báo cáo thí nghiệm thực hành kỹ thuật thực phẩm

Vật ngăn có thể là dạnghạt: cát, đá, than; dạng sợi như tơ nhân tạo, sợi bông, đay, gai; dạng tấm lưới kim loại;dạng vật ngăn như sứ xốp, thủy tinh xốp v.v...Chênh lệch áp suất hai bên v

Các bước tiến hành thí nghiệm

1 Tiến hành thí nghiệm với áp suất lọc không đổi

Các bước tiến hành thí nghiệm:

Kiểm tra tổng quát thiết bị là bước đầu tiên, sau đó cho huyền phù vào bể chứa nguyên liệu Tiếp theo, lắp vách ngăn lọc vào trong các khung bản và ép chặt khung cùng bản bằng tay quay để đảm bảo quá trình lọc diễn ra hiệu quả.

Kiểm tra nguồn điện, khúa van v2, v6; mở hoàn toàn van v1, v4; mở ẳ van v3, bật công tắc bơm.

Để thay đổi áp suất trên áp kế P1, bạn cần điều chỉnh van số 3 Sau đó, đọc các giá trị áp suất trên áp kế P1 và P2, đồng thời ghi lại thời gian để thu được một thể tích nước lọc cố định.

Dừng máy, tháo các tấm ngăn lọc, rữa bã đồng thời đo thời gian rữa bã và các thời gian thao tác phụ để xác định chu kỳ lọc.

2 Tiến hành thí nghiệm với tốc độ lọc không đổi

Các bước tiến hành thí nghiệm:

Kiểm tra tổng quát thiết bị là bước quan trọng đầu tiên Tiếp theo, cần cho huyền phù vào bể chứa nguyên liệu Sau đó, lắp vách ngăn lọc vào các khung bản và ép chặt chúng bằng tay quay để đảm bảo hiệu quả hoạt động.

Dừng máy, tháo các tấm ngăn lọc, rữa bã

Lặp lại thí nghiệm hai lần với lưu lượng tương ứng Q 1 , Q 2

Lập công thức tính toán

 Xác định lượng nước lọc riêng: q = V/F, m 3 /m 2

 Tính vận tốc lọc bằng lưu lượng chia cho tổng diện tích bề mặt vách lọc. w=Q

 Dùng phương pháp bình phương cực tiểu để tìm phương trình cho đồ thị dạng:

Báo cáo thí nghiệm

1 Kết quả đo Bảng 1 Lọc với áp suất không đổi

STT Áp suất lọc Thể tíc lọc(lít) Thời gian lọc(s) 1

Bảng 2 Lọc với tốc độ không đổi

Để xác định số lượng tấm vách ngăn xốp cần thiết cho thí nghiệm, trước tiên cần đo kích thước của các tấm vách ngăn này Việc này giúp tính toán diện tích bề mặt của vách ngăn lọc, từ đó đảm bảo hiệu quả trong quá trình lọc và thí nghiệm.

Trong thí nghiệm này có sử dụng 10 tấm vách ngăn, kích thướt đo 200x200mm. Vậy diện tích bề mặt vách ngăn lọc F = 0.2x0.2x10 = 0.4 m 2

Xác định lượng nước lọc riêng q = V/F, m 3 /m 2 Xác định biến thiên thời gian dτi.

Xác định biến thiên lượng nước lọc riêng: dqi, suy ra tỷ số dτi/dqi.

3 Kết quả xử lý số liệu (chung cho hai điều kiện áp suất)

Đồ thị mối liên hệ giữa Δτ/Δq và Δτ theo lý thuyết đồ thị sẽ tạo thành một đường thẳng, có dạng Y = AX + B, với A = 2/K và B = 2C/K Đặc biệt, đồ thị này được xây dựng dưới điều kiện áp suất lọc không đổi là 0.5 bar.

Dựa vào đồ thị, ta xác định được hằng số lọc C và K, với C = 0 và K = 0.01 Từ đó, phương trình lọc với áp suất không đổi được viết là: q2 = 0.01 τ.

Trong thí nghiệm với áp suất lọc 1.0 bar, đồ thị Δτ/Δq – Δτ cho thấy mối quan hệ tuyến tính với phương trình Y = 200X Kết quả cho thấy C = 0 và K = 0.01, từ đó ta có thể viết phương trình lọc với áp suất không đổi là q² = 0.01τ.

Bảng 4 Kết quả xử lý số liệu (chung cho hai điều kiện lưu lượng lọc)

Vẽ đồ thị quan hệ giữa biến thiên áp suất và thời gian P - t; P = A.t + B; (A=m.r0.X0.w2; B=mRv.w). Đồ thị Quan hệ biến thiên áp suất theo thời gian ở tốc độ 0.0125(m 3 /s)

Theo lý thuyết thì A và B là các hằng số, dựa vào đồ thị xác định các hằng số A, B, viết lại phương trình lọc với tốc độ lọc không đổi.

Dựa vào Đồ thị trên, ta tìm được:

Phương trình lọc với áp suất không đổi được xác định là: P = 0.006.t – 0.2 Đối với tốc độ lọc 0.01 (m³/s), có thể xây dựng đồ thị thể hiện sự biến thiên của áp suất theo thời gian.

Dựa vào Đồ thị trên, ta tìm được:

Suy ra phương trình lọc với áp suất không đổi là: P = 0.0053.t – 0.16

VII Đánh giá kết quả thí nghiệm

1 Nhận xét về kết quả thí nghiệm, dựa vào kết quả thí nghiệm so sánh với lý thuyết.

Dựa vào kết quả thí nghiệm, ta thấy có nhiều sai số; đồ thị không là đường thẳng mà là đường cong gần thẳng gần đúng với lý thuyết.

2 Đánh giá sai số thí nghiệm, loại bỏ các sai số thô.

Sai số có thể xảy ra khi thao tác không đồng điều, gây ra sự không chính xác trong quá trình làm việc của máy Ngoài ra, hiệu quả làm sạch bã không triệt để cũng là một nguyên nhân, khi phần bã còn sót lại trên bản lọc có thể ảnh hưởng đến kết quả cuối cùng.

KHẢO SÁT HỆ THỐNG GHÉP BƠM

Cơ sở lý thuyết

Quá trình lọc nhằm tách biệt pha liên tục và pha phân tán trong một hỗn hợp Các pha có thể bao gồm lỏng-khí, rắn-khí, rắn-lỏng, hoặc hai pha lỏng không hòa tan lẫn nhau trong hỗn hợp.

Lọc là quá trình tách biệt các hỗn hợp thông qua một vật ngăn xốp, trong đó một pha sẽ đi qua và pha còn lại sẽ bị giữ lại Vật ngăn này có thể ở nhiều dạng khác nhau, bao gồm hạt như cát, đá, than; sợi như tơ nhân tạo, sợi bông, đay, gai; hoặc dạng tấm như lưới kim loại, sứ xốp, và thủy tinh xốp.

Chênh lệch áp suất hai bên vách ngăn lọc được gọi là động lực của quá trình lọc nghĩa là:

P = P1 - P2 Động lực của quá trình lọc có thể tạo ra bằng ba cách sau:

- Dùng áp lực của cột chất lỏng (áp suất thủy tĩnh).

- Dùng máy bơm hay máy nén đưa huyền phù vào(lọc áp suất).

- Dùng bơm chân không (lọc chân không).

2.1 Tốc độ lọc và các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian lọc

Lượng nước lọc thu được trên một đơn vị diện tích bề mặt vách ngăn lọc trên một đơn vị thời gian gọi là tốc độ lọc.

V – Thể tích nước lọc thu được, m 3

Diện tích bề mặt của vách lọc (F) và thời gian lọc (t) là hai yếu tố quan trọng trong quá trình lọc huyền phù Quá trình này còn phụ thuộc vào các yếu tố như tính chất huyền phù, bao gồm độ nhớt, kích thước và hình dạng của pha phân tán, cũng như động lực của quá trình lọc và trở lực của bã và vách lọc.

Trong đó: m - độ nhớt của pha liên tục, Ns/m 2

Rb = Pb – trở lực của bã lọc (tổn thất áp suất qua lớp bã), 1/m

Rv = ΔPv - trở lực của vách lọc, thể hiện tổn thất áp suất qua vách lọc với đơn vị 1/m Trong đó, r0 là trở lực riêng theo thể tích của bã lọc (1/m²), phản ánh trở lực của lớp bã dày Hơn nữa, h0 là chiều dày lớp bã lọc, được đo bằng mét.

V - tỉ số giữa thể tích bã ẩm thu được và lượng nước lọc

Thay (1.3) vào phương trình (1.2) ta được: dV= ΔP.F μ ( r 0 X 0 V F + R v ) dτ

Trong nghiên cứu quá trình lọc, người ta thường thực hiện ở hai chế độ chính: lọc với áp suất không đổi và lọc với tốc độ lọc không đổi.

2.2 Lọc với áp suất không đổi, P = const

Gọi q = V/F – lượng nước lọc riêng: là lượng nước lọc thu được trên 1m 2 bề mặt vách lọc, m 3 /m 2

Từ phương trình (1.4), khi giả định rằng bã lọc và vách lọc không chịu nén ép, tức là r0 = const và Rv = const, ta tiến hành biến đổi và tích phân hai vế của phương trình để thu được kết quả cần thiết.

Chia hai vế phương trình (1.6) cho m.r.X /F 2 ta được

( V F ) 2 + r 2 0 R X v 0 V F = μ 2 r 0 ΔP X 0 τ Û q 2 + 2.C.q = Kt (1.7) Đây là phương trình lọc với áp suất không đổi

Trong đó: C= R v r 0 X 0 ; K= 2.ΔP μ.r 0 X 0 là các hằng số lọc, đặc trưng cho một quá trình lọc xác định.

Vi phân hai vế phương trình (1.7) theo dq ta được:

Từ phương trình (1.8), mối quan hệ giữa Δτ và Δq - q tạo thành một đường thẳng với hệ số góc là 2/K và tung độ gốc là 2C/K Khi thực hiện thí nghiệm lọc và dựng đồ thị mối quan hệ này, nếu đồ thị là đường thẳng, ta có thể kết luận rằng quá trình lọc diễn ra với áp lực không đổi và xác định được các hằng số lọc.

2.3 Lọc với tốc độ lọc không đổi (w=const)

Với tốc độ lọc không đổi, thể tích nước lọc trong một đơn vị thời gian sẽ luôn giữ hằng số Do đó, phương trình (1.4) có thể được diễn đạt lại một cách rõ ràng.

Nhận thấy rằng: P = Pb + Pv = m.r0.X0.w 2 t + mRv.w Vậy: P = A.t + B; (A=m.r0.X0.w 2 ; B=mRv.w); A, B là các hằng số.

Nghĩa là động lực quá trình lọc biến thiên tuyến tính treo thời gian.

III Trang thiết bị, dụng cụ, hóa chất, nguyên liệu

Thiết bị lọc được chế tạo đa dạng về kiểu dáng và chức năng để phù hợp với các điều kiện cụ thể Dựa vào cách thức hoạt động, thiết bị lọc được phân loại thành hai loại chính: thiết bị lọc gián đoạn và thiết bị lọc liên tục.

Trong bài này ta tiến hành với máy lọc khung bản.

Sơ đồ nguyên lý hoạt động:

Sơ đồ nguyên lý hoạt động máy lọc khung bản

Máy lọc khung bản bao gồm các bộ phận chính như bồn chứa nguyên liệu, bơm tạo áp lực cho chất lỏng, khung bản lọc, van điều chỉnh, lưu lượng kế và áp kế để đo áp suất trước và sau khung bản lọc.

Máy lọc bao gồm nhiều khung bản cùng kích thước xếp liền nhau trên một khung đỡ, với các tấm ngăn xốp giữa khung và bản để phân tách Bản đầu tiên là bản cố định và bản cuối cùng là bản di động Quá trình ép chặt khung và bản được thực hiện bằng cơ cấu vít đai ốc thông qua tay quay Huyền phù được đưa vào khung qua van V3, trong khi nước trong thu được qua van V4, và bã lọc được giữ lại trên các tấm ngăn xốp.

Bề mặt của bản được thiết kế với các rãnh thẳng đứng song song, cùng với hai rãnh nằm ngang ở hai đầu Rãnh nằm ngang phía dưới kết nối với van tháo nước lọc và nước rửa, trong khi khung rỗng tạo ra một phòng lọc để chứa cặn.

Nguyên liệu thí nghiệm: Huyền phù.

IV Các bước tiến hành thí nghiệm

1 Tiến hành thí nghiệm với áp suất lọc không đổi

Các bước tiến hành thí nghiệm:

Kiểm tra tổng quát thiết bị là bước đầu tiên, sau đó cho huyền phù vào bể chứa nguyên liệu Tiếp theo, lắp đặt vách ngăn lọc vào các khung bản và ép chặt khung cùng bản bằng tay quay để đảm bảo hiệu suất hoạt động.

Kiểm tra nguồn điện, khúa van v2, v6; mở hoàn toàn van v1, v4; mở ẳ van v3, bật công tắc bơm.

Để thay đổi áp suất trên áp kế P1, hãy điều chỉnh van số 3 và ghi lại các giá trị áp suất trên áp kế P1, P2 cùng với thời gian thu được một thể tích nước lọc cố định.

Dừng máy, tháo các tấm ngăn lọc, rữa bã đồng thời đo thời gian rữa bã và các thời gian thao tác phụ để xác định chu kỳ lọc.

2 Tiến hành thí nghiệm với tốc độ lọc không đổi

Các bước tiến hành thí nghiệm:

Kiểm tra tổng quát thiết bị là bước đầu tiên quan trọng Tiếp theo, cho huyền phù vào bể chứa nguyên liệu Cuối cùng, lắp vách ngăn lọc vào trong các khung bản và ép chặt khung, bản bằng tay quay để đảm bảo hiệu quả hoạt động.

Cách tiến hành thí nghiệm

Chạy bơm tuần hoàn để đẩy hết không khí ra khỏi hệ thống Đóng và mở nhẹ nhàng van hút vài lần nhằm loại bỏ bọt khí còn lại Cuối cùng, mở hoàn toàn van hút để hoàn tất quá trình.

- Chọn biểu tượng “GO” để lưu lại kết quả của bơm chạy ở chế độ 80%.

- Đóng van hút để lưu lượng là 0.

- Chọn biểu tượng “GO” để lưu lại kết quả này.

Mở từ từ van hút với nhiều khẩu độ khác nhau để tăng lưu lượng Sau khi mở van, hãy đợi khoảng 1-2 phút tùy thuộc vào từng khẩu độ, rồi chọn biểu tượng

TN 2: Điều chỉnh lưu lượng bằng cách đóng từ từ van hút và giảm từ từ tốc độ quay của bánh guồng 1.

- Hai bơm sử dụng trong thí nghiệm này có đặc tính giống nhau.

- Bơm 2 được cài đặt sẵn cố định.

- Bơm 1 được chạy với tốc độ tối đa là 80% đối với dòng điện 50Hz hoặc 100% đối với dòng điện 60Hz. a Vận hành 1 bơm đơn

- Đóng van ra của bơm 2 ( van 15), mở van ra của bơm 1( van 14).

- Chọn chế độ chạy 1 bơm (single) trong phần mềm.

- Chọn biểu tượng “GO” để đầu cảm biến nhận tín hiệu và hiển thị lên bảng kết quả của phần mềm.

Điều chỉnh tỉ lệ van số 2 giúp thay đổi lưu lượng Đối với mỗi khẩu độ van khác nhau, hãy chọn biểu tượng “GO” để ghi nhận kết quả tương ứng.

- Sau khi làm xong thì chúng ta đưa van số 2 về trạng thái mở hoàn toàn. b Vận hành hệ thống ghép bơm nối tiếp

- Chọn biểu tượng “new” để tạo bản kết quả mới, rồi đổi tên thành “Nối tiếp”.

- Chọn chế độ “series” trong phần mềm.

- Mở van 15, đóng van 14 rồi đợi vài phút (5 phút) để cho bọt khí ra khỏi hệ thống.

- Chọn biểu tượng “GO” để đầu cảm biến nhận tín hiệu và hiển thị lên bảng kết quả của phần mềm.

- Đóng dần dần van 2 , rồi chọn biểu tượng “GO” để cảm biến đọc tương ứng với từng khẩu độ van khác nhau.

- Sau khi làm xong thì mở van 2 ra hoàn toàn.

TN 3: Điều chỉnh lưu lượng bằng cách mở từ từ van hút và tăng từ từ tốc độ quay của bánh guồng 1.

Mở dần dần van 2, sau đó chọn biểu tượng “GO” để cảm biến đọc chính xác theo từng khẩu độ van khác nhau, tương tự như quy trình thực hiện TN 2.

TN 4: Điều chỉnh lưu lượng bằng cách đóng từ từ van hút và giảm từ từ tốc độ quay của bánh guồng 1.

- Kết nối và kiểm tra hệ thống ống dẫn.

- Cho bơm hoạt động để đuổi hết khí ra khỏi hệ thống ống.

- Chúng ta có thể lấy kết quả của thí nghiệm 6 tiếp tục cho thí nghiệm 7 Nếu không chúng ta có thể bắt đầu bằng 1 bảng thí nghiệm mới.

- Chọn biểu tượng “new” để tạo bản kết quả mới, rồi đổi tên thành “song song”.

- Chọn chế độ “Parallel” trong phần mềm.

- Chọn biểu tượng “GO” để đầu cảm biến nhận tín hiệu và hiển thị lên bảng kết quả của phần mềm.

- Đóng dần dần van 2 , rồi chọn biểu tượng “GO” để cảm biến đọc tương ứng với từng khẩu độ van khác nhau.

- Sau khi làm xong thì mở van 2 ra hoàn toàn.

- Cài đặt tốc độ bơm 1 bằng 0%.

- Sau đó tắt cả 2 bơm.

TN 5: Điều chỉnh lưu lượng bằng cách mở từ từ van hút và tăng từ từ tốc độ quay của bánh guồng 1.

Mở van 2 một cách từ từ và sau đó nhấn vào biểu tượng “GO” để cảm biến thực hiện việc đọc cho từng khẩu độ van khác nhau.

Lập công thức tính toán

 Công suất của bơm: là năng lượng tiêu hao để tạo ra lưu lượng Q và cột áp của bơm H Ký hiệu N (KW hoặc HP) Công thức xác định:

Trong đó; Q: Lưu lượng của bơm, (m 3 /s).

H: Cột áp toàn phần của bơm, (m). ρ : Khối lượng riêng của chất lỏng, (kg/m 3 ) Trong thí nghiệm này ta dùng chất lỏng là nước, và ρ nước =1(kg /m 3 ). g : Gia tốc trọng trường bằng 9.81 (m/s)

 Tính P m : Công thức tính như sau:

Trong đó; n: Số vòng quay của bơm, vòng/phút Trong bài thí nghiệm này, hai chế độ bơm quay là ở 1440 (vòng/phút) và 1764 (vòng/phút).

 Tính P h : Theo công thúc tính như sau:

P h =H tp Q ρ g ,(W) Trong đó; H tp : là cột áp toàn phần của bơm, (mH2O)

Q: Lưu lượng của bơm, (m 3 /s). ρ : Khối lượng riêng của chất lỏng, (kg/m 3 ). g : Gia tốc trọng trường bằng 9.81 (m/s).

 Tính Hiệu suất (E): E được tính theo công thức:

Kết quả thí nghiệm

1 Kết quả đo a Hệ 1 bơm

(Tỉ lệ %) Áp suất hút

9 80% 0.90 0.90 0.16 b Hệ 2 bơm ghép nối tiếp

TN 2: Điều chỉnh lưu lượng bằng cách đóng từ từ van hút và giảm từ từ tốc độ quay của bánh guồng 1.

STT Chế độ tốc độ bơm Áp suất hút P h

(kPa) Áp suất đẩy bơm 1

P 1d , (kPa) Áp suất đẩy bơm 2,

STT Chế độ tốc độ bơm Áp suất hút

P h (kPa) Áp suất đẩy bơm 1

P 1d , (kPa) Áp suất đẩy bơm 2,

TN 3: Điều chỉnh lưu lượng bằng cách mở từ từ van hút và tăng từ từ tốc độ quay của bánh guồng 1.

STT Chế độ tốc độ bơm Áp suất hút P h

(kPa) Áp suất đẩy bơm 1

P 1d , (kPa) Áp suất đẩy bơm 2,

9 80% -0.60 0.00 12.90 1.28 c Hệ 2 bơm ghép song song

TN 4: Điều chỉnh lưu lượng bằng cách đóng từ từ van hút và giảm từ từ tốc độ quay của bánh guồng 1.

STT Chế độ tốc độ bơm Áp suất hút P h

(kPa) Áp suất đẩy bơm 1

P 1d , (kPa) Áp suất đẩy bơm 2,

TN 5: Điều chỉnh lưu lượng bằng cách mở từ từ van hút và tăng từ từ tốc độ quay của bánh guồng 1.

STT Chế độ tốc độ bơm Áp suất hút P h

(kPa) Áp suất đẩy bơm 1

P 1d , (kPa) Áp suất đẩy bơm 2,

2 Kết quả tính toán a Hệ 1 bơm STT Q (m 3 /s) H tp (mH 2 O) P m (W) N (W) E (%)

9 0.000160 1.872E-05 3165.12 52.752 0 b Hệ 2 bơm ghép nối tiếp

7 0.0000 0.0002771 0.00 0.0000 0.0000 c Hệ 2 bơm ghép song song

3 Vẽ đồ thị Đồ thị cho TN 2:

Q Đồ thị Mối quan hệ giữa cột áp và lưu lượng

Q Đồ thị Mối quan hệ giữa Công suất và lưu lượng

Q Đồ thị Mối quan hệ giữa hiệu suất và lưu lượng Đồ thị cho TN 3:

H Đồ thị Mối quan hệ giữa cột áp và lưu lượng

N Đồ thị Mối quan hệ giữa Công suất và lưu lượng

E Đồ thị Mối quan hệ giữa hiệu suất và lưu lượng Đồ thị cho TN 4:

H Đồ thị Mối quan hệ giữa cột áp và lưu lượng

N Đồ thị Mối quan hệ giữa Công suất và lưu lượng

E Đồ thị Mối quan hệ giữa hiệu suất và lưu lượng Đồ thị cho TN 5:

H Đồ thị Mối quan hệ giữa cột áp và lưu lượng

N Đồ thị Mối quan hệ giữa Công suất và lưu lượng

E Đồ thị Mối quan hệ giữa hiệu suất và lưu lượng

Nhận xét và bàn luận kết quả

Kết quả tính toán và đồ thị cho thấy có sự sai số so với lý thuyết, nhưng thực hành thí nghiệm đã giúp nâng cao hiểu biết về lý thuyết bơm Đồ thị chỉ ra rằng để giữ nguyên cột áp và tăng lưu lượng, cần sử dụng phương án ghép bơm nối tiếp Ngược lại, để duy trì lưu lượng và tăng cột áp, phương án ghép bơm song song là cần thiết.

Tuy nhiên tùy theo một mục đích công nghệ nào đó mà ta có thể phối hợp hai phương pháp này để đạt kết quả tốt nhất.

THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT ỐNG LỒNG ỐNG

Trang thiết bị, dụng cụ thí nghiệm

Hệ thống thiết bị thí nghiệm bao gồm hai phần chính: Hệ thống nguồn cung cấp và các thiết bị điều khiển, đo (ký hiệu HT30XC) và Hệ thống thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống loại nhiều đoạn (ký hiệu HT36).

1.1 Hệ thống HT30XC (như bài thực hành 1) 1.2 Hệ thống HT36 – Thiết bị truyền nhiệt loại ống lồng ống

Thiết bị truyền nhiệt loại ống lồng ống bao gồm hai ống đồng trục lồng vào nhau, được chia thành bốn đoạn để giảm chiều dài và cho phép đo nhiệt độ ở nhiều

Trên đoạn ống khảo sát, sẽ có 10 vị trí được thiết kế để gắn đầu dò của cặp nhiệt điện loại K, nhằm đo nhiệt độ của các dòng tại vị trí đầu và cuối của mỗi đoạn tương ứng.

1.3 Kết nối HT30XC với HT36

Bệ đỡ HT30XC được trang bị 4 chân cột giúp định vị và cố định HT36 Tùy thuộc vào cách bố trí dòng chảy, người dùng có thể lắp đặt ống nhựa dẻo để dẫn dòng nóng và dòng lạnh, phù hợp với các trường hợp xuôi chiều hoặc ngược chiều.

1.3.2 Trường hợp xuôi chiều Đối với trường hợp xuôi chiều thì đầu vào và ra của dòng nóng khi ngược chiều chính là đầu ra và vào của dòng nóng.

Tiến hành thí nghiệm

Trong hệ thống khảo sát, các đoạn ống được quy ước như sau: ống 1 là ống đầu ra của dòng lạnh, tiếp theo là ống 2 nối với ống 1, ống 3 nối tiếp ống 2, và ống 4 nối tiếp ống 3 Mỗi đoạn ống đều có nhánh kết nối trực tiếp với đường ống cung cấp nước lạnh vào hệ thống HT30XC, và trên các nhánh này được lắp đặt các van tương ứng V1, V2, V3, V4.

Sau khi đã kết nối hệ thống cần khảo sát ta tiến hành như sau:

Khi tiến hành khảo sát số đoạn ống, cần chú ý đến việc đóng và mở các van tương ứng Cụ thể, để khảo sát 4 đoạn, mở van V4 và khóa các van V1, V2, V3 Đối với khảo sát 3 đoạn, mở van V3 và khóa V1, V2, V4 Khi khảo sát 2 đoạn, mở van V2 và khóa V1, V3, V4 Cuối cùng, để khảo sát 1 đoạn, mở van V1 và khóa V2, V3, V4.

- Điều chỉnh lưu lượng của dòng theo yêu cầu thí nghiệm

- Kiểm tra nhiệt độ đầu vào của dòng lạnh (T6)

Cài đặt nhiệt độ đầu vào của dòng nóng theo yêu cầu thí nghiệm ở chế độ tự động, đảm bảo nhiệt độ cài đặt cao hơn nhiệt độ tại đầu vào của dòng lạnh T6 Nhấn nút để bắt đầu và chờ đợi cho nhiệt độ cùng lưu lượng các dòng ổn định trước khi ghi lại các giá trị lưu lượng.

- Ghi lại các nhiệt độ T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8, T9, T10 (có thể dùng phần mềm ghi lại bằng cách click chọn )

- Lặp lại tương tự các bước trên ở những điều kiện thí nghiệm khác

- Kết thúc thí nghiệm đóng van điều khiển dòng lạnh (cài đặt giá trị 0%)

- Tiến hành khảo sát lần lượt với 3, 2, 1 đoạn ống (làm tương tự các bước trên)

Tiến hành các thao tác tương tự như trường hợp ngược chiều

Trong trường hợp dòng nóng chảy theo chiều ngược, nhiệt độ vào và ra của dòng nóng sẽ tương ứng với nhiệt độ ra và vào trong trường hợp dòng nóng chảy theo chiều xuôi.

Lập công thức tính toán

- Xác định và so sánh hiệu số nhiệt độ của các dòng và hiệu suất nhiệt độ trong các quá trình truyền nhiệt:

- Xác định hiệu suất của quá trình truyền nhiệt:

- Xác định hệ số truyền nhiệt thực nghiệm: log log

- Xác định hệ số truyền nhiệt theo lý thuyết (giáo trình QTTB Truyền Nhiệt)

- Xác định ∆t max và ∆t min Còn ∆t log thì được tính theo công thức: Δ t lo g Δ t max −Δ t min lnΔ t max Δ t min

Với ∆t max và ∆t min tương ứng.

Báo cáo thí nghiệm

3.1.1 Khảo sát trên 4 đoạn ống 3.1.1.1 Trường hợp ngược chiều

- Xác định và so sánh hiệu số nhiệt độ của các dòng và hiệu suất nhiệt độ trong các quá trình truyền nhiệt

- Xác định hiệu suất của quá trình truyền nhiệt

- Xác định hệ số truyền nhiệt thực nghiệm log log

- Xác định hệ số truyền nhiệt theo lý thuyết.

3.2.1 Kết quả tính toán khảo sát trên 4 đoạn ống 3.2.1.1 Trường hợp ngược chiều

Bảng 1 Hiệu suất nhiệt độ

Bảng 2 Hiệu suất truyền nhiệt

Bảng 3 Hệ số truyền nhiệt

Q N ∆t max ∆t min ∆t log K TN a N a L K LT

3.2.1.2 Trường hợp xuôi chiều Bảng 1 Hiệu suất nhiệt độ

Bảng 2 Hiệu suất truyền nhiệt

Bảng 3 Hệ số truyền nhiệt

Bàn luận

- Đánh giá ảnh hưởng của kích thước thiết bị đến quá trình truyền nhiệt

Qua thí nghiệm, nhận ra ràng, nếu diện tích bề mặt thiết bị truyền nhiệt lớn thì sự truyền nhiệt diễn ra nhanh chóng hơn

- Đánh giá sự ảnh hưởng của lưu lượng dòng đến quá trình truyền nhiệt.

Lưu lượng dòng nóng và lạnh càng tăng thì hiệu suất truyền nhiệt càng lớn

- Đánh giá sự ảnh hưởng của chiều chuyển động của các dòng đến quá trình truyền nhiệt.

So sánh giữa truyền nhiệt xuôi chiều và ngược chiều cho thấy hiệu suất của dòng xuôi chiều cao hơn Tuy nhiên, khi lưu thể chuyển động ngược chiều, hiệu số nhiệt độ trung bình giảm nhẹ, dẫn đến bề mặt truyền nhiệt tăng lên Mặc dù chi phí cho thiết bị lớn hơn nhưng tổng chi phí phụ vẫn thấp hơn so với lượng chất tải nhiệt giảm Do đó, lưu thể chuyển động ngược chiều vẫn mang lại lợi ích hơn so với xuôi chiều, và trong thực tế, nguyên tắc ngược chiều thường được áp dụng trừ khi có yêu cầu kỹ thuật khác.

SẤY ĐỐI LƯU – IC106D

Mục đích thí nghiệm

Khảo sát quá trình sấy đối lưu vật liệu là giấy lọc trong thiết bị sấy bằng không khí được nung nóng nhằm:

 Xác định đường cong sấy X =f( τ )

 Xác định đường cong tốc độ sấy d X dτ =g( X ¿

 Giá trị độ ẩm tới hạn X k, tốc độ sấy N đẳng tốc, hệ số sấy K.

Khảo sát sự biến đổi thông số không khí ẩm và vật liệu sấy của quá trình sấy lý thuyết.

Xác định lượng không khí khô cần sử dụng và lượng nhiệt cần thiết cho quá trình sấy lý thuyết.

So sánh và đánh giá sự khác nhau giữa quá trình sấy thực tế và quá trình sấy lý thuyết.

II Cơ sở lý thuyết

Quá trình sấy gồm 3 giai đoạn:

Giai đoạn đốt nóng vật liệu xảy ra khi nhiệt độ ban đầu thấp hơn nhiệt độ bay hơi của không khí Trong giai đoạn này, hàm ẩm của vật liệu thay đổi chậm và thời gian diễn ra giai đoạn này kết thúc nhanh chóng Đối với những vật liệu có độ dày nhỏ, thời gian diễn ra giai đoạn này thường không đáng kể.

Giai đoạn sấy đẳng tốc là thời kỳ mà hàm ẩm của vật liệu giảm một cách tuyến tính theo thời gian sau giai đoạn sấy đốt nóng Trong giai đoạn này, tốc độ sấy được duy trì ổn định với công thức dX/dτ = const Giai đoạn này sẽ kết thúc khi hàm ẩm của vật liệu đạt đến giá trị Xk nhất định.

Tiến hành thí nghiệm

- Làm ẩm đều các tờ vật liệu.

- Kiểm tra thiết bị sấy: đổ nước vào chổ đo nhiệt độ bầu ướt.

- Điều chỉnh tốc độ quạt ở nút điều chỉnh tốc độ ở mức 5 bật công tắc quạt ( chờ 1 phút cho phòng sấy khô).

- Cài đặt mức điện trở ở mức 7, bật công tắc điện trở để gia nhiệt.

Khi thiết bị sấy hoạt động ổn định với nhiệt độ bầu khô không đổi, sau khoảng 10 phút, bạn hãy mở cửa phòng sấy và nhẹ nhàng đặt các tờ giấy lọc lên giá đỡ trước khi đóng cửa phòng sấy lại.

Ghi nhận các giá trị quan trọng bao gồm chỉ số cân khối lượng vật liệu ban đầu G0, nhiệt độ bầu khô và nhiệt độ bầu ướt của không khí trong phòng sấy tại thời điểm ban đầu (=0) là bước đầu tiên cần thiết để đảm bảo quá trình sấy diễn ra hiệu quả.

Ghi nhận các giá trị chỉ số cân, nhiệt độ bầu khô và nhiệt độ bầu ướt trong phòng sấy sau mỗi 2 phút Khi khối lượng vật liệu không thay đổi sau 3 lần đo liên tiếp, quá trình ghi số liệu sẽ được ngừng lại.

- Tăng mức điện trở lên mức 8, tiến hành sấy thêm khoảng 30 phút ghi nhận chỉ số cân xác định Gk

- Ngừng thiết bị: chuyển các nút diều chỉnh (điện trở, quạt) về mức “ 0”, đóng công tắc điện trở gia nhiệt, đóng công tắc quạt.

IV Báo cáo thí nghiệm

1 Kết quả thí nghiệm Thí nghiệm 1 Gk = 88 (g) ; G0 = Gđ = 237 (g), Nhiệt độ tác nhân sấy là 40 0 C.

Lần đo (i) τ (ph) G i (g) t ư ( 0 C) t k ( 0 C) Lần đo (i) τ (ph) G i (g) t ư ( 0 C) t k ( 0 C)

2 Xử lý kết quả 2.1 Các thông số ban đầu

- Diện tích bề mặt bay hơi: F (m 2 ).

- Nửa chiều dày một tấm giấy lọc: R (m).

- Khối lượng giấy lọc khô tuyệt đối: G k (g).

- Bề mặt riêng khối lượng của vật liệu: f = G F k (m 3 /kg).

- Độ ẩm của giấy lọc: X i = G i −G k

- Đo vận tốc không khí trong buồng sấy: w k

2.2 Xác định độ ẩm tới hạn và độ ẩm cân bằng Thực nghiệm: xác định trên đường cong tốc độ sấy khi giai đoạn đẳng tốc kết thúc.

1,8+X cb Độ ẩm cân bằng X cb : tìm được tại điểm bẳng 0 trên đường cong tốc độ sấy.

2.3 Xác định áp suất hơi bão hòa và áp suất hơi riêng phần

Từ nhiệt độ bầu khô và bầu ướt kết hợp với tra bảng và phần mềm chuyên dụng để xác định được các kết quả.

Xác định cường độ bay hơi ẩm J m

100 ((Kg/m 2 h) α m : hệ số trao đổi ẩm (kg/m 2 h.mmHg) α m = 0,04075 w k

B: áp suất phòng sấy (760 mmHg)

2.4 Xác định tốc độ sấy

Thực nghiệm:N được xác định trên đoạn đẳng tốc của đường cong tốc độ sấy.

2.5 Xác định hệ số K trong giai đoạn giảm tốc

2.6 Xác định thời gian sấy

Thời gian sấy trong giai đoạn đẳng tốc: τ 1 =X đ −X k

N (h) Thời gian trong giai đoạn giảm tốc τ 2 =X k −X cb

Thời gian tốc độ sấy tổng cộng : τ =τ 1+τ 2

Kết quả tính toán: Bảng 1 và Bảng 2 Bảng 1 Kết quả tính toán tốc độ sấy lý thuyết và thực nghiệm

Bảng 2 Kết quả tính toán các đại lượng

Thông số Giá trị Thông số Giá trị

X cb (%) 1.14 N tn (%/h) 50.77 p b (mmhg) 37.40 K(1/h) 1.56 p h (mmhg) 33.30 τ 1 (h) 1.06 α m (kg/m 2 h.mmHg) 0.07095 τ 2 (h) 2.64

𝑿 Đồ thị Đường cong sấy ở nhiệt độ 40 0 C

1 Nhận xét đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy Giải thích. Đường cong sấy là đường biễu diễn quan hệ giữa độ ẩm của vật liệu với thời gian sấy t Đường cong tốc độ sấy là đường biểu diễn quan hệ giữa tốc độ sấy và độ ẩm của vật liệu Qua biểu đồ đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy, ta thấy:

Trong giai đoạn đốt nóng vật liệu, nhiệt độ của vật liệu tăng lên đến mức nhiệt độ bầu ướt tương ứng với điều kiện không khí trong quá trình sấy Trong giai đoạn này, độ ẩm của vật liệu chỉ thay đổi không đáng kể, trong khi tốc độ sấy tăng nhanh cho đến khi đạt nhiệt độ cực đại.

 Giai đoạn đẳng tốc: độ ẩm vật liệu giảm nhanh và đều đặn theo một đường thẳng.

Trong giai đoạn giảm tốc, tốc độ sấy giảm dần nhưng ổn định, trong khi nhiệt độ của vật liệu tăng lên Độ ẩm của vật liệu cũng giảm dần cho đến khi đạt đến mức độ ẩm cân bằng, với tốc độ giảm ẩm chậm hơn.

2 Cho biết một số ứng dụng của quá trình sấy trong thực tế.

Quá trình sấy đóng vai trò quan trọng trong các ngành công nghệ hóa chất và công nghệ thực phẩm Ngoài việc khử trùng dụng cụ trong nghiên cứu, sấy còn được sử dụng để làm khô rau quả và thực phẩm, giúp giảm khối lượng để dễ dàng vận chuyển và bảo quản Hơn nữa, sấy cũng tăng độ bền cho đồ gốm, sứ.

Sấy là quá trình loại bỏ nước khỏi nguyên liệu, giúp giảm hoạt độ nước nhằm bảo quản sản phẩm hiệu quả hơn Ngoài ra, sấy còn đóng vai trò quan trọng trong việc chuẩn bị cho các quá trình than hóa và tro hóa.

3 Nêu các sự cố có thể gặp phải trong quá trình vận hành và các phương pháp khắc phục.

Nhiệt độ phụ thuộc vào độ ẩm của môi trường dẫn đến nhiệt độ lúc tăng lúc giảm.

Do sự lung lay của các tầng sấy, thành sấy có thể va chạm vào lòng thành, dẫn đến sự thay đổi khối lượng vật liệu Điều này ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu quả sấy, vì vậy cần khắc phục để giảm thiểu tối đa các va chạm này.

Trong quá trình sấy, việc đo khối lượng vật liệu sấy cứ sau ba phút có thể dẫn đến sai số do thời gian đo không chính xác Để đảm bảo độ chính xác, cần xem xét thời gian đo và ảnh hưởng của nó đến kết quả sấy.

4 Đánh giá sự khác nhau giữa nhiệt lượng cần gia nhiệt của quá trình sấy lý thuyết và sấy thực tế.

So với thực tế ta đã bỏ qua giai đoạn đun nóng do nó quá nhỏ nên lượng nhiệt so với lý thuyết có sai lệch.

Trong quá trình sấy, khi nhiệt độ tăng, tốc độ sấy cũng tăng theo, dẫn đến thời gian sấy giảm Tốc độ dòng khí được giữ cố định, vì vậy không ảnh hưởng đến quá trình này.

5 Đánh giá sự khác nhau về hàm nhiệt của không khí sau khi ra khỏi thiết bị của quá trình sấy lý thuyết và thực tế Giải thích.

Hàm nhiệt chỉ tương đối khớp với lý thuyết do trong quá trình sấy thực tế, mỗi trường hợp đều có các yếu tố gây sai số khác nhau Để thuận tiện cho việc tính toán, chúng ta đã xem các giá trị nhận được như là liên tục.

6 Nêu các nguyên nhân tạo nên sự khác biệt giữa quá trình sấy lý thuyết và sấy thực tế.

Sự khác biệt giữa sấy lý thuyết và sấy thực tế xuất phát từ việc trong sấy lý thuyết, nhiệt lượng bổ sung được coi là bằng với nhiệt lượng tổn thất Trong khi đó, trong sấy thực tế, nhiệt lượng bổ sung và nhiệt lượng tổn thất không tương đương nhau.

KHẢO SÁT CHẾ ĐỘ CỘT CHÊM (THÁP ĐỆM)-IC131D

Phương pháp thí nghiệm

II.1 Các bước tiến hành thí nghiệm

+ Mở van nguồn nước cho nước vào trong bình chứa (khoá van 11) + Mở hoàn toàn các van 14, van 6, khoá van 5.

+ Mở bơm lỏng đến khi nước qua van 6 chảy ngược vào bình chứa thì ngừng bơm và khoá van 6 hoàn toàn.

Mở khoá van 23 và van 22, sau đó khởi động máy nén để đưa khí vào tháp, giúp thổi hết nước còn đọng trong khe vật đệm Sau 5 phút, chuẩn bị thực hiện thí nghiệm khi cột đã khô Tiến hành đo độ giảm áp khi cột khô.

+ Khoá dần van 22 để thay đổi lượng khí qua cột Ứng với 6 giá trị lưu lượng khí đọc

Giá trị ΔPck trên áp kế chữ "U" của áp kế thủy ngân là 16 Cần lưu ý điều chỉnh lưu lượng từ mức cao xuống thấp để đảm bảo máy nén hoạt động hiệu quả.

+ Sau khi tiến hành cột khô tắt máy nén. Đo độ giảm áp của dòng khí khi cột ướt

+ Mở van 13, van 6 (kiểm tra van 5 ở điều kiện khoá).

+ Bật bơm lỏng, điều chỉnh van 14 để giữ lưu lượng lỏng không đổi qua lưu lượng kế vào cột ứng với giá trị trong bảng số liệu.

+ Mở van 22, mở máy nén để đưa không khí vào tháp.

Khóa dần van 22 điều chỉnh lưu lượng khí G tương ứng với giá trị G khi đo trên cột khô, và đọc ΔPcư trên áp kế chữ U giống như trong thí nghiệm cột khô.

Lặp lại năm giá trị khác nhau của L là cần thiết để đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành Cần lưu ý rằng các giá trị lỏng lớn hơn có thể dẫn đến hiện tượng ngập lụt, do đó, khi xảy ra tình trạng này, hãy tiến hành ngừng máy bằng cách tắt máy nén ngay lập tức.

+ Sau khi làm xong thí nghiệm ngừng máy tắt bơm, máy nén mở van 5 xả hết chất lỏng còn lại trong tháp ra ngoài.

III Lập công thức tính toán Đổi đơn vị G, (m 3 /h) sang G, (kg/s.m 2 ):

Trong đó ρ nước bằng 1 kg/m 3 và

A : tiết diện tháp A được tính như sau:

Trong đó ε : độ rỗng hay độ xốp (không thứ nguyên)

IV Báo cáo thí nghiệm

IV.2 Xử lý kết quả IV.2.1Xác định các đại lượng

Tính toán các đại lượng trình bày trong bảng sau:

STT G, (kg/s.m 2 ) logG ∆P ck /Z, Pa/m log(∆P ck /Z) Re ck f ck

Series2 Series4 Series6 Series8 Series10 Series12

V Bàn luận Đối với cột khô:

Kết quả cho thấy rằng khi lưu lượng khối lượng G tăng, độ giảm áp cũng tăng theo Sự gia tăng này gần đúng với lũy thừa từ 1.8 đến c của vận tốc dòng khí.

Vì khi không có dòng lỏng thì dòng khí chuyển động giữa các khonagr trống dễ dàng và vận tốc tăng dần. Đối với cột ướt:

Khi dòng lỏng chảy ngược chiều, các khoảng trống trong môi trường bị thu hẹp, dẫn đến việc dòng khí di chuyển khó khăn hơn do một phần thể tích bị chiếm giữ bởi dòng lỏng.

Lúc này độ giảm áp sẽ tăng nhanh theo tốc độ khối lượng dòng khí và lỏng.

Hiện tượng ngập lụt có thể xảy ra khi có sự đảo pha liên tục giữa pha khí và pha lỏng, dẫn đến sự thay đổi nhanh chóng trong áp suất Khi áp suất giảm nhanh, cần phải làm việc dưới điểm xảy ra ngập lụt của bơm để đảm bảo hiệu suất hoạt động.

Thường thì hai yếu tố chính ảnh hưởng đến độ giảm áp của cột khô và cột ướt là vận tốc dòng và lưu lượng khối lượng dòng.

MẠCH LƯU CHẤT – C6 MKLL

Các bước tiến hành thí nghiệm

1 Xác định tổn thất ma sát của chất lỏng với thành ống trơn

2 Xác định trở lực cục bộ

3 Xác định ma sát chất lỏng chảy qua ống thành nhám

4 Xác định lưu lượng dòng chảy qua ống bằng màng chắn, ống Ventury và ống Pitto

IV Lập công thức tính toán

Bảng 1: xác định tổn thất ma sát của chất lỏng với thành ống trơn

Tính vận tốc dòng chảy:

Vì tất cả các đều Re> 10000 nên hệ số ma sát được tính theo công thức:

46 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn

Tổn thất áp suất được tính theo công thức:

Bảng 2: xác định trở lực cục bộ

Công thức tính áp suất động ta dựa vào công thức:

Bảng 3: Tổn thất ma sát của chất lỏng với thành nhám

Công thức tính vận tốc tương tự như trên

Vì tất cả các đều Re > 10000 nên hệ số ma sát được tính theo công thức:

Tổn thất áp suất lý thuyết:

Để xác định lưu lượng dòng chảy qua ống bằng màng chắn và ống Venturi, cần tính đến tổn thất cục bộ với hệ số ε=3,77 Tỉ số giữa diện tích ướt đầu vào và đầu ra của màng chắn và ống Venturi được xác định là f1/f2 = 0,5, trong đó f1 và f2 lần lượt là diện tích ướt đầu vào và đầu ra.

Báo cáo thí nghiệm

 Xác định tổn thất của chất lỏng với thành ống trơn

Tổn thất áp suất (thực tế) (mH 2 O)

 Xác định trở lực cục bộ

STT Vị trí Thể tích

Lưu lượng (m 3 /s) Đ.kính ống (mm)

Tổn thất áp suất (thực tế) (mH 2 O)

 Xác định ma sát chất lỏng chảy qua ống thành nhám

STT Đ.kính ống Thể tích

Tổn thất áp suất (thực tế) (mH 2 O)

 Xác định lưu lượng dòng chảy qua ống bằng màng chắn, Ventury và ống Pitto

Tổn thất áp suất (mH 2 O)

Chênh lệch áp suất (mH 2 O) Màn chắn

Ventury (cùng điều kiện lưu lượng)

5 10 21.15 0.000473 3.78 3.98 Ống Pito (cùng điều kiện lưu lượng)

2 Xử lý số liệu Bảng 1:Tổn thất ma sát của chất lỏng với thành ống trơn

Tổn thất áp suất (thực tế) (mH 2 O)

Bảng 2: Trở lực cục bộ STT Vị trí Đ.kính ống (mm)

Vận tốc dòng chảy (m/s) Áp suất động (mH 2 O)

Hệ số trở lực cục bộ

Tổn thất áp suất (Thực tế ) (mH 2 O)

Bảng 3: Tổn thất ma sát chất lỏng chảy qua ống thành nhám

Re Hệ số ma sát

Tổn thất áp suất (thực tế) (mH 2 O)

Tổn thất áp suất (lý thuyết) (mH 2 O)

Bảng 4: Lưu lượng dòng chảy qua ống bằng màng chắn và Ventury và ống Pitto

Tổn thất áp suất (mH 2 O )

Chênh lệch áp suất (mH 2 O ) Màng chắn