước thêm vào phễu + Mở công tắc điện trở (chú ý phải kiểm tra mực nước vỏ áo an tồn mở điện trở) + Mở cơng tắc khuấy trộn + Khi nhiệt độ nước nồi đạt 600C mở van xả nước nồi + Tắt máy khuấy trộn ̶ Bước : Pha dung dịch đặc + Pha lít dung dịch cô đặc (15%) ̶ Bước : Cô đặc dung dịch + Kiểm tra van : van mở, van cịn lại đóng + Mở cơng tắc tổng + Hút chân không cách mở bơm chân không mở van 10 kim áp kế 0.6 – 0.8at tắt bơm ý khơng để bơm chân không chạy liên tục Khi máy rú lớn phải tắt bơm chân khơng cách khóa van 10 tắt bơm + Mở van hút hết lít dung dịch vào nồi + Mở van cấp nước qua ống xoắn + Mở công tắc khuấy trộn (5 phút khuấy lần, lần khuấy 30s) + Kể từ lúc dung dịch nồi sơi (620C) 10 phút lấy mẫu dung dịch nồi đo Bx, lấy nước ngưng tụ đo thể tích Cách lấy mẫu : mở van thời gian 1s sau đóng van lại, mở van lấy mẫu Cách lấy nước ngưng tụ : đóng van 6, mở van 7, van 8, lấy nước ngưng xong thao tác van ngược lại trở trạng thái ban đầu Chú ý lúc lấy nước ngưng tụ không hút chân không + Khi dung dịch nồi đạt 65Bx trở lên dùng q trình đặc + Mở van để thơng áp khí trời + Mở van xả dung dịch sau đặc nồi ngồi để cân khối lượng + Tắt máy khuấy trộn ̶ Bước : Vệ sinh thiết bị + Kiểm tra van : van mở, van cịn lại đóng + Mở cơng tắc tổng + Chuẩn bị 20 lít nước xô nhựa + Hút chân không kim áp kế 0.8at tắt bơm + Mở van hút vào nồi + Mở công tắc khuấy trộn thời gian phút + Mở van xả nước nồi + Tắt máy khuấy trộn + Tắt công tắc tổng II TÍNH TỐN Trình tự tính tốn 1.1 Nồng độ phần khối lượng dung dịch đường nhập liệu (xđ) Đo nồng độ dd đường nhập liệu chiết quang kế ta Bxđ =150Bx → xđ = 0,15 (phần khối lượng) 1.2 Khối lượng dung dịch đường nhập liệu (Gđ) - Thể tích dung dịch đường nhập liệu V = (l) - Gđ = Vđ.đ = 5.10-3.1087,8 = 5,439 (kg) Trong Vđ thể tích dung dịch đường nhập liệu (m3) - đ = 1087,8 (kg/m3) khối lượng riêng dung dịch đường nhập liệu nhiệt độ 280C ( trabảng ) 1.3 Tính lượng nước ngưng thực tế W* = Vngưng.ngưng = 3,970.10-3.995,68 = 3,9528 (kg) Trong - Vngưng = 1000 + 690 + 790 + 100 + 450 + 350 + 300 + 90 + 200 = 3970 (ml) tổng thể tích nước ngưng thu q trình thí nghiệm - ngưng = 995,68 (kg/m3) khối lượng riêng nước ngưng nhiệt độ 300C ( tra bảng ) 1.4 Phần trăm sai số 1.4.1 Tính phần trăm sai số nồng độ dung dịch sau cô đặc: (%SSxc) Áp dụng công thức: %SSxc = |𝑋𝑐− 𝑋𝐶∗| 𝑋𝑐 100% Trong đó: Xc: nồng độ chất khơ sản phẩm sau cô đặc theo lý thuyết, (phần khối lượng) X*c: nồng độ chất khô sản phẩm sau cô đặc theo thực tế đo chiết quang kế, (phần khối lượng) Ta có: X*c = 18,9Bx = 0,189 (phần khối lượng)→ xc = 0.189 (phần khối lượng) Thể tích dung dịch đường thu sau cô đặc (Vc) là: Vc = 1,03 L Tiến hành tra bảng khối lượng riêng dung dịch đường nhiệt độ 300C ta ρc = 995,68 (kg/m3) Khối lượng dung dịch đường thu sau cô đặc: Gc = Vc.ρc = 1,03 x 0,99568 = 1,025 kg W = Gđ - Gc =6,645 – 1,025 = 5,62 kg Vậy nồng độ chất khô sản phẩm sau cô đặc theo lý thuyết là: Xc = 𝐺đ 𝑋đ 𝐺đ −𝑊 %SSxc = = 6,645.0,15 6,645−5,62 |𝑋𝑐− 𝑋𝐶∗| 𝑋𝑐 = 0,97 100% = |0.97− 0,189| 0,97 100%= 80.56%> 5% Vậy sai số đáng kể Giải thích kết quả: - Vì thời gian có hạn nên đặc nước đường chưa tới mức giới hạn - Trong trình cô đặc lấy mẫu để thử độ Bx nhiều nên làm sản phẩm - Trong q trình rót ca để đo nên bị hao hụt 1.4.2 Tính phần trăm sai số lượng nước ngưng thu q trình đặc: Áp dụng cơng thức: = |5,62−3.9528| 5,62 %SSw = |𝑊− 𝑊 ∗ | 𝑊 100% 100% = 29% > 10% ( sai số đáng kế ) Kếtluận: Các nguyên nhân dẫn đến sai số lúc làm thí nghiệm: • Thao tác vận hành thí nghiệm chưa chuẩnxác • Thời gian lấy mẫu đo xác mức độ tươngđối • Do đọc số Bx sailệch Cách khắc phục: • Sự phối hợp ăn ý thành viên nhóm lúc vận hành thiết bị • Canh thời gian để lấy thể tích nước đo dung dịch cô đặc để đo sốBx BÀI 6: CHƯNG CẤT I CƠ SỞ LÝ THUYẾT Định nghĩa chưng cất: Chưng cất trình dùng để tách cấu tử hỗn hợp lỏng hỗn hợp khí-lỏng thành cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay khác cấu tử hỗn hợp (ở củng điều kiện) Các phương pháp chưng cất: - Chưng cất đơn giản: dủng để tách hỗn hợp gồm cấu tử có độ bay khác - Chưng cất nước trực tiếp: dùng để tách hỗn hợp gồm chất khó bay tạp chất khơng bay - Chưng cất: dùng để tách hoàn toàn hỗn hợp cấu tử dễ bay có tính chất hịa tan phần hịa tan hồn tồn vào Định luật Henry: Đối với dung dịch lý tưởng áp suất riêng phần p khí chất lỏng tỷ lệ với phần mol x dung dịch y=H.p Trong đó: H: Hằng số Henry (khi nhiệt độ tăng H tăng) Định luật Raoult: Áp suất riêng phần cấu tử dung dịch áp suất bão hòa cấu tử (ở nhiệt độ) nhân với nồng độ phần mol cấu tử dung dịch p=pbh.x Trong đó: p: áp suất riêng phần cấu tử hỗn hợp pbh: áp suất bão hòa cấu tử nhiệt độ x: nồng độ phần mol cấu tử dung dịch Mơ hình mâm lý thuyết Mơ hình mâm lý thuyết mơ hình toán đơn giản dựa sở sau: - Cân hai pha lỏng - cho hỗn hợp hai cấu tử - Điều kiện động lực học lưu chất lý tưởng mâm lý cho hai pha lỏng - là: + Pha lỏng phải hòa trộn hồn tồn mâm + Pha khơng lơi giọt lỏng từ mâm lên mâm đồng thời có nồng độ đồng vị trí tiết diện + Trên mâm ln đạt cân hai pha Phân loại trình chưng cất − Chưng cất đơn giản: Dùng để tách hỗn hợp lọc gồm cấu tử có nhiệt độ sôi khác nhau, thông thường người ta sử dụng chưng cất đơn giản để tách hỗn hợp rắn lơ lửng pha lỏng − Chưng cất lôi nước : Dùng để tách hỗn hợp khó bay hơi, cấu tử có nhiệt độ sơi cao so với điều kiện cấu tử không tan nước Người ta tiến hành chưng cất cách cho nước bão hòa lội qua hỗn hợp lỏng cần chưng cất cấu tử không tan nước bị nước lơi lên khỏi mặt thống hỗn hợp theo đường ống dẫn sau tiến hành ngưng tụ nước bão hịa ta thu hỗn hợp lỏng gồm nước cấu tử cần tách, hai cấu tử không tan vào nên tách lớp ta dễ dàng thu cấu tử cần phân tích − Chưng cất tinh khiết hỗn hợp cấu tử Để tăng giágiá thành độ tinh khiết dung môi người ta sử dụng trình chưng cất tinh khiết với nguyên liệu sản phẩm chưng cất đơn giản Phương trình cân vật chất: F= D+W F.xF = D.xD + W.xW Trong đó: F: Suất lượng nhập liệu D: Suất lượng sản phẩm đỉnh W: Suất lượng sản phẩm đáy xF: Nồng độ nhập liệu (của cấu tử dễ bay hơi) xD: Nồng độ sản phẩm đỉnh (của cấu tử dễ bay hơi) xW: Nồng độ sản phẩm đáy(của cấu tử dễ bay hơi) F: Suất lượng nhập liệu D: Suất lượng sản phẩm đỉnh W: Suất lượng sản phẩm đáy xF: Nồng độ nhập liệu (của cấu tử dễ bay hơi) xD: Nồng độ sản phẩm đỉnh (của cấu tử dễ bay hơi) xW: Nồng độ sản phẩm đáy(của cấu tử dễ bay hơi) Hiệu suất: Để chuyển từ số mâm lý thuyết sang số mâm thực ta cần phải biết hiệu suất mâm Có ba loại hiệu suất mâm dùng là: Hiệu suất tổng quát, liên quan đến toàn tháp; Hiệu suất mâm Murphree, liên quan đến mâm; Hiệu suất cục bộ, liên quan đến vị trí cụ thể mâm - Hiệu suất tổng quát Eo: hiệu suất đơn giản sử dụng kén xác nhất, định nghĩa tỉ số số mâm lý tưởng số mâm thực cho toàn tháp 𝐸0 = 𝑠ố 𝑚â𝑚 𝑙ý 𝑡ưở𝑛𝑔 𝑠ố 𝑚â𝑚 𝑡ℎự𝑐 - Hiệu suất mâm Murphree: tỉ số biến đổi nồng độ pha qua mâm với biến đổi nồng độ cực đại đạt pha rời mâm cân với pha lỏng rời mâm thứ n 𝑦𝑛 − 𝑦𝑛 + 𝐸𝑀 = ∗ 𝑦 𝑛 − 𝑦𝑛 + Trong đó: yn: nồng độ thực pha rời mâm thứ n yn+1: nồng độ thực pha vào mâm thứ n y*n: nồng độ pha cân với pha lỏng rời ống chảy chuyền mâm thứ n Nói chung, pha lỏng rời mâm có nồng độ khơng với nồng độ trung bình pha lỏng mâm nên dẫn đến khái niệm hiệu cục Hiệu suất cục định nghĩa sau: 𝑦′𝑛 − 𝑦′𝑛 + 𝐸𝑀 = ′ 𝑦 𝑒𝑛 − 𝑦′𝑛 + Trong đó: y’n: nồng độ pha rời khỏi vị trí cụ thể mâm n y’n+1: nồng độ pha mâm n vị trí y’en: nồng độ pha cânbằng với pha lỏng vị trí Bảng 2: Kết tính cân vật chất STT F(mol/h) D(mol/h) xF(%mol) xD(%mol) W(mol) xW(%mol) 20 3,5 25 60 16,5 17,57 Đường cân rượu etanol nước x y 0 33,2 10 44,2 20 53,1 Tính y*F, Rmin xF y*F 0.25 0.5535 STT 30 57,6 40 61,4 50 65,4 60 69,9 70 75,3 Rmin 0.15321 Kết tính đường làm việc STT R f Ptđườngcất Ptđườngchưng 15,514 7,684 y=0,33x+0,4 y=4,14x+0,55 • Kết luận: Kết thí nghiệm: Kết thí nghiệm có sai số ➢ Nguyên nhân: − Các giá trị đo lấy sai số − Sai số q trình tính tốn, xử lý số liệu − Sai số thiết bị thí nghiệm ➢ Cách khắc phục: − Nắm rõ thao tác kỹ thuật trước làm thí nghiệm − Đọc kết tính tốn cẩn thận, lấy sai số mức tối thiểu * Sơ đồ nguyên lý thiết bị 80 81,8 90 89,8 100 100 ... nên có nhiều kiểu thiết bị sấy khác nhau, có nhiều cách phân loại thiết bị sấy sau đây: • Dựa vào tác nhân sấy: Thiết bị sấy khơng khí thiết bị sấy khói lị, ngịa cịn có thiết bị sấy phương pháp... việc: Thiết bị sấy chân không, thiết bị sấy áp suất thường Dựa vào phương thức làm việc: Sấy liên tục hay sấy gián đoạn • Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho trình sấy: Thiết bị sấy tiếp xúc, thiết. .. hợp Thiết bị vỏ ống 4.1 Cấu tạo − Thiết bị trao đổi nhiệt ống thẳng (loại vỏ ống pass ống kiểu – ngược chiều) − Thiết bị trao đổi nhiệt ống thẳng (loại vỏ ống pass ống kiểu – ngưng tụ) − Thiết bị