Báo cáo thực hành kỹ thuật thực phẩm

> Mô hình thí nghiệm này thiết kế cho phép nghiên cứu chỉ tiết tốn thất cột áp của lưu chất xuất hiện khi một dòng lưu chất không nén được chuyên động qua ống, các co nối, các van, các t

“aS © 3-9 See

3 Sate BỘ CÔNG THƯƠNG

Ÿ” VIÊN CÔNG NGHỆ SINH HỌC- THỰC PHAM

BAO CAO THUC HANH

KY THUAT THUC PHAM

GVHD: Nguyén Tién Dat SVTH: Lé Thi Minh Trang MSSV: 15027211

TO 3

Nhom 3 Sáng thứ 4

BAI 1 MACH LUU CHAT

I GIOI THIEU:

> Khi chất lỏng không nén được chảy qua các ống, các loại khớp nối, van hay các

thiết bị đo đều bị tốn thất áp suất (năng lượng) điều này sẽ làm tăng năng lượng

cần thiết để vận chuyên chất lỏng Do đó, khi tính toàn, thiết kế và lựa chọn các

thiết bị vận chuyên chất lỏng ta phải tính toán được các tốn thất nay

> Mô hình thí nghiệm này thiết kế cho phép nghiên cứu chỉ tiết tốn thất cột áp của lưu chất xuất hiện khi một dòng lưu chất không nén được chuyên động qua ống, các co nối, các van, các thiết bị đo lượng

> Trở lực ma sát trong ống thắng của các ống khác nhau có thể được nghiên cứu trong khoảng chuân số Reynolds từ 10” đến gần 10”, do đó đi từ chế độ chảy tầng đến rối trong ống trơn Một thí nghiệm khác được thực hiện trên ống nhám đề so sánh sự khác nhau về độ nhám của ông trên cùng một kích thước ống, cũng như ở khoảng chuẩn số Reynolds cao hơn, Cùng với nó, việc khảo sát trở lực qua van, việc đo lưu lượng qua màn chắn, ống Ventury cũng được thực hiện

Il MUC DICH THI NGHIEM:

- Thí nghiệm 1:Xác định mối quan hệ giữa tôn thất áp suất do ma sát và vận tốc

của nước chảy bên trong ống trơn và xác định hệ số ma sát f

- Thí nghiệm 2 :Xác định trở lực cục bộ của co, van, đột thu, đột mở

- - Thí nghiệm 3: Xác định hệ số lưu lượng của các dụng cụ đo (màng chắn, Ventury) và ứng dụng việc đo độ chênh áp trong việc đo lưu lượng và vận tốc của nước trong ông dẫn

>, Trở lực ma sát là trở lực do chất lỏng chuyền động ma sát với thành ống gây ra

D: Đường kính ống dẫn, m

V: vận tốc chuyên động dòng lưu chất, m/s

g: Gia tốc trọng trường nv’/s s* Đê xác định chê độ chảy của chât lỏng, ta dựa vào chuan so Reynolds

Re = VPP

L Trong đó :

V : vận tốc chuyên động của lưu chất trong ống (m/s)

Ø : khối lượng riêng của lưu chất (kg/m”)

/: độ nhớt động lực học của lưu chất, Pa.s (kg/(m⁄))

v: độ nhớt động học của lưu chất (m2⁄§) Dạ¿ : đường kính tương đương (m) Công thức thực nghiệm xác định hệ số ma sát f:

chảy

Chay dong | Re <2300 Không có ma sát nội bộ Ống

hay chảy chất lỏng, hệ số ma sát không 64

Chảy xoáy | 4000 < Re <100000| Màng chảy dòng thành ống

ống nhăn tương đối dày, phủ kín được

những gờ nhám Hệ số f vẫn chưa chịu ảnh hưởng của độ nhám

/= fees —1,5

Chiều dày của màng chảy

dong mong chi con ở sát thành

ống, sức cản do hiện tượng tạo

thành xoáy lốc trong long chất

lỏng đạt tới giá trị không đổi,

không phụ thuộc vào số Re

s* Công thức: h„=k x (k là hệ số trở lực cục bộ)

§&

3.3 Đo lưu lượng theo nguyên tắc chênh áp biến thiên

% Lưu lượng kế màng chắn và Ventury

Màng chắn và Ventury là 2 dụng cụ dùng để đo lưu lượng dựa vào nguyên tắc khi dòng lưu chất qua tiết điện thu hẹp đột ngột thì xuất hiện độ chênh áp suất trước mà sau tiết

điện thu hep

Hình 1.1.a Cấu tạo màng chắn

vrc—? —

Trong đó:

V: lưu lượng của dòng chảy, m/s

C: hé sé hiéu chinh, C,, cho mang chan, C, cho ventury

Ax: tiết điện ống dẫn, m

Aa: tiết điện thu hep d6t ngét, m?

Trong đó: V: vận tốc dòng chảy trong ống (m/s)

Pịp : sáp suất toàn phân (Pa) P.: áp suất tĩnh (Pa) 3.4 Đường kính ống

Kích thước ống dẫn bằng đồng

Đường kính lỗ (mm) Màng chắn Ventury ống dẫn Đột thu Đột mở Co 90°

Pitot

16 16 25 10 21 21

IV TIEN HANH THI NGHIEM

4.1 Chuan bi thi nghiém:

- Lưu chất được sử dụng trong thí nghiệm là nước

- Mở công tắc tong

- Kiêm tra nước trong bon chứa, nước phải chiêm % bon, nạp thêm nêu can

- Mở tất cả các van, bật bơm cho nước vào hệ thông, đợi khoảng 2-3 phút để nước chảy

ôn định và đuôi hêt bọt khí ra ngoài

- Trong quá trình làm thí nghiệm, đóng tất cả các van không cần thiết ( trừ van điều chỉnh lưu lượng) chỉ mở những van trên đường ống khảo sát

4.2 Lưu ý

- Kiểm tra cột nước ở các nhánh áp kế chữ U cho bằng nhau

- Mở bơm, kiêm tra sự rò rỉ của hệ thông Kiêm tra sự dâng nước ở các nhánh áp kê

„nêu nhanh nao dang qua cao và nhanh cân tắt ngay bơm

4.3 Tiến hành thí nghiệm

4.3.1 Thứ nghiệm I: Xác định tôn thất ma sát của chất lỏng với thành ống

>

>

Tiến hành trên ống trơn ø16

Mở hoàn toàn van lưu lượng kế

Mở hoàn toàn van trên ông trơn ø16

Mở bơm

Điều chỉnh lưu lượng ở 5 mức khác nhau

ứng với mỗi mức lưu lượng đọc độ chênh áp, ghi nhận kết quả

Lặp lại thí nghiệm với ống ø21,ø27(trơn), ø27 (nhám)

¢ Mở hoàn toản van lưu lượng kế

e Mở hoản toàn van trên ống có vị trí đột thu

e Mở bơm e_ Điều chỉnh lưu lượng bằng van điều chỉnh ớ các mức lưu lượng khác nhau ( 5 mức lưu lượng )

© ứng với mỗi mức lưu lượng đọc độ chênh áp, ghi nhận kết quả

Lặp lại thí nghiệm với vị trí đột mở và co 907

Tiến hành với van 5

e Mo hoan toản van lưu lượng kế e_ Mở hoản toàn van 5

e Mo bom e_ Điều chỉnh độ mở van 5 ở mức mở hoàn toản, 3⁄4, 1⁄4, 1⁄4 ghi nhận kết quả

4.3.2 Thí nghiệm 3 Do lưu lượng dựa vào độ chênh áp

se Mở hoàn toản van lưu lượng kế

e© Mở hoàn toản van trên ông ø16 ,621;ø27 (trơn)

e Mo bom

© Diéu chỉnh lưu lượng bằng van ở các mức lưu lượng khác nhau

©_ Ứng với mỗi mức lưu lượng ghi nhận kết qua

2

3 4.8

7 0.3

1 1.7 2.7

Thi nghiém 3: Do Iuu lugng da vao d6 chénh áp

STT Dụng cụ đo Lưu Lượng Tôn thât as thực tê

Q(m⁄s) | V( m/s) Re Tôn thất Hệ số ma sát Ton that ma

ma sat ly thuyet sát(mHO) he

2.5

Ta thấy vận tốc tăng từ V= 0.8497( m/s) dén V = 2.5478 ( m/s) thi tôn thất cột áp tăng

từ 0.15 (mH;O) đến 0.33(mH;O) và ngược lại Vì trong quá trình lưu chất chuyển động

trong đường ống dẫn có sư ma sát giữa chất lỏng với thành ống dẫn và phụ thuộc vào vận tốc của dòng chảy.Nếu nếu vận tốc chuyên động của chất lỏng càng nhanh thì trở lực ma sát cảng lớn gay ra ton thất cột áp lớn

+ Trường hợp : d= 0.021

-Bảng1.2 : các đại lượng trở lực ma sát của Ống trơn 927

Hình 1.3: ĐỒ THỊ THẺ HIỆN MOI QUAN HE GIUA TON THAT COT AP VOI VAN

TOC ONG 27 TRON Nhận xét :

Từ biểu đồ ta thấy vận tốc tăng từ V= 0.1927 ( m/s) dén V = 0.5777 ( m/s) thi tổn thất cột áp tăng từ 0.003 (mH›O) đến 0 018 (mH;O) vả ngược lại Vì trong quả trình lưu chất chuyển động trong đường ô ống dẫn có sư ma sát gitra chat long voi thành ống dẫn và phụ thuộc vào vận tốc của dòng chảy.Nếu nếu vận tốc chuyên động của chất lỏng càng nhanh thì trở lực ma sát càng lớn gây ra tôn thất cột áp lớn

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

Tổn thất cột áp (mH20)

Hình 14: DO TH] THE HIEN MOI QUAN HE GIUA TON THAT COT AP VỚI

VAN TOC 27 NHAM

e Nhận xét:

Từ biểu đồ ta thấy vận tốc tăng từ V= 0.235 ( m/s) đến V = 0.706 ( m/s) thì tổn thất cột áp tăng từ 0.055 (mH›O) đến 0 6 (mH;©) và ngược lại Vi trong quả trình lưu chất chuyên động trong đường ô ống dẫn có sư ma sát giữa chất lỏng với thành ống dẫn và phụ thuộc vào vận tốc của dòng chảy.Nều nêu vận tốc chuyên

động của chất lỏng càng nhanh thì trở lực ma sát càng lớn gây ra tôn that cột áp lớn.Đôi với ông nhám thi van toc

chuyên động nhanh hơn ống L7 và 27 suy ra tôn thất cột áp cũng nhiều hơn

Hinh 2.1: DO THI BIEU DIEN QUAN HE HE SO TRO LUC CUC BO THEO LUU

LUONG CUA POT THU

e Nhan xét:

Từ biểu đồ ta thấy hệ số trở lực cục bộ lúc đầu là 0.81 thì lưu lượng là 6.67x10” (m3)

Nhưng lưu lượng tăng lên Ix10*( mỶ⁄) thì hệ số trở lực tăng lên 0.97 và sau đó

tăng dần lưu lượng thi hệ số trở lực tăng dan Như vậy hệ số trở lực cục bộ và lưu lượng củng ảnh hưởng đến trở lực cục bộ của đột thu

+ Vị trí đột mở d 0.021m

Bang2.2: Cac đại lượng trở lực cục bộ của đột mở

2 1.5

1 0.5

LUONG POT MO

Từ biểu đồ ta thấy hệ số trở lực cục bộ lúc đầu là 2.64 thì lưu lượng là 6.67x10”

( mỶ⁄s) và trong mức lưu lượng 1x 10( mÌ⁄s) hệ số trở lực tăng lên 4.7 và sau đó trong khoảng lưu lượng 1x10 đến 1.33x10' thì hệ số trở lực giảm lên từ 4.7 đến

3.98 và từ khoảng lưu lượng1.33x10* đến 2x10“ thi tang lén Như vậy hệ số trở

lực cục bộ và lưu lượng củng ảnh hưởng đến trở lực cục bộ của đột mở và không theo quy luật nào

*# Vị trí co 0 d=0.021m

Bảng 2.3: Các đại lượng trở lực cục bộ của có 900

e© Vébieu do

s 1

vo x=

Từ biểu đồ ta thấy trong khoảng lưu lượng 6.67x10'( mỶ⁄s) đến 1x10 thì hệ số trở

lực tăng từ 1.8 đến 2.35 và sau đó trong khoảng lưu lượng1x10° đến 1.33x10' thì hệ

số trở lực giảm xuống từ 2.35 đến 2.26 và từ khoảng lưu lượng1.67x10' đến 2x10

thì tăng lên Như vậy hệ số trở lực cục bộ và lưu lượng củng ảnh hưởng đến trở lực

cục bộ của co nhưng không theo quy luật

+ Vị trí van 5:

Bảng 2.4: Các đại lượng trở lực cục bộ của van 5

© Vẽ đồ thị

Hinh2.7 : PO TH] BIEU DIEN QUAN HE GIUA TON THAT AP SUAT VOI HE SO

TRO LUC CUC BO CUA PO MO VAN 5

e Nhận xét:

Dựa vào biểu đồ ta thấy tốn thất ở van 5 thì nhỏ hơn 3/4 và 1/2 còn hệ số trở lực

cục bộ của van 1/2 là cao nhất rồi tới van 3/4 Vì trở lực cục bộ phụ thuộc vào

chất lỏng thay đổi hướng chuyên động.thay đôi vận tốc của lưu chất và thay đổi

hình dáng tiết điện ông dẫn

23.5000 23.0000 22.5000 22.0000 21.5000 21.0000 20.5000

Hinh 2.8: PO TH] BIEU DIEN QUAN HE HE SO TRO LUC CUC BO THEO LUU

LUONG CUA VAN 5

1.6.3 : Thí nghiệm 3: Đo lưu lượng dựa vào độ chênh áp

Bảng 3.1: Đo lưu hượng dựa vào độ chênh áp thực nghiệm

= với Ai là tiết điện ống dẫn: A¡=

A¿ là tiết điện thu hẹp đột: A;=

ton that ap suat

Hinh 3.1: BIEU PO BIEU DIEN MOI QUAN HE GIUA LUU LUONG THUC TE VA

LƯU LUONG LY THUYET THEO PO CHENH LECH AP SUAT CUA ONG MAN

CHAN

Ventury

0.00025 0.0002

Hinh 3.2: BIEU PO BIEU DIEN MOI QUAN HE GIUA LUU LUONG THUC TE VA

LUU LUONG LY THUYET THEO DO CHENH LECH AP SUAT CUA ONG VENTURY

e Nhận xét:

Dựa vào biểu đỗ ta thấy lưu lượng lý thuyết lớn hơn lưu lượng thực tế không

bao nhiêu và gần như không có sự khác biệt lắm

Bảng 3.3:Ðo lưu lượng qua Ống piot

Hinh 3.5: BIEU PO BIEU DIEN MOI QUAN HE GIUA LUU LUONG LY THUYET,

THUC TE VA CHENH LECH AP SUAT

e Nhận xét:

Tir biéu dé trén ta thấy lưu lượng lý thuyết cao hơn thực tế khi cùng tăng độ chênh lệch áp suất.Lưu lượng lý thuyết tăng một cách đồng đều không biến động, còn lưu lượng thực tế lúc ban đầu lưu lượng giảm nhưng sau đó tăng dẫn

7 NHẬN XÉT VÀ BÀN LUẬN

Thi nghiém 1:

- _ Hệ số ma sát thực nghiệm của ống 17 nhỏ hơn hệ số ma sát lý thuyết

- _ Hệ số ma sát thực nghiệm của ống 27 nhỏ hơn hệ số ma sát lý thuyết

- _ Hệ số ma sát thực nghiệm của ống 27 lớn hơn hệ số ma sát lý thuyết

- Theo lí thuyết thì f sẽ không phụ thuộc chiều dài

- _ Theo thực nghiệm: chiều dài ống, vận tốc dòng chảy độ nhớt khối lượng riêng và độ nhám tương đối cũng ảnh hưởng đến trở lực ma sát Đều này có thé giải thích là do độ nhám của ông không đồng đều, có thê là do đóng cặn bên trong đường ống

- Tén thất cột áp và vận tốc có mối quan hệ lẫn nhau.Nếu vận tốc chuyên động của

chất lỏng càng nhanh thì trở lực ma sát cang lớn gây ra tôn thất cột áp lớn

- Cấu tạo của màn chắn và venture là khác nhau Màng chắn thay đối kích thước đột

ngột hơn nên tôn thất áp suất lớn hơn Venturi => Cm < Cv ( 0.5958 < 0.6524) Vi

thế kết quả thí nghiệm trên là đúng

- - Hệ số lưu lượng tỉ lệ thuận với vận tốc dòng chảy và tỉ lệ nghịch với AP Mà, Re tăng kéo theo AP tăng, do đó C tăng hay giảm phụ thuộc vào mức độ tăng nhiều hay it của

Re va AP So sánh lưu lượng ké va mang Ventury: do AP,,> AP, nên khi sử dụng lưu lượng kế Ventury sẽ cho kết quả chính xác hơn

- _ Lưu lượng thực tế và lưu lượng lí thuyết theo độ chênh áp suất có sự sai lệch do thao tác không chuẩn xác còn nhiều lỗi mắc phải đo có sự sai SỐ,

- _ Cần phải điều chỉnh sau cho chiều cao mực chất lỏng của hai nhánh áp kế U bằng nhau để tránh sai số và đo tôn that áp suất chính xác nhất

Y Nguyén nhan dan dén sy sai s6 đó có thể là do các nguyên nhân sau:

- Do thiết bị làm thí nghiệm

- _ Do người tiến hành thí nghiệm

- _ Các điều kiện khách quan của môi trường xung quang như là: nhiệt độ, độ âm của phòng thí nghiệm

-_ Ngoài ra thì việc tính toán lưu lượng bằng thủ công và lưu lượng xác định được trên máy cũng đã có một sự sai sô không nhỏ

TAI LIEU THAM KHAO

[1] Khoa công nghệ hóa học , ĐH Công nghiệp Tp.HCM - #ớng dân thực hành

Quá trình và Thiết bị - NXB Lao động, 2012

[2] Khoa máy và thiết bị hóa học, ĐH Công nghiệp Tp.HCM — Các quá trình và thiết bị cơ học

[3] Khoa máy và thiết bị, Bảng tra cứu Quá trình cơ học truyền nhiét- truyén khối,

nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh