GIÁO TRÌNH THÍ NGHIỆM QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ 2

GIÁO TRÌNH TN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ NỘI QUY PHÒNG THÍ NGHIỆM QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ    Điều 1: Trang phục thí nghiệm - Sinh viên thí nghiệm phải mặc áo blouse - Sinh viên phải có mặt trước phòng thí nghiệm buổi sáng 7g30 buổi chiều 13g00, trễ 15 phút lý đáng không làm thí nghiệm Điều 2: Trả lý thuyết - Sinh viên phải chuẩn bị kỹ trước thí nghiệm - Cán hướng dẫn (CBHD) kiểm tra lý thuyết, không đạt sinh viên không làm thí nghiệm, nhận điểm “0” cho toàn thí nghiệm không làm bù Điều 3: Trong thí nghiệm - Sinh viên không khỏi phòng thí nghiệm chưa có đồng ý CBHD - Thái độ phong cách sinh viên phải mực, nghiêm túc Không đùa giỡn, ăn quà, hút thuốc, … phòng thí nghiệm - Không đóng ngắt cầu dao thí nghiệm chưa có hướng dẫn cán bộ, có cố phải linh động xử lý đồng thời báo cho CBHD - Sinh viên phải có trách nhiệm bảo quản trang thiết bị – dụng cụ thí nghiệm, hư tổn phải bồi hoàn - Khi kết thúc thí nghiệm nhóm tự giác vệ sinh thí nghiệm, cúp điện nước trước Điều 4: Nộp báo cáo kiểm tra kết thí nghiệm - Báo cáo phải làm mẫu quy định - Nộp báo cáo sau tuần kể từ buổi làm thí nghiệm - Sinh viên phải tự nộp báo cáo cho CBHD vào đầu thí nghiệm trước kiểm tra lý thuyết, nộp trễ không nhận phiếu kiểm tra không làm thí nghiệm - Trong thời gian nhận báo cáo, CBHD kiểm tra lại trình tính toán thí nghiệm, không đạt không nhận Điều 5: Nghỉ bù thí nghiệm - Sinh viên muốn xin nghỉ phải làm thủ tục sau:  Đơn xin nghỉ thí nghiệm nộp trực tiếp cho CBHD phê duyệt trước ngày, trường hợp đột xuất không kịp làm đơn xin nghỉ thí nghiệm phải trình giấy tờ chúng minh lý nghỉ thí nghiệm  Nộp báo cáo thời gian quy định - Sinh viên muốn bù thí nghiệm phải liên hệ trước với CBHD Điều 6: Xử lý vi phạm nội quy Sinh viên vi phạm nội quy bị xử lý theo hình thức sau:  Cảnh cáo trừ điểm tổng kết thí nghiệm  Đình thí nghiệm nhận điểm “0” Trang GIÁO TRÌNH TN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ KHOA CNHH & TP BÀI MẠCH LƯU CHẤT I MỤC ĐÍCH Khảo sát chảy nước phòng thí nghiệm hệ thống ống dẫn có đường kính khác có chứa lưu lượng kế màng chắn, Venturi phận nối ống cút, van, chữ T II CƠ SỞ LÝ THUYẾT Lưu lượng kế màng chắn Venturi Nguyên tắc hai dụng cụ dùng giảm áp suất lưu chất f2 d2 f1 d1 f2 d2 f1 d1 chaûy qua chúng để đo lưu lượng Hình 1: Lưu lượng kế Venturi màng chắn Vận tốc trung bình vị trí (2) tính từ công thức tổng kê lượng: P (1) V2  C  (1   ) Trong đó: C : Hệ số màng chắn Venturi, tuỳ thuộc vào chế độ chảy Re P : Độ giảm áp suất qua màng chắn hay Venturi, N/m2  : Trọng lượng riêng lưu chất, N/m3 d2 : Tỷ số đường kính cổ Venturi (hay đường kính lỗ màng d1 chắn) đường kính ống  Do đó, lưu lượng qua màng chắn hay Venturi tính bằng: Trang GIÁO TRÌNH TN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ Q = V2A2 = V1A1 (2) Tổn thất lượng chảy ống dẫn Khi lưu chất chảy ống, ta có lượng ma sát thành ống Xét trường hợp ống tròn nằm ngang Từ phương trình Becnoulli ta có: (P) (V )   Z  H f  g 2g Vì (P) (V )  Z =  H f  g 2g (3) (4) Hf : Thuỷ đầu tổn thất ma sát ống, m Tổn thất lượng liên hệ với thừa số ma sát phương trình Darceyweisbach: Hf  f LV 2 gD (5) đó: f : Hệ số ma sát, vô thứ nguyên L : Chiều dài ống, m D : Đường kính ống, m a) Trong chế độ chảy tầng Tổn thất ma sát tính theo công thức sau: 32LV Hf  gD Hệ số ma sát f tính theo công thức Hagen – Poiseuille: 64 64 f   DV Re đó: (6) (7)  : Hệ số nhớt động lực học, kg.s/m V : Vận tốc dòng chảy, m/s  : Khối lượng riêng chất lỏng, kg/m3 Đối với chất lỏng nước điều kiện thường (200C) Trang GIÁO TRÌNH TN QUÁ TRÌNH & THIẾT BÒ  = 10-2 poise = 10-3 kg.s/m = 10-3 N.s/m2 = 10-3 Pa.s vaø  = 1000 kg/m3 b) Trong chế độ chảy rối    D Hệ số ma sát f tuỳ thuộc vào Re độ nhám tương đối ống  Độ nhám tương đối ống tỷ số độ nhám thành  (độ nhám tuyệt đối) đường kính ống D Người ta tính f từ số phương trình thực nghiệm phương trình   Nikuradse, hay để thuận tiện người ta sử dụng giản đồ f theo Re và  D (giản đồ Moody) Ngoài mát lượng ma sát ống dẫn nói trên, ta có mát lượng trở lực cục bộ, thay đổi tiết diện chảy, thay đổi hướng chảy, hay thay đổi tiết diện van Trong trường hợp ta có công thức tính trở lực cục sau: Pcb  f ltd V 2 gDtd (8) ltd : Chiều dài tương đương cút, van, … Chiều dài tương đương định nghóa chiều dài đoạn ống thẳng có tổn thất lượng van, cút điều kiện Trở lực riêng tiêu tốn để thắng trở lực phận ta xét gây ra: Pcb   V2 2g So sánh hai vế công thức (8) (9) ta có: l   f td Dtd từ ta có: Dtd ltd  f (9) (10) (11) III THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM Sơ đồ thí nghiệm (Xem hình 2) Trang GIÁO TRÌNH TN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ 10 Bình chứa D C I B A Ventur i Màng chắn Hình 2: Sơ đồ thí nghiệm mạch lưu chất V9 V1 V1 V10 V4 V3 V2 V5 V4 V3 V2 V7 V5 V8 V6 V8 V6 V7 Trang GIÁO TRÌNH TN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ Dụng cụ  Đồng hồ bấm giây  Số liệu kích thước bốn ống dẫn inox: Loại Đường kính (mm) Đường kính (mm) A 34 29 B 26,5 22 C 21,5 17 D 16,5 13,5 ống Độ nhám tuyệt đối  = 0,116mm Màng chắn có lối vào 40mm đường kính lỗ 17mm Venturi có lối vào 40mm đường kính cổ 17mm IV PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM Lưu ý: Trong suốt trình làm thí nghiệm sinh viên không điều chỉnh van số Trước làm thí nghiệm van vị trí đóng Khi mở đóng van sinh viên phải xoay thật từ từ, tuyệt đối không đóng mở đột ngột Trắc định lưu lượng kế màng chắn Venturi  Mở van cho nước vào bình đến vạch tối đa (1cm vạch tương đương với 1lít)  Mở hoàn toàn hai van 4, 5; đóng hai van 6,  Cho bơm chạy từ từ mở van đồng thời mở cặp van V3  Đóng van lại so sánh mức chất lỏng nhánh áp kế (của cặp áp kế) xem có không Nếu không ta tiếp tục mở đóng van điều chỉnh cặp van V1, V8, van V9, V10 cho Trang GIÁO TRÌNH TN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ đến Nếu tiến hành liền bước sau  Ta chọn lưu lượng trước tuỳ ý (ghi vào bảng 1) Từ từ mở van đến độ mở tối đa, ứng với độ mở van 7, với lưu lượng chọn, ta đọc cột áp Venturi màng chắn bảng đo áp kế; thời gian đồng hồ bấm giây Khi nước bình chứa gần hết, phải đóng van 7, mở van mở van cho nước vào bình chứa Lặp lại thí nghiệm lần Thiết lập giản đồ f theo Re cho ống A, B, C, D a) Cho ống A  Khoá van 7, mở van van cho nước vào bình đến vạch tối đa  Mở cặp van V4, đóng cặp van V3 Đóng van 6, so sánh mức chất lỏng nhánh áp kế cặp xem có không Nếu không ta tiếp tục mở, đóng van điều chỉnh cặp van V 1, V8 van V9, V10 Nếu ta tiến hành liền bước sau  Dùng van để điều chỉnh lưu lượng (tương tự điều chỉnh van thí nghiệm 1), ứng với độ mở van ta đọc độ giảm áp màng ống A độ dài l = 1,5m Lặp lại thí nghiệm lần b) Cho ống B, C, D Thao tác tương tự ống A, thay mở van lúc ta mở van hoặc (Lưu ý: mở bốn van 1, 2, 3, ba van lại phải đóng hoàn toàn) Định chiều dài tương đương  Ta sử dụng van số Đếm số vòng van số 5, sau mở hoàn toàn van số  Mở van 4, cặp van V2 Các van lại đóng Trang GIÁO TRÌNH TN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ  Đóng van 6, so sánh mực chất lỏng hai nhánh áp kế cặp xem có không Nếu không phải điều chỉnh tương tự thí nghiệm trước Nếu tiến hành liền bước sau  Cũng sử dụng van để điều chỉnh lưu lượng thí nghiệm trước, ứng với độ mở van ta đọc độ giảm áp màng van  Xong thí nghiệm với độ mở hoàn toàn, ta đóng van số độ mở ¾, tiếp tục đo  Tương tự ta lập lại thí nghiệm với độ mở van số ½ ¼  Tính ltd van số Cho độ mở khác van (dạng van phẳng hay gọi van chỉnh lưu) ta có giá trị bảng sau: Độ mở Mở hoàn toaứn ắ ẵ ẳ 0,12 0,26 2,06 17 D (mm) 29 26,83 22,63 16,28 (Sinh viên phải lập giản đồ f theo Re ứng với độ mở van tương tự ống thí nghiệm 2) V PHÚC TRÌNH Kết Lưu ý: Sinh viên phải chuẩn bị trước bảng để ghi số liệu theo mẫu sau Với thông số phải tính toán sinh viên thuyết trình cách tính Thí nghiệm 1: Lần TN Độ mở W Thời gian Q thứ van (lít) (giây) (lít/s) Pm g (cmH2O) Pv g (cmH2O) Re Cm 1 … Hoaøn toàn Trang Cv GIÁO TRÌNH TN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ 2 … Hoàn toàn … Hoàn toàn Thí nghiệm 2: Một bảng cho ống dẫn Lần TN Độ mở Q thứ van (lít/s) Pm g (cmH2O) Pong g (cmH2O) V (cm/s) Re f … Hoaøn toaøn 2 … Hoaøn toaøn … Hoaøn toaøn Thí nghiệm 3: Lần TN Độ mở Độ mở Q thứ van van (lít/s) Pm g (cmH2O) Pvan g (cmH2O) V (cm/s) V2 2g f ¼ … n ½ Trang Re GIÁO TRÌNH TN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ … n ¾ … n Hoaøn toaøn … n ẳ n ẵ n ¾ … n Hoàn toàn n ẳ n ẵ … n ¾ … n Trang 10 GIÁO TRÌNH TN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ  Cách tính nhiệt độ thành ống: t1 t1 tv tlog tv1 t2 t2 tv2 Sơ đồ phân bố nhiệt độ truyền nhiệt lưu chất qua vách ngăn t1 = t1 – tv1 t2 = tv2 – t2 Ta thực phép tính lặp Khởi điểm ta chọn gần hiệu số nhiệt độ lưu chất vách ngăn sau:  t1 Re ~ t Re1 (17) Hiệu số nhiệt độ tlog biểu diễn nhö sau: tlog – (12)0C = t1 + t2 suy ra: t1  t log  1  2 Re 1 Re t  t log  1  2 Re 1 Re1 (18) (19) Từ ta tính nhiệt độ trung bình lưu chất vách ngăn, tính tỷ số Pr , Nu hệ số cấp nhiệt  Prt  Nu. l (20) Trang 20 ... V2 2g So sánh hai vế công thức (8) (9) ta có: l   f td Dtd từ ta có: Dtd ltd  f (9) (10) (11) III THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM Sơ đồ thí nghiệm (Xem hình 2) Trang GIÁO TRÌNH TN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ... (cmH2O) Pvan g (cmH2O) V (cm/s) V2 2g f ¼ … n ½ Trang Re GIÁO TRÌNH TN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ … n ¾ … n Hoàn toàn … n ẳ n ẵ n ¾ … n Hoàn toàn … n ¼ … n ½ … n ¾ … n Trang 10 GIÁO TRÌNH TN QUÁ TRÌNH... điểm bề mặt truyền nhiệt (độ nhám, hình dạng, …) Trang 13 GIÁO TRÌNH TN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ III THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM Hệ thống thiết bị thí nghiệm có hai kiểu kết cấu bề mặt truyền nhiệt sau:  Kiểu