LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM...22.1.Độ giảm áp của dòng khí...22.2.Điểm lụt của cột chêm...4 Trang 3 Khảo sát đặc tính động lực học lưu chất và khả năng hoạt động của cột chêm bằng cáchxác định
Kết quả thí nghiệm
LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM
Độ giảm áp của dòng khí
Độ giảm áp P ck của dòng khí qua cột phụ thuộc trực tiếp vào vận tốc khối lượng G của dòng khí qua cột khô, không có dòng chảy ngược chiều Khi dòng khí chuyển động trong các khoảng trống giữa các vật chêm, vận tốc tăng dần dẫn đến độ giảm áp cũng tăng theo Sự gia tăng này tuân theo quy luật lũy thừa, thường nằm trong khoảng từ 1,8 đến 2,0 của vận tốc dòng khí.
Khi dòng lỏng chảy ngược chiều, khoảng trống giữa các vật chêm bị thu hẹp, khiến dòng khí di chuyển khó khăn hơn do thể tích tự do bị chiếm cứ bởi chất lỏng Khi tăng vận tốc dòng khí, ảnh hưởng cản trở của dòng lỏng tăng đều đặn cho đến một trị số tới hạn, tại đó độ giảm áp của dòng khí tăng vọt lên, được gọi là điểm gia trọng Nếu tiếp tục tăng vận tốc khí quá trị số tới hạn, ảnh hưởng cản trở hỗ tương giữa dòng lỏng và dòng khí trở nên rất lớn, dẫn đến sự gia tăng nhanh chóng của độ giảm áp, không tuân theo phương trình ban đầu.
Quy trình thí nghiệm quá trình thiết bị bể chứa hóa chất (CHEM) là một phần quan trọng trong việc đánh giá hiệu suất và độ an toàn của thiết bị Quá trình này thường bao gồm các bước như chuẩn bị mẫu, thiết lập điều kiện thí nghiệm, thu thập dữ liệu và phân tích kết quả Trong quá trình thí nghiệm, các yếu tố như nhiệt độ, áp suất và nồng độ hóa chất được kiểm soát và đo lường để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả Kết quả thí nghiệm sẽ giúp các kỹ sư và nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về hiệu suất của thiết bị và xác định các biện pháp cải thiện cần thiết để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình vận hành.
Hình 1: Ảnh hưởng của G và L đối với độ giảm áp của cột P c
Điểm lụt của cột chêm
Khi cột chêm bị ngập lụt, chất lỏng chiếm toàn bộ khoảng trống trong phần chêm, gây ra sự xáo trộn mạnh mẽ của các dòng chảy, điều này rất bất lợi cho hoạt động của cột chêm Trạng thái này thường được gọi là điểm giới hạn (GL*) của cột chêm, tại đó giá trị của GL đạt đến mức tối đa.
Hình 2: Giản đồ lụt của cột chêm
Quy trình thí nghiệm quá trình thiết bị bai cột chưng cất hóa học là một quá trình quan trọng trong công nghiệp hóa chất Quá trình này liên quan đến việc tách các thành phần hóa học từ hỗn hợp bằng cách sử dụng nhiệt và áp suất Trong thí nghiệm, các chuyên gia sẽ thiết lập một hệ thống bai cột chưng cất để tách các thành phần hóa học và phân tích các kết quả thu được Quá trình này đòi hỏi sự chính xác và an toàn cao để đảm bảo kết quả chính xác và tránh các rủi ro.
DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
Thiết bị thí nghiệm
Thiết bị thí nghiệm gồm có:
1) Cột thủy tinh, bên trong là các vòng sứ Raschig xếp chêm ngẫu nhiên.
2) Hệ thống cấp khí gồm:
Quạt thổi khí BK. Ống dẫn khí. Áp kế sai biệt chữ U.
Lưu lượng kế khí F có độ chia từ 0 đến 100%.
3) Hệ thống cấp nước gồm:
Thùng chứa nước bằng thép không rỉ N
Lưu lượng kế lỏng Fl có độ chia từ 0 đến 2,0.
Cột thủy tinh: Đường kính d = 0,09 m
Vật chêm xếp ngẫu nhiên, vòng Raschig đường kính 12,7 mm, bề mặt riêng a = 370 - 380 m 2 /m 3 , độ xốp = 0,586 Đường kính ống thép ở đáy cột D = 0,09 m
Hình 3: Sơ đồ hệ thống thí nghiệm cột chêm
Quy trình thí nghiệm quá trình thiết bị bai cột chưng cất hóa học là một quá trình quan trọng trong lĩnh vực hóa học và kỹ thuật hóa học Quá trình này bao gồm các bước như chuẩn bị mẫu, thiết lập thiết bị, thực hiện thí nghiệm và phân tích kết quả Trong quá trình thí nghiệm, các yếu tố như nhiệt độ, áp suất và lưu lượng cần được kiểm soát và điều chỉnh để đảm bảo kết quả chính xác Kết quả của quá trình thí nghiệm này sẽ giúp các kỹ sư và nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về các quá trình hóa học và tối ưu hóa thiết kế của các thiết bị chưng cất.
Các chi tiết trong sơ đồ thí nghiệm:
FK: Lưu lượng kế khí, V = 0,286 m3/phút g: Ống định mức chất lỏng ở đáy cột.
FL: Lưu lượng kế lỏng, GL = 5,805 lít/phút
BK: Quạt có công suất 1,0 Hp.
BL: Bơm có công suất 0,5 Hp
L: Công tắc bơm K: Công tắc quạt
Phương pháp thí nghiệm
1) Khóa lại tất cả các van lỏng (từ 1 đến 4).
2) Mở van 5 và khóa van 6.
3) Bật công tắc quạt cho quạt chạy trong 5 phút để thổi hết ẩm trong cột Tắt quạt, nghỉ 5-10 phút.
4) Mở van 1 và 3 Sau đó bật công tắc bơm cho bơm chạy.
5) Chỉnh mức lỏng ở đáy cột ngang bằng với ống định mức g Tắt bơm và khóa van 3.
6) Đo độ giảm áp của cột khô: a Khóa tất cả các van lỏng lại Mở van 6 còn 5 vẫn đóng Cho quạt chạy rồi từ từ mở van 5 để chỉnh lưu lượng khí vào cột. b Ứng với mỗi giá trị lưu lượng khí đã chọn ta đọc P ck trên áp kế U theo mmH 2 O Đo xong tắt quạt, nghỉ 5-10 phút.
7) Đo độ giảm áp khi cột ướt: a Mở quạt và điều chỉnh lưu lượng khí qua cột. b Mở van 1 và cho bơm chạy Dùng van V L tại lưu lượng kế để chỉnh lưu lượng lỏng (lưu lượng kế lỏng có vạch chia 0,1; 0,2; ; 1,6) Nếu V L đã mở tối đa mà phao vẫn không lên thì dùng van 1 để tăng lượng lỏng. c Ứng với lưu lượng lỏng đã chọn (ví dụ: 0,1; 0,2; ) cố định, ta chỉnh lưu lượng khí và đọc độ giảm áp P ck giống như P ck trước đó Chú ý là tăng lượng khí đến điểm lụt thì thôi.
1) Trong quá trình đo độ giảm áp của cột ướt, sinh viên cần canh giữ mức lỏng ở đáy cột luụn ổn định ở ắ chiều cao đỏy bằng cỏch chỉnh van 2 Nếu cần, tăng cường van
4 để nước trong cột thoát về bình chứa (van 4 dùng để xả nhanh khi giảm lưu lượng khí).
2) Khi tắt máy phải tắt bơm lỏng BL trước, mở tối đa van 4 sau đó tắt quạt BK.
3) Nếu sơ suất để nước tràn vào ống dẫn khí thì mở van xả nước ở phía bảng.
Quá trình thiết bị bai cột CHEM là một quá trình thí nghiệm quan trọng trong nhiều lĩnh vực khoa học và kỹ thuật Quá trình này liên quan đến việc thiết kế và xây dựng các hệ thống cột để thực hiện các thí nghiệm về hóa học, vật lý và sinh học Trong quá trình này, các nhà khoa học và kỹ sư phải đảm bảo rằng các hệ thống cột được thiết kế và xây dựng một cách chính xác và an toàn để đạt được kết quả chính xác và đáng tin cậy Quá trình thiết bị bai cột CHEM đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về các nguyên tắc khoa học và kỹ thuật, cũng như khả năng phân tích và giải quyết các vấn đề phức tạp.
4) Không cho quạt chạy quá 5 phút, chạy xong phải nghỉ 5- 10 phút cho quạt nguội.
KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
Bảng 2 Các trị số kết quả khi cột khô
P ck /Z, (N/m 2 )/m fck Re ck logG log(DP ck /Z) log(fck)
Bảng 3 Các trị số kết quả khi cột ướt
Quá trình thiết bị bài cột chưng cất hóa chất là một quy trình quan trọng trong sản xuất hóa chất Quá trình này bao gồm các bước như thiết kế, chế tạo, lắp đặt và vận hành hệ thống chưng cất Để đảm bảo an toàn và hiệu quả, cần phải thực hiện các biện pháp kiểm tra và bảo trì thường xuyên Quá trình thiết bị bài cột chưng cất hóa chất cũng cần phải tuân thủ các tiêu chuẩn và quy định an toàn của ngành hóa chất.
Re cư f cư logG log (P cư /Z ) logf cư
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 logfcư theo Rec tại L=0.2 Rec lo gf cư
Quy trình thí nghiệm quá trình thiết bị bể cốt liệu hóa học là một phần quan trọng trong nghiên cứu và ứng dụng công nghệ xử lý môi trường Quá trình này giúp đánh giá hiệu suất và hiệu quả của thiết bị trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm và cải thiện chất lượng nước Thông qua thí nghiệm, các nhà nghiên cứu có thể thu thập dữ liệu và phân tích kết quả để tối ưu hóa thiết kế và vận hành của thiết bị Điều này giúp đảm bảo rằng thiết bị hoạt động hiệu quả và an toàn, đồng thời đáp ứng các tiêu chuẩn và quy định về môi trường.
Re cư f cư logG log (P cư /Z ) logf cư
Quá trình thí nghiệm thiết bị bẫy cột chưng cất hóa học là một quá trình phức tạp và quan trọng trong lĩnh vực hóa học Quá trình này bao gồm các bước như thiết kế, chế tạo, lắp đặt và vận hành thiết bị Thiết bị bẫy cột chưng cất hóa học được sử dụng để tách và tinh chế các chất hóa học Quá trình thí nghiệm này giúp đánh giá hiệu suất và độ tin cậy của thiết bị, cũng như xác định các thông số tối ưu cho quá trình chưng cất.
(N/m 2 )/m Re cư f cư logG log (P cư /Z ) logf cư
Quá trình thí nghiệm thiết bị bẫy cột chưng cất hóa học là một quá trình quan trọng trong lĩnh vực hóa học Quá trình này giúp đánh giá hiệu suất và khả năng hoạt động của thiết bị bẫy cột chưng cất hóa học Thông qua quá trình thí nghiệm, các nhà khoa học có thể xác định các thông số kỹ thuật và tối ưu hóa thiết kế của thiết bị Quá trình thí nghiệm cũng giúp phát hiện và khắc phục các lỗi kỹ thuật, đảm bảo thiết bị hoạt động an toàn và hiệu quả.
(N/m 2 )/m Re cư f cư logG log (P cư /Z ) logf cư
Quá trình thí nghiệm thiết bị bai cột chưng cất hóa học là một quy trình quan trọng trong công nghệ hóa học Quá trình này bao gồm các bước như chuẩn bị mẫu, thiết lập thiết bị, thực hiện thí nghiệm và phân tích kết quả Thiết bị bai cột chưng cất hóa học được sử dụng để tách và tinh chế các chất hóa học Quá trình thí nghiệm này giúp xác định các thông số quan trọng như nhiệt độ, áp suất và tỷ lệ pha của các chất hóa học Kết quả của quá trình thí nghiệm này sẽ giúp cải thiện hiệu suất và chất lượng của quá trình sản xuất hóa học.
(N/m 2 )/m Re cư f cư logG log
(N/m 2 )/m Re cư f cư logG log
Quá trình thí nghiệm thiết bị bài cô CHEM là một quá trình quan trọng trong lĩnh vực hóa học Quá trình này bao gồm các bước như chuẩn bị mẫu, thiết lập thiết bị, thực hiện thí nghiệm và thu thập dữ liệu Kết quả của quá trình thí nghiệm này sẽ được thể hiện qua đồ thị, giúp người thực hiện có thể phân tích và đánh giá kết quả một cách chính xác Quá trình thí nghiệm thiết bị bài cô CHEM đòi hỏi sự chính xác và cẩn thận trong từng bước thực hiện để đảm bảo tính chính xác của kết quả.
(N/m 2 )/m Re cư f cư logG log
Quá trình thí nghiệm thiết bị cột chưng cất hóa học là một quá trình quan trọng trong ngành công nghiệp hóa chất Quá trình này giúp đánh giá hiệu suất và khả năng hoạt động của thiết bị cột chưng cất trong điều kiện thực tế Thông qua quá trình thí nghiệm, các kỹ sư có thể xác định các thông số kỹ thuật quan trọng như nhiệt độ, áp suất và lưu lượng của thiết bị Điều này giúp đảm bảo rằng thiết bị hoạt động an toàn và hiệu quả, đồng thời giảm thiểu rủi ro và chi phí vận hành.
(N/m 2 )/m Re cư f cư logG log
Quá trình thí nghiệm thiết bị cột chêm là một phần quan trọng trong việc đánh giá hiệu suất và tính ổn định của hệ thống Quá trình này giúp xác định các thông số kỹ thuật và hiệu suất của thiết bị, từ đó có thể điều chỉnh và tối ưu hóa hệ thống Quá trình thí nghiệm cột chêm thường bao gồm các bước như thiết kế và lắp đặt hệ thống, thu thập dữ liệu và phân tích kết quả Kết quả của quá trình thí nghiệm này sẽ giúp các kỹ sư và nhà thiết kế cải thiện hiệu suất và giảm thiểu rủi ro của hệ thống.
(N/m 2 )/m Re cư f cư logG log
Quá trình thí nghiệm thiết bị bai cot CHEM được thể hiện qua đồ thị, cung cấp thông tin chi tiết về các giai đoạn thực hiện Quá trình này bao gồm các bước quan trọng như chuẩn bị mẫu, thiết lập thiết bị và thu thập dữ liệu Đồ thị thể hiện quá trình thí nghiệm giúp người đọc dễ dàng hiểu và phân tích kết quả Quá trình thí nghiệm thiết bị bai cot CHEM đòi hỏi sự chính xác và cẩn thận để đảm bảo kết quả đáng tin cậy.
Giản đồ lụt của cột chêm logП2 lo gП 1
Bảng 5 Kết quả hệ thức thực nghiệm
Mối liên hệ Kết quả thực nghiệm
Công thức tính áp suất chênh lệch (ΔP) và hệ số ma sát (f) trong cột khô và cột ướt được thể hiện qua các phương trình sau Đối với cột khô, ΔP/Z theo G có phương trình là y = 16,506x - 297,37 Đối với cột ướt, ΔP/Z theo G% và lưu lượng (L) có các phương trình tương ứng là y = 0,2386x^2 - 3,0548x + 64,846 (L = 0,2 GPM), y = 0,55x^2 - 18,613x + 270,24 (L = 0,4 GPM), y = -1,2194x^2 + 3,5791x + 1,5775 (L = 0,6 GPM), y = 0,8304x^2 - 33,193x + 419,39 (L = 0,8 GPM), y = 1,3867x^2 - 45,483x + 441,17 (L = 1,0 GPM), y = 0,7907x^2 - 8,1861x + 58,604 (L = 1,2 GPM), y = 0,4884x^2 + 18,233x - 195,35 (L = 1,4 GPM), y = 1,5465x^2 - 21,326x + 122,1 (L = 1,6 GPM), y = 1,9128x^2 - 19,942x + 109,89 (L = 1,8 GPM) Đối với hệ số ma sát (f), logF cư theo Re có phương trình là y = -3E-08x^3 + 3E-05x^2 - 0,008x + 1,2092, và logF cư theo Re cư và lưu lượng (L) có các phương trình tương ứng là y = -2E-08x^3 + 2E-05x^2 - 0,0065x + 1,1267 (L = 0,2 GPM), y = -2E-08x^3 + 2E-05x^2 - 0,0069x + 1,2869 (L = 0,4 GPM), y = -4E-08x^3 + 4E-05x^2 - 0,0107x + 1,52 (L = 0,6 GPM), y = 9E-06x^2 - 0,0031x + 1,0385 (L = 0,8 GPM), y = -8E-08x^3 + 6E-05x^2 - 0,0106x + 1,4159 (L = 1,0 GPM), y = -7E-08x^3 + 4E-05x^2 - 0,0065x + 1,2503 (L = 1,2 GPM), y = -2E-07x^3 + 7E-05x^2 - 0,0084x + 1,3948 (L = 1,4 GPM), y = -1E-06x^3 + 0,0005x^2 - 0,0559x + 2,9461 (L = 1,6 GPM), y = 6E-08x^3 - 3E-05x^2 + 0,0051x + 1,0116 (L = 1,8 GPM).
Quy trình thí nghiệm quá trình thiết bị bai cot CHEM là một phần quan trọng trong lĩnh vực hóa học và kỹ thuật Quá trình này giúp đánh giá hiệu suất và khả năng hoạt động của thiết bị trong điều kiện thực tế Thông qua thí nghiệm, các kỹ sư và nhà nghiên cứu có thể thu thập dữ liệu và phân tích kết quả để tối ưu hóa thiết kế và vận hành của thiết bị Việc áp dụng quy trình thí nghiệm này cũng giúp đảm bảo an toàn và hiệu quả cho các hệ thống và quy trình công nghiệp.
BÀN LUẬN
1) Nhận xét kết quả thí nghiệm thô
Khi phân tích bảng số liệu, có thể thấy rằng sự gia tăng lưu lượng khí dẫn đến sự tăng lên của độ giảm áp, và đặc biệt, khi lưu lượng lỏng tăng lên thì độ giảm áp cũng tăng nhanh một cách đáng kể.
Ở lưu lượng lỏng ban đầu là L=0; L=0.2; L=0.4, dù tăng lưu lượng khí lên tối đa, hiện tượng ngập lụt vẫn chưa xảy ra do tỷ lệ lỏng trong hỗn hợp còn chiếm ít Điều này cho thấy rằng, ở những lưu lượng lỏng thấp, hệ thống vẫn có khả năng xử lý mà không xảy ra tình trạng ngập lụt.
Khi tăng lưu lượng lỏng lên mức L=0,6, hiện tượng ngập lụt bắt đầu xảy ra dễ dàng hơn Cụ thể, điểm ngập lụt đầu tiên được ghi nhận ở mức lưu lượng lỏng L=0,6 và lưu lượng khí G=90% Khi tiếp tục tăng lưu lượng lỏng, số lượng giá trị áp suất chênh lệch ∆P thu được ngày càng giảm, và khi đạt mức L=2,0, chỉ còn 3 giá trị ∆P được ghi nhận Đặc biệt, khi tăng lưu lượng lỏng, điểm ngập lụt sẽ xảy ra nhanh hơn khi tăng lưu lượng khí so với khi lưu lượng không khí và lưu lượng lỏng thấp.
2) Ảnh hưởng của G lên độ giảm áp khi cột khô và khi cột ướt
Đối với cột khô, mối quan hệ giữa lưu lượng khí G và độ giảm áp DP cho thấy rằng khi G tăng thì độ giảm áp cũng tăng theo, thể hiện qua đường cong gần như tuyến tính trên đồ thị Đặc biệt, khi G càng cao, độ giảm áp cũng sẽ tăng cao hơn rất nhiều, khiến cho đường cong biểu diễn trở nên dốc hơn Quan trọng hơn, độ giảm áp DP còn tỉ lệ thuận với bình phương của lưu lượng khí G2, cho thấy sự phụ thuộc chặt chẽ giữa hai yếu tố này.
Đối với cột ướt, khi lưu lượng khí (G) tăng thì độ giảm áp cũng tăng theo, tương tự như đối với cột khô Tuy nhiên, khi lưu lượng lỏng tăng lên, cột ướt càng dễ dàng đạt đến điểm lụt, và độ giảm áp tăng rất nhanh khi lưu lượng khí còn nhỏ, điều này cần được xem xét kỹ lưỡng trong thiết kế và vận hành hệ thống.
3) Mục đích và cách sử dụng giản đồ f theo Re
- Giản đồ f theo Re là giản đồ biểu diễn mối liên hệ giữa hệ số ma sát với lưu lượng lỏng lưu chất
Khi lưu lượng lỏng tăng, hệ số ma sát cũng tăng theo Theo kết quả thí nghiệm, hệ số ma sát đạt giá trị nhỏ nhất khi cột khô (L=0) và đạt giá trị cao nhất khi L=2,0 Điều này cho thấy mối quan hệ chặt chẽ giữa lưu lượng lỏng và hệ số ma sát, trong đó hệ số ma sát tăng dần khi lưu lượng lỏng tăng.
Dựa trên đường cong mối quan hệ giữa hệ số ma sát logf c và chuẩn số Re, chúng ta có thể dễ dàng xác định giá trị còn lại khi biết một giá trị cụ thể, giúp đơn giản hóa quá trình tính toán và phân tích.
Mục đích của việc xây dựng đồ thị f-Re là giúp tính toán và tối ưu hóa chế độ vận hành bằng cách cân bằng giữa ba yếu tố tác động cơ bản, bao gồm lưu lượng lỏng, lưu lượng khí và độ giảm áp, nhằm đạt được hiệu suất vận hành tối ưu.
4) Sự liên hệ giữa các đối tượng khảo sát có theo như dự đoán không? Nếu không giải thích lý do
Sự thay đổi áp suất chênh (∆Pcư/Z) và lưu lượng thể tích (G) thường được chia thành hai vùng rõ rệt: vùng dưới điểm gia trọng và vùng trên điểm gia trọng Ở vùng dưới điểm gia trọng, áp suất chênh tăng chậm và đều đặn, tạo thành một đường cong ít dốc trên đồ thị Ngược lại, ở vùng trên điểm gia trọng, áp suất chênh tăng nhanh và đột ngột, tạo thành một đường cong rất dốc, và nếu lưu lượng lỏng và khí tiếp tục tăng cao, hệ thống sẽ tiến đến điểm lụt của cột.
Kết quả thu được khi tiến hành thí nghiệm trong một số trường hợp không giống như kết quả dự đoán thường do sai số trong quá trình thí nghiệm Những sai số này có thể phát sinh từ nhiều nguyên nhân khác nhau, bao gồm cả các yếu tố khách quan và chủ quan.
Lưu lượng dòng lỏng và dòng khí không ổn định do thiết bị bơm và quạt.
Sai số do thao tác trong làm thí nghiệm và khi đọc kết quả.
Cột nước duy trì ở đáy cột không đảm bảo yêu cầu làm cho nước xâm nhập vào ống đo độ chênh áp làm ảnh hưởng đến kết quả.
Ma sát giữa dòng khí có tốc độ lớn với ống dẫn là nguyên nhân khiến ống dẫn nóng lên, dẫn đến tăng thể tích khí và làm tăng áp suất Sự gia tăng áp suất này cũng ảnh hưởng đến độ chênh áp, gây ra những tác động không mong muốn đến hệ thống.
Quá trình thiết bị bài cột chưng cất hóa học là một quá trình quan trọng trong công nghiệp hóa chất Quá trình này liên quan đến việc tách các hỗn hợp chất lỏng thành các thành phần riêng biệt dựa trên điểm sôi của chúng Quá trình thiết bị bài cột chưng cất hóa học thường được sử dụng trong sản xuất các sản phẩm hóa chất như nhiên liệu, dung môi và các sản phẩm khác Để đảm bảo hiệu suất và an toàn của quá trình, cần phải thiết kế và vận hành hệ thống chưng cất một cách chính xác.