Báo cáo thực hành quá trình và thiết bị công nghệ mã môn học 602047 bài 2 khuấy chất lỏng

Mục đích thí nghiệm: Khảo sát giản đồ chuẩn số công suất khuấy với nhiều hệ thống có hình dạng khác nhau.. Nội dung thí nghiệm: Thí nghiệm được thực hiện với 2 chất lỏng là dầu và nhớt..

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG

BÁO CÁO THỰC HÀNH QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ

Mã môn học: 602047

Bài 2 KHUẤY CHẤT LỎNG

MSSV: 61602023 Nhóm: 02 – 04 Ngày thực hành: 22/11/2019

Năm học 2019 – 2020

MỤC LỤC

I TRÍCH YẾU 4

1 Mục đích thí nghiệm: 4

2 Nội dung thí nghiệm: 4

II THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 4

1 Dụng cụ thí nghiệm: 4

1.2 Phương pháp thí nghiệm: 5

1.3 Cách tính công suất khuấy: 5

III SỐ LIỆU VÀ XỬ LÍ SỐ LIỆU 6

1 Kết quả – số liệu thô: 6

2 Xử lý số liệu: 7

2.1 Dầu – CT2: 7

2.2 Nhớt – CT3: 10

2.3 Nhớt – CT2: 11

2.4 Nhớt – CP2: 12

IV Bàn luận 13

DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Số liệu thô 5

Bảng 2 Tính chất của dầu và nhớt 6

Bảng 3 Kích thước cánh khuấy 6

Bảng 4 Các giá trị chuẩn số trong trường hợp dầu – CT2 8

Bảng 5 Các giá trị chuẩn số trong trường hợp nhớt – CT3 9

Bảng 6 Các giá trị chuẩn số trong trường hợp nhớt – CT2 10

Bảng 7 Các giá trị chuẩn số trong trường hợp nhớt – CP2 11

I TRÍCH YẾU

1 Mục đích thí nghiệm:

Khảo sát giản đồ chuẩn số công suất khuấy với nhiều hệ thống có hình dạng khác nhau

2 Nội dung thí nghiệm:

Thí nghiệm được thực hiện với 2 chất lỏng là dầu và nhớt Đối với nhớt tiến hành lần lượt với cả 3 cánh khuấy, với dầu chỉ dùng cánh khuấy Turbin lớn CT2 Ứng với mỗi loại cánh khuất phải đo hai chế độ: có và không có tấm chặn Vận tốc khuấy thay đổi từ 50 đến 800 vòng/phút Đối với nhớt, vận tốc khảo sát là 200, 400, 600, 700, 800 Đối với dầu vận tốc khảo sát là 50, 100, 700, 800

Do yêu cầu tính công suất khuấy dựa vào hiệu số công suất của trường hợp có

và không có chất lỏng tương ứng với loại cánh khuấy cùng tốc độ nên phải tiến hành thí nghiệm ở trường hợp có chất lỏng (full) và không có chất lỏng (empty)

Chú ý:

- Không nên chạy máy quá 1000 vòng/phút Máy sẽ rung, nguy hiểm

- Mỗi khi bật tắt động cơ hay thay đổi tốc độ khuấy phải dùng tay giữ động

cơ để cho lực ban đầu không làm động cơ xoay mạnh mẽ gây va chạm và hư máy

- Khi tháo lắp cánh khuấy, trục, không để rơi xuống bình dễ làm vỡ bình

II THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

1 Dụng cụ thí nghiệm:

- Hai bình chứa dầu và nhớt

- Hai cánh khuấy turbine CT2 (lớn), CT3 (nhỏ) và một cánh khuất chân vịt CP2

- Hai bộ tấm chặn cho hia bình khuấy gồm 4 cánh/bộ

- Một động cơ 1 HP có thể thay đổi tốc độ từ 0 đến 1200 vòng/phút (rpm) bằng hộp số Động cơ được đặt trên ổ bi

1.2 Phương pháp thí nghiệm:

1.2.1 Hoạt động:

- Đẩy bồn chứa dầu hoặc nhớt vào vị trí Chú ý bảo đảm cho vị trí cánh khuấy ngay tâm của bồn

- Lắp loại cánh khuấy cần thiết làm thí nghiệm, lắp tấm chặn khi cần thiết

- Khi đèn NGUỒN (màu xanh bên trái, trên) sáng báo có điện bật CB lên

- Xoay công tắc (màu đen bên dưới) theo chiều kim đồng hồ, motor cánh khuấy quay

- Nhấp nút bấm trên hoặc dưới (bên phải bảng điều khiển) để điều chỉnh số vòng quay của motor

1.2.1 Ngưng:

- Xoay công tắc (màu đen) ngược chiều kim đồng hồ Motor cánh khuấy ngừng hoạt động

- Tắt CB

1.3 Cách tính công suất khuấy:

Công suất khuấy được tính như sau:

P mixer =P full −P empty

Ở đây Pfull và Pempty là công suất tiêu thụ khi có chất lỏng và khi không có chất lỏng:

P full =U full × I full × k

P empty =U empty × I empty × k

- Ufull, Uempty: điện thế nguồn, V U được đọc trên đồng hồ Volt của tụ điện

- Ifull, Iempty: cường độ dòng điện tiêu thụ, A I được đọc trên đồng hồ Ampe của tủ điện

- k – hệ số Nhận k = 0,9

III SỐ LIỆU VÀ XỬ LÍ SỐ LIỆU

1 Kết quả – số liệu thô:

Bảng 1 Số liệu thô.

Chất

lỏng

Loại

cánh

khuấy

Tấm chặn

N (rpm)

Không có chất lỏng Có chất lỏng

U empty I empty U full I full

Dầu CT2

Có

50 219,2 0,801 210,2 0,705

100 219,6 0,812 210,2 0,861

700 220,3 0,826 210,2 1,523

800 220,4 0,894 210,3 2,179

Không

50 219,2 0,801 212,1 0,613

Nhớt

CT3

Có

200 219,3 0,677 209,3 0,597

400 219,9 0,755 210,5 0,642

600 219,8 0,776 210,6 0,832

700 219,8 0,801 210,6 0,873

Không

200 219,3 0,677 211,3 0,862

400 219,9 0,755 211,9 0,808

600 219,8 0,776 213,9 0,861

700 219,8 0,801 213,5 0,874

CT2

Có

200 219,7 0,822 210,1 0,863

400 219,9 0,815 210,5 0,973

600 220,4 0,805 210,5 1,381

700 220,3 0,826 210,5 1,767

800 220,4 0,894 211,1 2,319 Không 200 219,7 0,822 211,2 0,847

400 219,9 0,815 211,4 0,903

600 220,4 0,805 211,4 1,058

700 220,3 0,826 211,5 1,231

800 220,4 0,894 211,6 1,374

CP2

Có

200 219,8 0,701 210,3 0,438

400 219,6 0,715 210,6 0,673

600 219,4 0,802 215,1 1,072

700 219,5 0,827 215,3 1,167

Không

200 219,8 0,701 213,9 0,823

400 219,6 0,715 214,5 0,843

600 219,4 0,802 215,1 0,908

700 219,5 0,827 215,4 0,952

Bảng 1 Tính chất của dầu và nhớt.

Lưu chất Khối lượng riêng ρ (kg/m 3 ) Độ nhớt (kg/(m.s))

Bảng 1 Kích thước cánh khuấy.

d lớn (m) d nhỏ (m)

0,15 0,075

2 Xử lý số liệu:

2.1 Dầu – C T2 :

Xét trường hợp có tấm chặn, tốc độ quay 50 rpm, gia tốc trọng trường 9,81 m/s2:

- Vận tốc cánh khuấy:

N=50

60=0,833rps

- Chuẩn số Froude:

Fr=N2d

g =0,8332×0 , 15

9 , 81 =0,011

- Chuẩn số Reynolds:

ℜ=d

2

Nρ

μ =0 , 15

2

×0,833 ×700

0,05184 =253,183

- Công suất khuấy:

P =P full −P empty=(U full × I full −U empty × I empty)× k=(210 , 2 ×0,705 −219 ,2 × 0,801)× 0 , 9 =−24,649 W

- Chuẩn số công suất:

N3d5ρ= −24,649

0,8333×0 , 155×700=−801,300

Bảng 1 Các giá trị chuẩn số trong trường hợp dầu – CT2.

Tấm chặn N (rps) Fr Re P (W) N P

Có

0,833 0,011 253,183 -24,649 -801,300

11,667 2,081 3544,560 124,350 1,473 13,333 2,718 4050,926 235,085 1,866

Không

0,833 0,011 253,183 -41,006 -1333,011 1,667 0,042 506,366 -1,929 -7,838 11,667 2,081 3544,560 30,273 0,359 13,333 2,718 4050,926 39,415 0,313

Nhận xét: sự thay đổi của chuẩn số Froude (tức sự ảnh hưởng của lực trọng

trường) không lớn nên thay vì vẽ giản đồ 3 chiều ta có thể vẽ giản đồ 2 chiều thể hiện mối quan hệ của Re và NP Về mặt lý thuyết, công suất không thể âm, điều này có thể được giải thích do sự không ổn định của điện thế tùy vào lúc

đo Ngoài ra các sự thay đổi liên tục của dòng điện cũng gây khó khăn trong việc nhập số liệu dẫn đến sự thiếu chính xác

-1500

-1200

-900

-600

-300

0

300

Giản đồ công suất khuấy dầu – CT2

Re

Thực hiện tương tự các bước như trên đối với nhớt ta có các bảng số liệu và giản đồ sau

2.2 Nhớt – C T3 :

Bảng 1 Các giá trị chuẩn số trong trường hợp nhớt – CT3.

Tấm chặn N (rps) Fr Re P (W) N P

Có

3,333 0,085 175,349 -21,163 -283,275 6,667 0,340 350,699 -27,795 -46,507

Không

3,333 0,085 175,349 30,307 405,679

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Giản đồ công suất khuấy nhớt – CT3

Re

2.3 Nhớt – C T2 :

Bảng 1 Các giá trị chuẩn số trong trường hợp nhớt – CT2.

Tấm chặn N (rps) Fr Re P (W) N P

Có

6,667 0,680 1402,795 23,038 1,205 10,000 1,529 2104,192 101,951 1,579 11,667 2,081 2454,891 170,987 1,668

Không

13,333 2,718 2805,589 263,253 1,721 3,333 0,170 701,397 -1,536 -0,643 6,667 0,680 1402,795 10,508 0,549 10,000 1,529 2104,192 41,615 0,645

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

Giản đồ công suất khuấy nhớt – CT2

Re

2.4 Nhớt – C P2 :

Bảng 1 Các giá trị chuẩn số trong trường hợp nhớt – CP2.

Tấm chặn N (rps) Fr Re P (W) N P

Có

3,333 0,170 701,397 -55,772 -23,329 6,667 0,680 1402,795 -13,752 -0,719 10,000 1,529 2104,192 49,166 0,762 11,667 2,081 2454,891 62,756 0,612

Không

13,333 2,718 2805,589 85,388 0,558

6,667 0,680 1402,795 21,429 1,120 10,000 1,529 2104,192 17,417 0,270

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

Giản đồ công suất khuấy nhớt – CP2

Re

IV Bàn luận