bài giảng thí nghiệm quá trình và thiết bị công nghệ hóa học

105 3.1K 0
bài giảng thí nghiệm quá trình và thiết bị công nghệ hóa học

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

1 THÍ NGHIỆM QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ HÓA HỌC 2 NỘI DUNG CÁC BÀI THÍ NGHIỆM  Xác định chuẩn số Reynolds (Reynolds Number)  Chưng cất (Distillation)  Xác định mực chất lỏng (Tank Draining)  Khuếch tán (Stefan Diffusion)  Thí nghiệm thiết bị truyền nhiệt (Heat Exchanger)  Tổng quan về các phân xưởng, quá trình và thiết bị trong nhà máy lọc dầu (Overview of Refinery)  Tham quan hệ thiết bị chưng cất tại phòng thí nghiệm Lọc-Hóa Dầu và Viện Hóa Học Công Nghiệp Việt Nam 3 XÁC ĐỊNH CHUẨN SỐ REYNOLDS Chế độ dòng chảy của chất lỏng  Chảy dòng (tầng) (Re≤2320): các phần tử chất lỏng chuyển động song song nhau theo đường thẳng với vận tốc chậm được gọi là chảy dòng.  Chảy xoáy (rối) (Re≥10000): các phần tử chuyển động với vận tốc nhanh theo đường thẳng không thứ tự với các hướng khác nhau tạo thành một dòng rối được gọi là chảy xoáy.  Chảy chuyển tiếp (quá độ) (2320<Re<10000): từ tầng sang rối 4 CHUẨN SỐ REYNOLDS  Công thức xác định chuẩn số Reynolds Re=wlρ/µ=wl/ν Trong đó: w: vận tốc đặc trưng của dòng chảy (m/s) l: kích thước hình học đặc trưng (m) - chiều cao h nếu là tường phẳng - đường kính tương đương d tđ của mặt cắt mà lưu thể đi qua d tđ =4r tl r tl =f/U f: diện tích mặt cắt của dòng (ống) U: chu vi thấm ướt ρ: khối lượng riêng (kg/m 3 ) µ: độ nhớt động lực học (dynamic viscosity) (kg/m.s hay Pa.s, N.s/m 2 ) v: độ nhớt động học (kinetic viscosity) (m 2 /s) v= µ/ ρ 5 SƠ ĐỒ THÍ NGHIỆM REYNOLDS 6 CƠ SỞ LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM REYNOLDS  Thí nghiệm Reynolds là một thí nghiệm cổ điển đã được Reynolds tìm ra.  Để xem được cấu trúc của dòng chảy, Reynolds đã dùng một ống rất nhỏ để dẫn nước màu vào thẳng với đường tâm của ống lớn dẫn nước không màu.  Các nhận xét và kết luận mà Reynolds đã rút ra trong quá trình thí nghiệm. 7 CƠ SỞ LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM REYNOLDS 1. Khi tăng dần lưu lượng từ Q=0  Ở giá trị lưu lượng nhỏ, tia màu chảy theo một đường thẳng và theo đường tâm ống, không dao động, dung dịch màu không có sự hòa trộn với dung dịch nước chảy quanh nó.  Khi lưu lượng tăng đến một mức nào đó thì tia màu bắt đầu bị dao động (gợn sóng). Lúc này dòng chảy tầng đã kết thúc.  Nếu lưu lượng tiếp tục tăng thì tia màu sẽ dao động mạnh hơn dẫn đến bị đứt đoạn và sau đó sẽ bị hòa trộn hoàn toàn vào dòng chảy. Lúc này dòng chảy đã trở lên rối hoàn toàn.  Theo Reynolds dòng chảy chuyển từ trạng thái chảy tầng sang trạng thái chảy rối phải qua bước trung gian đó là trạng thái chảy quá độ. 8 CƠ SỞ LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM REYNOLDS 2. Khi lưu lượng giảm dần  Khi dòng chảy ở trạng thái rối hoàn toàn, nếu ta giảm dần lưu lượng thì tới mức nào đó tia màu trở lại mức gợn sóng.  Nếu tiếp tục giảm lưu lượng thì dòng chảy lại trở về trạng thái chảy tầng, tia màu lại chảy theo một đường thẳng dọc theo tâm ống.  Như vậy, dòng chảy đã chuyển trạng thái chảy từ trạng thái chảy rối về trạng thái chảy tầng qua trạng thái trung gian là trạng thái chảy quá độ. 9 XÁC ĐỊNH HỆ SỐ REYNOLDS TỪ THÍ NGHIỆM  Tính lưu lượng: Q = W/t  Tính vận tốc dòng chảy: w = Q/A  Tính chỉ số Reynolds: Re = w.D/v  Trong đó:  W là thể tích chất lỏng đo được trong 1 đơn vị thời gian  t là thời gian chất lỏng chảy được thể tích W  A là diện tích đường ống  D là đường kính ống  w là vận tốc trung bình trong ống  v là độ nhớt động học của chất lưu  Q là lưu lượng 10 XÂY DỰNG HỆ THÍ NGHIỆM REYNOLDS YÊU CẦU:  Bổ sung cơ sở lý thuyết của quá trình  Các trang thiết bị cần dùng cho thí nghiệm  Lắp đặt các thiết bị cho thí nghiệm  Chất màu (có thể dùng KMnO 4 )  Nguyên tắc đo các thông số  Tiến hành thí nghiệm (lặp lại khoảng 2-3 lần)  Ghi kết quả thí nghiệm  Xử lý các số liệu thí nghiệm  Dùng các ống có D khác nhau hoặc ống gấp khúc để nghiên cứu cho các trường hợp đặc biệt [...]... của thí nghiệm:  Lý thuyết về chưng cất  Nguyên lý, cấu tạo của tháp chưng cất  Nguyên tắc hoạt động của tháp chưng cất  Xác định hiệu suất của tháp chưng cất  Xác định số đĩa lý thuyết của tháp và chỉ số hồi lưu tối thiểu  Đánh giá phương pháp McCabe-Thiele 12 CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT Thiết bị chưng cất đơn giản nhất Thiết bị chưng cất có cột chưng cất 13 CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH... chưng cất 13 CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT Thiết bị chưng cất ASTM D86 14 CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT Kết quả thí nghiệm (Bảng 1 nội suy ra Bảng 2) 15 ĐƯỜNG CONG CHƯNG CẤT 16 THÁP CHƯNG CẤT 17 THÁP CHƯNG CẤT Đĩa trong tháp chưng cất 18 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG THÁP CHƯNG CẤT 19 MỘT SỐ MÔ HÌNH THÁP CHƯNG CẤT 20 PHƯƠNG PHÁP McCabe-Thiele  Dùng cho quá trình chưng cất hệ hai chất lỏng tan vô hạn (Rượu+Nước)... hơi cân bằng (a,b,c)  Sơ đồ nguyên lý một tháp chưng cất 21 PHƯƠNG PHÁP McCabe-Thiele Giả sử cần chưng cất hệ 2 chất (1) và (2) có áp suất hơi bão hòa lần lượt là P1 và P2 Nồng độ phần mol của chất thứ nhất trong lỏng và hơi lần lượt là x và y Theo Raoult và Dalton ta có: y=P1x và 1-y=P2(1-x) Hay: y=αx/[1+(α -1)x] với α =P1/P2 α càng lớn thì y càng khác x Đường (a) với α =1 Đường (b), (c) với α tăng... =(h/(h+1))x(n+1)+(1/(h+1))xD (*) Trong đó: h=L/D Phương trình (*) là tuyến tính, h càng lớn thì đồ thị càng dốc, h=∞ thì y(n)=x(n+1) (Đường chéo) 24 PHƯƠNG PHÁP McCabe-Thiele  Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc y(n) và x(n+1) là các đường làm việc - Tất cả các đường làm việc của vùng cất đều đi qua điểm D ứng với xD(DR, DP, DE, DH,…) 25 PHƯƠNG PHÁP McCabe-Thiele Đồ thị biểu diễn giữa y(m) và x(m+1) là các đường làm việc vùng... McCabe-Thiele  Khi đó phương trình (**) có dạng: ym=[(s+1)/s)]x(m+1)-(1/s)xR Hay: x(m+1)=[s/(s+1)]ym +[1/(s+1)]xR Đối với đĩa nạp liệu: - Ở vùng cất: V(n,)y=L(n’+1)x+DxD - Ở vùng chưng: V’(m,)y=L’(m’+1)x-RxR Trong đó đĩa (n’) của vùng cất cũng là đĩa (m’) của vùng chưng và đĩa (n’ +1) của vùng cất cũng là đĩa (m’ +1) của vùng chưng 28 PHƯƠNG PHÁP McCabe-Thiele  Trừ hai vế của phương trình:      A là... y=0,685x+0,3 Vì h=2,17 nên độ hồi lưu hơi s=0,835 Đường làm việc vùng chưng RP có phương trình: x=0,455y+0,027 Hoặc: y=2,198x-0,06 33 PHƯƠNG PHÁP McCabe-Thiele 34 PHƯƠNG PHÁP McCabe-Thiele Theo hình vẽ:  Để tìm số đĩa lý thuyết ta vẽ lần lượt các đường thẳng đứng và nằm ngang nằm giữa đường bay hơi cân bằng và đường làm việc  Số đĩa vùng cất lớn hơn 4  Số đĩa vùng chưng gần 3  Số đĩa của cả tháp... (B-1)/B=0 Đường (d): Ta>Th, hơi quá nóng, B>1, (B1)/B>0 Đường (e): Ta . 1 THÍ NGHIỆM QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ HÓA HỌC 2 NỘI DUNG CÁC BÀI THÍ NGHIỆM  Xác định chuẩn số Reynolds (Reynolds Number)  Chưng. học của chất lưu  Q là lưu lượng 10 XÂY DỰNG HỆ THÍ NGHIỆM REYNOLDS YÊU CẦU:  Bổ sung cơ sở lý thuyết của quá trình  Các trang thiết bị cần dùng cho thí nghiệm  Lắp đặt các thiết bị cho thí. Diffusion)  Thí nghiệm thiết bị truyền nhiệt (Heat Exchanger)  Tổng quan về các phân xưởng, quá trình và thiết bị trong nhà máy lọc dầu (Overview of Refinery)  Tham quan hệ thiết bị chưng cất

Ngày đăng: 15/07/2014, 00:28

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan