Đang tải... (xem toàn văn)
BÀI 1:THÍ NGHIỆM CƠ HỌC THỦY LỰCI.HÓA CHẤT, DỤNG CỤ, CÁCH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM1.Hóa chất:1.1.Phần 1 : Thí nghiệm ReynoldNước, thuốc tím.1.2.Phần 2 : Dòng chảy qua lỗ2. Dụng cụ 2.1.Phần 1: thí nghiệm Reynold Mô hình thí nghiệm Reynold 2.2.Phần 2 :Dòng chảy qua lỗ Mô hình dòng chảy qua lỗ3.Cách tiến hành thí nghiệm3.1.Phần 1 : thí nghiệm Reynold3.2.Phần 2: dòng chảy qua lỗ
BÀI 1:THÍ NGHIỆM CƠ HỌC THỦY LỰC I. HÓA CHẤT, DỤNG CỤ, CÁCH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 1. Hóa chất: 1.1.Phần 1 : Thí nghiệm Reynold Nước, thuốc tím. 1.2.Phần 2 : Dòng chảy qua lỗ 2. Dụng cụ 2.1.Phần 1: thí nghiệm Reynold Mô hình thí nghiệm Reynold 2.2.Phần 2 :Dòng chảy qua lỗ Mô hình dòng chảy qua lỗ 3. Cách tiến hành thí nghiệm 3.1.Phần 1 : thí nghiệm Reynold 3.2.Phần 2: dòng chảy qua lỗ II. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM a) Thí nghiệm Reynold đối với ống thẳng. *Tiết diện ống S = = = 2,835.10 -4 (m 2 ) *Ta chọn độ nhớt và khối lượng riêng của nước ở 25 0 C, áp suất 1 atm, tra sổ tay QTTB ta có: =0,894.10 -3 (Kg.m -1 .s -1 ) và =997,048(Kg/m 3 ) Ta có: v = = = 8,966.10 -7 (m 2 /s) . Lưu lượng tăng dần Chảy tầng Thể tích chất lỏng(nước) V=0,3.10 -3 ( m 3 ) Thời gian đo lần 1, t 1 = 68 (s) Thời gian đo lần 2, t 2 = 69 (s) Thời gian đo lần 3, t3= 70 (s) Thời gian đo trung bình, t tb = = = 69(s) Lưu lượng dòng chảy Q= = = 4,348.10 -6 (m 3 /s) Vận tốc dòng chảy W = = = 0,015 (m/s) Re = = = 317,867 Chảy quá độ Thể tích chất lỏng(nước) V=0,5.10 -3 ( m 3 ) Thời gian đo lần 1, t 1 = 54 (s) Thời gian đo lần 2, t 2 = 54 (s) Thời gian đo lần 3, t3= 54 (s) Thời gian đo trung bình, t tb = = = 54(s) Lưu lượng dòng chảy Q= = = 9,259.10 -6 (m 3 /s) Vận tốc dòng chảy W = = = 0,033 (m/s) Re = = = 699,308 Chảy rối Thể tích chất lỏng(nước) V=1.10 -3 ( m 3 ) Thời gian đo lần 1, t 1 = 26 (s) Thời gian đo lần 2, t 2 = 25 (s) Thời gian đo lần 3, t 3 = 25 (s) Thời gian đo trung bình, t tb = = = 25,333 (s) Lưu lượng dòng chảy Q= = = 3,947.10 -5 (m 3 /s) Vận tốc dòng chảy W = = = 0,139 (m/s) Re = = = 2945,572 Lưu lượng giảm dần Chảy tầng Thể tích chất lỏng(nước) V=0,3.10 -3 ( m 3 ) Thời gian đo lần 1, t 1 = 74 (s) Thời gian đo lần 2, t 2 = 75 (s) Thời gian đo lần 3, t3= 74 (s) Thời gian đo trung bình, t tb = = = 74,333 (s) Lưu lượng dòng chảy Q= = = 4,036.10 -6 (m 3 /s) Vận tốc dòng chảy W = = = 0,014 (m/s) Re = = = 296,676 Chảy quá độ Thể tích chất lỏng(nước) V=0.5.10 -3 ( m 3 ) Thời gian đo lần 1, t 1 = 55 (s) Thời gian đo lần 2, t 2 = 57 (s) Thời gian đo lần 3, t3= 56 (s) Thời gian đo trung bình, t tb = = =56 (s) Lưu lượng dòng chảy Q= = = 8.929.10 -6 (m 3 /s) Vận tốc dòng chảy W = = = 0,031 (m/s) Re = = = 656,926 Chảy rối Thể tích chất lỏng(nước) V=1.10 -3 ( m 3 ) Thời gian đo lần 1, t 1 =34(s) Thời gian đo lần 2, t 2 = 34 (s) Thời gian đo lần 3, t 3 =35 (s) Thời gian đo trung bình, t tb = = = 34,333 (s) Lưu lượng dòng chảy Q= = = 2,913.10 -5 (m 3 /s) Vận tốc dòng chảy W = = = 0,103(m/s) Re = = = 2182,69 Nhận xét: các giá trị Reynold đo được ở thực nghiệm gồm chế độ chảy tầng và chảy rối lần lượt là 317,867 và 2945,572 vớilưu lượng tăng dần), (hoặc chế độ chảy tầng và chảy rối lần lượt là 296,676 và 2182,69 với lưu lượng tăng dần) thì chỉ có giá trị Reynold ở chế độ chảy tầng là thỏa mãn với giá trị Reynold đưa ra la Re < 2300 còn ở chế độ chảy rối thì giá trị Re > 10000 thi không thỏa mãn. Nguyên nhân có thể là trong quá trình thí nghiệm thì thao tác điểu chỉnh dòng chảy để xác định các chế độ chảy là chưa chính xác xảy ra sai số hoặc cũng do việc canh chỉnh thời gian để xác định chế độ dòng chảy chưa thật chính xác hoặc 1 phần khách quan nữa cũng là do thiết bị tiến hành thí nghiệm.Đồng thời khoảng cách giao động của từng chế độ khá cao lên khó để chọn mức chuẩn chính xác vv…nên dẫn đến sai số khi tính toán. b) Dòng chảy trong đường gấp khúc Dòng chảy ở đoạn ống gấp khúc ở trạng thái chảy tầng thì dòng chảy sau đoạn gấp khúc vẫn ở trạng thái chảy tầng. Vì dòng chảy chế độ chảy tầng với vận tốc tương đối nhỏ, lên trở lực qua đường gấp khúc nhỏ lên ảnh hường không lớn so với định hướng dòng chảy tầng (vẫn nằm trong khoảng của dòng chảy tầng) c) Dòng chảy trong ống có đường kính khác nhau Đoạn đầu tiên của đường ống nước ở chế độ chảy tầng khi chảy qua đường ống có kích thước nhỏ hơn thì dòng chảy vẫn ở chế độ chảy tầng. Vì chúng ta có thể biết dòng chảy đang chảy ở ống có đường kính lớn sang đường kình nhỏ hơn thì vận tốc dòng chảy tăng đồng thời trở lực qua đường gấp khúc cũng tăng cho lên vận tốc của dòng chảy không tăng đáng kể (vẫn nằm trong khoảng của chế độ giao động chảy tầng). Phần 2: Dòng chảy qua lỗ a).Sự chảy qua lỗ khi chất lỏng ổn định STT V(m 3 ) T(s) 1 0,8.10 -3 8,23 2 0,805.10 -3 8,25 3 0,795.10 -3 8,19 Trung bình 0,8.10 -3 8,22 Lưu lượng dòng chảy: Q = = = (m 3 /s) Diện tích lỗ: S = π. = 3,848.10 -5 (m 2 ) Vận tốc dòng chảy qua lỗ theo thực nghiệm: W = = = 2,529 (m/s) Vận tốc theo lí thuyết: Phương trình Bernouli: H+ + = + Do mực chất lỏng ổn định nên w 2 = 0, p 1 = p 2 H = → w 1 = = = 3,192 (m/s) Ta thấy kết quả thực nghiệm có vận tốc dòng chảy nhỏ hơn giá trị lí thuyết tới 1,3 lần nguyên nhân la do áp suất tác động nên khi mực chất lỏng thay đổi thì nó cũng ảnh hưởng tới vận tốc dòng chảy, mực chất lỏng càng lớn thì vận tôc dòng chảy càng mạnh và ngược lại. b).Sự chảy qua lỗ khi chất lỏng thay đổi Các số liệu ban đầu ta thu được là: • Diện tích mặt thoáng : S 0 =0,185.0,185 =0,034 (m 2 ) • H =52(cm)= 52.10 -2 (m) • H 1 =32 (cm)= 32.10 -2 (m) • d=0,007 (m) Thời gian mực chất lỏng chảy từ vị trí H tới H 1 = = = 45.33 (s) Theo lí thuyết thới gian chất lỏng chảy từ H đến H 1 là: T = – = – =62(s) Ta thấy kết quả này va (45,33)theo thực nghiệm(T=62) thì có kết quả không xa nhau nhiều.Nguyên nhân T có thời gian lớn hơn kết quả thực nghiệm la do trong quá trình thực nghiệm với tiết diện nhỏ của lỗ như vậy cộng với lượng nước còn rất thấp trong bể thì quá trình mà để nước chảy hết khỏi bể thì rất lâu mà hầu như là chỉ nhỏ giọt nên thời gian chúng ta chờ để lượng nước này chảy hết thì nó sẽ lâu hơn mà trong tính toán lí thuyết thi lưu lượng chay lúc nào cũng ổn định hết nên thời gian chảy sẽ nhanh hơn. c). Tính chiều xa của dòng nước. Chiều cao thực tế của ngon nước là: 41,6 cm Chiều xa thực tế của ngọn nước là: 74,5 cm Tính toán lí thuyết: X(cm ) 0 8 14 20 26 32 38 44 50 56 Y(cm ) 0 1,9 3,2 5,3 7,4 10, 6 13, 8 17, 5 22 26,2 Thay y= 41,6 vào phương trình y= 0,4711x- 2,7771 ta được chiều xa của ngọn nước tinh theo lí thuyết là 94,2(cm) Nhận xét: so sánh với kết quả thực tế thì kết quả lí thuyết là (94,2cm) không lớn hơn nhiều so với kết quả thực tế (74,5 cm) nên trong nhiều trường hợp ta có thể áp dụng phương pháp này để tính chiều xa trong thực tế mà sai số thi không đáng kể. III. TRẢ LỜI CÂU HỎI : Mực chất lỏng thay đổi ảnh hưởng đến thí nghiệm Reynold là - Khi vận tốc nhỏ dòng mực chuyển động như một sợi chỉ xuyên suốt trong ống vì chất lỏng chuyển động từng lớp song song thì được gọi là chế độ chảy tầng - Khi tăng vận tốc đến giới hạn nào đó,các lớp chất lỏng bắt đầu có hiện tượng gợn sóng do đó dòng mực cũng bị dao động tương ứng và chế độ này gọi là chảy quá độ. - Tiếp tục tăng vận tốc lưu chất thì các lớp chất lỏng chuyển động theo mọi phương do đó dòng mực bị hòa trộn hoàn toàn trong lưu chất .Trường hợp này goi là chế độ chảy rối. Các sai số có thể mắc phải trong thí nghiệm Reynolds : - Sai số về thời gian - Sai số vì việc quan sát độ cao của mực chất lỏng Các sai số có thể mắc phải trong thí nghiện dòng chảy qua lỗ : - Sai số khi đo các thông số liên quan như mực cao chất lỏng H, H 1 , đường kính lỗ d, thời gian T, thể tích V - Sai số dụng cụ - Sai số tính toán do làm tròn BÀI 2: THÍ NGHIỆM TRÍCH LY RẮN - LỎNG I. HÓA CHẤT, DỤNG CỤ, CÁCH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 1 Hóa chất. Nước, Trà túi lọc. 2 Dụng cụ. Ống sinh hàn, bình cầu, bình chiết, bếp gia nhiệt, cân phân tích, tủ sấy. 3 Cách tiến hành thí nghiệm 3.1 Chuẩn bị mẫu Làm khô nguyên liệu bằng cách sấy nguyên liệu ở 100-105 0 C đến khối lượng không đổi, để nguội trong bình hút ẩm. Cắt 1 mảnh giấy lọc kích thướt 8 x 10cm, gấp thành bao nhỏ, sấy ở 105 0 C, đến khối lượng không đổi, để nguội trong bình hút ẩm, cân bao giấy. Ghi nhận sợi chỉ và bao giấy đã sấy khô hoàn toàn. Cân chính xác trên cân phân tích 1 mẫu chè khoảng 2 gam cho vào túi giấy trên và dùng chỉ buộc lại. 3.2 Chuẩn bị mẫu trong thiết bị chưng cất Đặt bình cầu lên bếp đun, nước chứa ½ bình Lắp bình chiết khớp với miệng bình đun Đặt bao giấy vào đáy bình chiết Lắp ống sinh hàn vào bình chiết Lắp hệ thống nước làm mát cho ống sinh hàn Cho nước chảy vào, kiểm tra hoạt động ống sinh hàn 3.3 Tiến hành chiết. Sau khi lắp hệ thống bật nguồn điện và đun sôi tiến hành chiết liên tục cho đến khi màu của nước nhạt dần và đến trong thì kết thúc quá trình trích ly. II. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM • Lượng mẫu trước trích ly: m 1 =2.49(g) • Lượng mẫu sau trích ly: m 2 =1.672(g) III. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN Lượng mẫu trước trích ly: m 1 =2.49 (g) Lượng mẫu sau trích ly: m 2 = 1.672 (g) Lượng cấu tử cần tách: G = m 1 – m 2 = 2.490‒1.672=0.818 (g) Tỷ lệ cấu tử cần tách: G 2 = VI. TRẢ LỜI CÂU HỎI. Cơ chế của quá trình trích ly rắn-lỏng: Trích ly là phương pháp dùng một dung môi (đơn hay hỗn hợp) để tách lấy một chất hay một nhóm các chất từ hỗn hợp cần nghiên cứu. Cơ chế -Dung môi thâm nhập vào mao quản của chất rắn -Hòa tan hoặc phản ứng hóa học với các cấu tử cấn tách -Chất hòa tan và dung môi sẽ khuếch tán từ vật rắn vào dung dịch Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly rắn-lỏng: - Hình dạng,kích thước,thành phần hóa học chất rắn,cấu trúc bên trong của chất rắn như kích thước,hình dạng,cách sắp xếp của mao quản,…và độ tan của dung môi. - Các cấu tử hòa tan không hoàn toàn - Chất rắn còn tồn tại một số tạp chất cơ học - Nhiệt độ, áp suất,…. BÀI 3: CHƯNG LUYỆN I. HÓA CHẤT, DỤNG CỤ, CÁCH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM Hóa chất: cồn 10 0 Dụng cụ: nhiệt kế, thì kế, rượu kế, lưu lượng kế, bình chứa… Cách tiến hành thí nghiệm: Nguyên liệu đầu có nồng độ 10% thể tích. Nạp vào nồi đun đáy sao cho chiều cao mực chất lỏng trong ống đạt 20cm. Bật công tắc nguồn của hệ thống. Chạy hệ thống gia nhiệt đáy tháp. Mở van cho nước vào thiết bị ngưng tụ hồi lưu. Khi nhiệt độ đầu ở đáy tháp đạt trên 100 0 C dung dịch ở trong bình cầu bắt đầu sôi. Đợi cho sản phẩm đỉnh xuất hiện (khoảng 80 0 C) thì ta mở van hồi lưu sản phẩm đỉnh ( độ mở van khoảng 50%) bắt đầu tính thời gian chưng cất. Khi các thong số ổn định thì tiến hành đo sản phẩm đỉnh, lượng nguyên liệu đầu, nhiệt độ sản phẩm đáy, nhiệt độ đỉnh, đáy , đĩa tiếp liệu và nhiệt độ đầu vào, chiều cao mực chất lỏng trong ống thủy tinh lúc bắt đầu và kết thúc. II. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM [...]... đỡ: G’= 10 83.4 (g) Khối lượng vật liệu khô: G0= 24.7 (g) Khối lượng vật liệu ẩm: G1= G – G’ =11 48 10 83.4 = 64.6(g) Bảng 1: Số liệu thô Thời gian Δτ (phút) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Thời gian Δτ (phút) Khối lượng G (g) 11 22.3 11 21. 2 11 17.9 11 15.5 11 11. 3 11 08.3 11 08.3 11 06.8 11 04 .1 110 4 .1 Khối lượng G (g) Chế độ sấy I T0 H0 0 ( C) (%) T12 (0C) T2 ( C) 31. 8 31. 7 31. 7 31. 8 31. 8 31. 9 31. 9 31. 9 32.0 31. 9 54.9... 50.2 46.2 41. 7 31. 0 25.3 0 .10 0 0 .11 0 0 .12 0 0 .13 0 0 .14 0 0 .15 0 0 .16 0 0 .17 0 Q (lpm) P (bar) 0.535 2880 0.530 2885 0.5 21 2892 0. 511 290 1 0.502 290 3 0.490 290 6 0.466 2 91 5 0.459 2 91 8 Chế độ INVERTER U (V) 24.3 0.003 80.5 31. 3 0. 010 90.5 38.4 0.020 10 2.0 46.8 0.032 11 4.3 53.4 0.047 12 7.3 60.3 0.063 14 1.0 67.9 0.082 15 4.7 74.9 0 .10 2 16 8.9 82.8 0 .12 6 18 4.0 88.5 0 .15 0 19 9.0 1. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM I (A) 0. 216 0.249... 31. 9 31. 9 32.0 31. 9 54.9 55.2 55.2 55.0 55.0 55 .1 55.0 55.0 54.9 54.9 45.4 43.5 43.6 43.6 44.2 44.2 44.9 45.5 45.7 45.9 T12 (0C) T2 (0C) 75 73 75 73 73 74 75 75 73 74 Chế độ sấy II T0 H0 0 ( C) (%) 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 11 48.0 11 42.0 11 35.5 11 33.0 11 28.0 11 22.0 11 20.8 11 11. 3 11 09.3 11 04.6 32.3 32.3 32.2 32.3 32.3 32.8 33 .1 33.2 33.4 33.3 72 71 71 71 70 68 67 66 65 65 65.0 65.0 65.0 65.2 64.5 64.4... 2.35 2.05 1. 84 1. 47 1. 20 1. 20 1. 07 0.83 0.83 Độ ẩm tuyệt đối của vật liệu Uk (%) 1. 61 1.37 1. 11 (%/h) 28.2 12 .3 7.36 4. 41 2.88 2.40 1. 83 1. 25 1. 11 (%/h) 16 .44 6.66 15 20 25 30 35 40 45 49.6 44.6 38.6 37.4 27.9 25.9 21. 2 0.50 0.45 0.36 0.34 0 .12 0.05 0.04 II ĐỒ THỊ 1 Đồ thị sấy U = f() Chế độ sấy 1 Chế độ sấy 2 2 Đồ thị tốc độ sấy duK/dt = f(Uk) Chế độ Sấy 1 Chế độ sấy 2 1. 01 0. 81 0.56 0. 51 0 .13 0.05... NGHIỆM I (A) 0. 216 0.249 0.286 0.322 0.3 61 0.405 0.454 0. 512 0.5 81 0.652 Cos n (rpm) N (W) 0. 913 0.939 0.930 0.984 0.996 0.999 0.996 0.9 91 0.958 0. 910 704 904 11 03 13 01 1503 17 03 19 03 210 2 2305 2500 15 .875 21. 160 27 .13 0 36. 216 45.7 71 57.048 69.953 85.700 10 2. 414 11 8.0 71 Bảng 1: Số liệu thô 2.SỐ LIỆU ĐÃ XỬ LÍ 3 ĐỒ THỊ Đồ thị 1a: đặc tuyến Q=f(P) ở chế độ DIRECT Đồ thị 1b: đặc tuyến N=f(Q) ở chế độ DIRECT... nhất 16 Nêu và giải thích các đại lượng cơ bản của động lực quá tr nh sấy ? Với : Chuẩn số Rebinde đặc tr ng cho động học của quá tr nh sấy : Khối lượng riêng của vật liệu khô, kg/m3 : Thể tích vật khô, m3 : Bán kính quy đổi của cật liệu,m 17 Nêu chuẩn số đặc tr ng cho động lực quá tr nh sấy ? ý nghĩa ? Ý nghĩa: Chuẩn số Rebinde đặc tr ng cho động học của quá tr nh sấy 18 Các loại liên kết ẩm ? quá. .. vật liệu ẩm bằng dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ hoặc năng lượng điện tr ờng có tần số cao Ẩm trong VLS nhận được năng lượng theo các phương thức kể tr n tách khỏi vật liệu và dịch chuyển từ trong lòng vật liệu ra - ngoài bề mặt, từ bề mặt vào môi tr ờng xung quanh Sấy đối lưu là quá tr nh tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng cách cấp nhiệt cho ẩm bay hơi Trong đó cả hai quá tr nh truyền nhiệt và truyền ẩm đều được... của quá tr nh làm lạnh không khí ẩm cho đến khi hơi nước ngưng tụ thành lỏng 13 Ý nghĩa của việc đo nhiệt độ bầu khô- bầu ướt ?Cách sử dụng giản đồ tr ng thái không khí ẩm ? 14 Thế sấy là gì?ý nghĩa thế sấy ? • Thế sấy là hiệu giữa nhiệt độ bầu khô và nhiệt độ bầu ướt 15 Động lực của quá tr nh sấy là gì? Là sự chênh lệch độ ẩm ở trong lòng vật liệu và tr n bề mặt vật liệu vận tốc của toàn bộ quá tr nh... 2: Kết quả tính toán từ bảng 1 2 3 Q×6 .10 (m /s) 50.2 46.2 41. 7 31. 0 25.3 So sánh tiêu hao năng lượng NDIR(kW) NINV(kW) 0. 511 14 .924 0.502 20.889 0.490 29. 4 61 0.466 35.869 0.459 47.655 η(%) 22.85 23.05 22.84 19 .05 15 .44 Hiệu suất bơm: η= cơ năng cấp cho bơm (W) tỷ trong chất lỏng (kg/m3) (Giả sử ta lấy n ở 300C có giá tr là 0.0304 kg/m3, Bảng 56 QTTB Truyền nhiệt) gia tốc tr ng lực chuẩn (9.80665 m/s2)... Các loại liên kết ẩm ? quá tr nh sấy thường tách được loại ẩm nào ? Các loại liên kết ẩm • Liên kết hóa học: có năng lượng lien kết rất lớn, với năng lượng nhiệt của quá tr nh sấy không đủ để tách loại ẩm này • Liên kết hóa lý • Liên kết cơ lý (dính) Quá tr nh sấy tách được loại ẩm:liên kết hóa lý, liên kết cơ lý 19 Quá tr nh sấy kết thúc khi nào ?cách nhận biết ? • Quá tr nh sấy kết thúc khi khối