thí nghiệm quá trình thiết bị mạch lưu chất

Thí nghiệm 1: Xác định tổn thất áp suất khi qua các đường ống... Khi lưu lượng đo tăng lên, điều này làm tăng vận tốc, từ đó làm tăng số Reynolds Re và giảm dần hệ số ma sát f.− Đồ thị Q

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

- -

THÍ NGHIỆM QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

MẠCH LƯU CHẤT

Tp Hồ Chí Minh, tháng 3, năm 2024

1 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM THÔ:

1.1 Thí nghiệm 1: Xác định tổn thất áp suất khi qua các đường ống

Bảng 1

STT

Trường hợp đo ống Φ 21 Trường hợp đo với co 90° trên

ống Φ 21

Q

(L/ph)

T ( o C)

∆P (kPa)

Q (L/ph)

T ( o C)

∆P (kPa) Q (L/ph)

T (oC)

∆P (kPa)

1.2 Trường hợp đo với van:

Bảng 2

STT

Q (L/ph)

T ( o C)

∆P (kPa)

Q (L/ph)

T ( o C)

∆P (kPa)

10 17 25 2.4 12 25 44.7

11 18 25 2.7 13 25 52.7

12 19 25 3.1 14 25 61.6

14 21 25 4.7 16 25 15.8

15 22 25 5.2 17 25 11.7

2 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN:

2.1 Kết quả tính hệ số ma sát trong ống dẫn:

Bảng 3

STT

(kPa) (l/p) (m 3 /s) (m/s)

1 0.1 5.1 0.000085 0.24541 0.00515 5726.209593 0.00166

2 0.1 7 0.0001167 0.33684 0.00475 7859.503363 0.00088

3 0.2 8 0.0001333 0.38496 0.0046 8982.289557 0.00135

4 0.2 9 0.00015 0.43307 0.00447 10105.07575 0.00107

5 0.2 9.98 0.0001663 0.48023 0.00436 11205.40622 0.00087

6 0.2 11 0.0001833 0.52931 0.00426 12350.64814 0.00071

7 0.3 12 0.0002 0.57743 0.00418 13473.43434 0.0009

8 0.3 13 0.0002167 0.62555 0.0041 14596.22053 0.00077

9 0.4 14 0.0002333 0.67367 0.00403 15719.00673 0.00088

10 0.4 15 0.00025 0.72179 0.00397 16841.79292 0.00077

11 0.5 16 0.0002667 0.76991 0.00391 17964.57911 0.00084

12 0.5 17 0.0002833 0.81803 0.00386 19087.36531 0.00075

13 0.6 18 0.0003 0.86615 0.00381 20210.1515 0.0008

14 0.7 19 0.0003167 0.91427 0.00376 21332.9377 0.00084

15 0.8 20 0.0003333 0.96239 0.00372 22455.72389 0.00086

16 0.9 21 0.00035 1.01051 0.00368 23578.51009 0.00088

17 1 22 0.0003667 1.05863 0.00364 24701.29628 0.00089

18 1 23 0.0003833 1.10675 0.00361 25824.08248 0.00082

19 1.1 24 0.0004 1.15487 0.00358 26946.86867 0.00082

20 1.2 25 0.0004167 1.20299 0.00354 28069.65487 0.00083

Bảng 4

STT

Ống Φ21 ống nhám

(kPa) (l/p) (m 3 /s) (m/s)

1 0.2 5.1 0.000085 0.24541 0.00515 5726.209593 0.00332

2 0.3 7 0.0001167 0.33684 0.00475 7859.503363 0.00264

3 0.3 8 0.0001333 0.38496 0.0046 8982.289557 0.00202

4 0.4 9 0.00015 0.43307 0.00447 10105.07575 0.00213

5 0.5 9.98 0.0001663 0.48023 0.00436 11205.40622 0.00217

6 0.6 11 0.0001833 0.52931 0.00426 12350.64814 0.00214

7 0.7 12 0.0002 0.57743 0.00418 13473.43434 0.0021

8 0.9 13 0.0002167 0.62555 0.0041 14596.22053 0.0023

9 1 14 0.0002333 0.67367 0.00403 15719.00673 0.0022

10 1.1 15 0.00025 0.72179 0.00397 16841.79292 0.00211

11 1.2 16 0.0002667 0.76991 0.00391 17964.57911 0.00202

12 1.3 17 0.0002833 0.81803 0.00386 19087.36531 0.00194

13 1.5 18 0.0003 0.86615 0.00381 20210.1515 0.002

14 1.7 19 0.0003167 0.91427 0.00376 21332.9377 0.00203

15 1.8 20 0.0003333 0.96239 0.00372 22455.72389 0.00194

16 1.9 21 0.00035 1.01051 0.00368 23578.51009 0.00186

17 2.1 22 0.0003667 1.05863 0.00364 24701.29628 0.00187

18 2.3 23 0.0003833 1.10675 0.00361 25824.08248 0.00188

19 2.5 24 0.0004 1.15487 0.00358 26946.86867 0.00187

20 2.8 25 0.0004167 1.20299 0.00354 28069.65487 0.00193

Bảng 5

STT

Ống Φ 21 có co 90 °

(kPa) (l/p) (m 3 /s) (m/s)

1 0.1 5 0.0000833 0.24072 0.00515 5726.209593 0.00332

2 0.2 7 0.0001167 0.33701 0.00475 7859.503363 0.00264

3 0.3 8 0.0001333 0.38515 0.0046 8982.289557 0.00202

4 0.4 9 0.00015 0.43329 0.00447 10105.07575 0.00213

5 0.6 10 0.0001667 0.48144 0.00436 11205.40622 0.00217

6 0.8 11 0.0001833 0.52958 0.00426 12350.64814 0.00214

7 0.9 12 0.0002 0.57773 0.00418 13473.43434 0.0021

8 1.1 13 0.0002167 0.62587 0.0041 14596.22053 0.0023

9 1.2 14 0.0002333 0.67401 0.00403 15719.00673 0.0022

10 1.4 15 0.00025 0.72216 0.00397 16841.79292 0.00211

11 1.6 16 0.0002667 0.77030 0.00391 17964.57911 0.00202

12 1.8 17 0.0002833 0.81844 0.00386 19087.36531 0.00194

13 2 18 0.0003 0.86659 0.00381 20210.1515 0.002

14 2.2 19 0.0003167 0.91473 0.00376 21332.9377 0.00203

15 2.5 20 0.0003333 0.96288 0.00372 22455.72389 0.00194

16 2.7 21 0.00035 1.01102 0.00368 23578.51009 0.00186

17 3 22 0.0003667 1.05916 0.00364 24701.29628 0.00187

18 3.3 23 0.0003833 1.10731 0.00361 25824.08248 0.00188

19 3.5 24 0.0004 1.15545 0.00358 26946.86867 0.00187

20 3.9 25 0.0004167 1.20360 0.00354 28069.65487 0.00193

2.2 Kết quả tính hệ số ma sát khi qua van và chiều dài tương đương:

Bảng 6

STT

Với trường hợp van mở 1/2

P

(kPa)

Q (l/p)

Q (m 3 /s)

V

1 0.1 8 0.0001333 0.385151 0.033342 8986.8455 0.000674 1.322646

2 0.3 9 0.0001500 0.433294 0.032249 10110.2012 0.001598 1.367494

3 0.4 10 0.0001667 0.481438 0.031316 11233.5569 0.001726 1.408246

4 0.7 11 0.0001833 0.529582 0.030506 12356.9126 0.002496 1.445626

5 1 12 0.0002000 0.577726 0.029794 13480.2683 0.002996 1.480179

6 1.2 13 0.0002167 0.625870 0.029160 14603.6239 0.003063 1.512325

7 1.5 14 0.0002333 0.674013 0.028592 15726.9796 0.003302 1.542395

8 1.8 15 0.0002500 0.722157 0.028077 16850.3353 0.003452 1.570656

9 2.1 16 0.0002667 0.770301 0.027609 17973.6910 0.003539 1.597324

10 2.4 17 0.0002833 0.818445 0.027179 19097.0467 0.003583 1.622580

11 2.7 18 0.0003000 0.866589 0.026783 20220.4024 0.003595 1.646573

12 3.1 19 0.0003167 0.914732 0.026416 21343.7581 0.003705 1.669430

13 3.5 20 0.0003333 0.962876 0.026075 22467.1138 0.003775 1.691261

14 4.7 21 0.0003500 1.011020 0.025757 23590.4695 0.004598 1.712158

15 5.2 22 0.0003667 1.059164 0.025459 24713.8251 0.004635 1.732202

16 5.8 23 0.0003833 1.107308 0.025179 25837.1808 0.004730 1.751463

17 6.3 24 0.0004000 1.155452 0.024915 26960.5365 0.004719 1.770005

18 7.1 25 0.0004167 1.203595 0.024666 28083.8922 0.004901 1.787881

19 7.8 26 0.0004333 1.251739 0.024430 29207.2479 0.004978 1.805141

20 8.4 27 0.0004500 1.299883 0.024206 30330.6036 0.004971 1.821828

Bảng 7

STT

Với trường hợp van mở 1/4

P

(kPa)

Q (l/p)

Q (m 3 /s)

V

1 0 1 0.00001667 0.048119 0.067446 1122.786 0 7.005577

2 1.2 2 0.00003333 0.096239 0.051832 2245.572 0.129563 9.11598

3 2.7 3 0.00005000 0.144358 0.04509 3368.359 0.129563 10.47911

4 5.2 4 0.00006667 0.192478 0.041073 4491.145 0.14036 11.50384

5 8.2 5 0.00008333 0.240597 0.038316 5613.931 0.141655 12.3316

6 20.6 8 0.00013333 0.384955 0.033347 8982.29 0.13901 14.16916

7 25.7 9 0.00015000 0.433075 0.032253 10105.08 0.137027 14.64964

8 31.4 10 0.00016667 0.481194 0.03132 11227.86 0.135609 15.08624

9 38 11 0.00018333 0.529313 0.03051 12350.65 0.135631 15.48671

10 44.7 12 0.00020000 0.577433 0.029798 13473.43 0.134062 15.85689

11 52.7 13 0.00021667 0.625552 0.029164 14596.22 0.134674 16.20129

12 61.6 14 0.00023333 0.673672 0.028596 15719.01 0.135733 16.52344

13 70 15 0.00025000 0.721791 0.028081 16841.79 0.134362 16.82622

14 15.8 16 0.00026667 0.769911 0.027612 17964.58 0.026655 17.11193

15 11.7 17 0.00028333 0.81803 0.027182 19087.37 0.017484 17.38251

2.3 Các giá trị để vẽ đặc tuyến riêng của van:

Bảng 8 STT Độ mở van Qi (m3/s) Qi/Qmax

Chọn P = 6.3 kPa

3 ĐỒ THỊ:

0

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

Re Ống trơn Φ21

0

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

Re Ống nhám Φ21

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0.045

Re

Co 90° ống Φ21

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Độ mở van

Đồ thị đường đặc tuyến riêng theo độ mở của van

4 BÀN LUẬN:

4.1 Nhận xét kết quả thô:

Kết quả thí nghiệm có sai số so với lý thuyết

4.2 Nhận xét, đánh giá và bàn luận về kết quả tính toán:

1) Nhận xét về các đồ thị đã vẽ và so sánh với kết quả trong lý thuyết

− Đồ thị Re theo f:

Trong thí nghiệm, các ống chủ yếu chảy rối Khi lưu lượng đo tăng lên, điều này làm tăng vận tốc, từ đó làm tăng số Reynolds (Re) và giảm dần hệ số ma sát (f)

− Đồ thị Q theo ∆P độ mở van:

Ở mỗi chế độ mở van, ta quan sát các mức độ lưu lượng khác nhau, tương ứng với tổn thất

áp suất đặc biệt Khi mở van ở 1/2 và 1/4, lưu lượng gia tăng dẫn đến tổn thất áp suất lớn hơn Tính tổn thất năng lượng được thể hiện qua chiều dài tương đương trong bảng tính toán, với việc mở van càng lớn, tổn thất cục bộ càng giảm Điều này là do lưu lượng ở cả hai bên của van trở nên cân bằng, giảm tổn thất áp suất do van gây ra Khi mở van hoàn toàn, trở lực sẽ bằng trở lực của đường ống, và khi đóng van, trở lực tăng lên

Bảng trở lực cục bộ ở các chế độ mở van:

Độ mở van 1/2 1/4

2,1 22,5

− Đồ thị theo đường đặc tuyến riêng của van:

Cách mở van khác nhau sẽ gây ra ảnh hưởng khác nhau đến tổn thất năng lượng của hệ thống

2) Nhận xét về mức tin cậy kết quả cà các nguyên nhân của sai số.

Mức tin cậy của kết quả trên là không cao về mặt định lượng vì có nhiều yếu tố tác động trong quá trình thí nghiệm

Nguyên nhân gây sai số khi thực nghiệm:

− Nguyên nhân khách quan:

• Sự hoạt động không ổn định của bơm làm cho lưu lượng dòng không ổn định

• Trong quá trình thực nghiệm, nhiệt độ lưu chất bị thay đổi ảnh hưởng đến độ nhớt cũng như làm tăng hệ số ma sát gây ra sai lệch trong các lần thí nghiệm

− Nguyên nhân chủ quan:

• Do thao tác trong việc tiến hành thí nghiệm việc chỉnh lưu lượng dòng không đồng đều

• Ghi số liệu cần đợi các thông số ổn định nhưng do lưu lượng dòng không ổn định dẫn đến độ giảm áp thay đổi

• Việc mở van ở thí nghiệm 2 có sự chênh lệch giữa các lần mở

Tuy nhiên trong quá trình thí nghiệm có nhiều nguyên nhân gây sai số, có những nguyên nhân do máy móc thiết bị ta có thể chấp nhận nhưng nhữung thao tác thí nghiệm cần hạn chế sai

3) Dựa trên đồ thị đặc tuyến van đề nghị mục đích sử dụng của van:

Qua giản độ ta thấy được mở ¼ gây tổn thất áp suất và tạo ra trở lực lớn hơn mở ½ Do đó

ta có thể hiểu rằng khi mở không hoàn toàn gây ra tổn thất áp suất và tạo ra trở lực lớn Điều này là không tốt cho quá trình vận chuyển chất lỏng làm tổn thất năng lượng do tổn thất áp suất và tiêu tốn thời gian

Ta thấy trong quá trình mở van gây tổn thất áp suất nên ta có thể sử dụng trong van tiết lưu thay đổi áp suất đầu vào và ra của hệ thống dẫn khí

Trong trường hợp không thực hành thí nghiệm hay thay đổi lưu lượng có thể mở van hoàn toàn hoặc mở van ¾