Khảo sát và tính toán thiết bị Cột Chêm

Khoa khoa học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình thiết bị Bộ môn : THÍ NGHIỆM QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ Báo cáo thí nghiệm : CỘT CHÊM Giáo viên hướng dẫn : Thầy Lê Văn Nhiều Họ tên : Trần Thụy Trúc Vy MSSV: 61302758 Lớp : 13060201 – Khóa 17 ĐH Nhóm: 05 – Tổ 01 Đợt thí nghiệm : 01 Ngày thí nghiệm : 13/01/2016 Trường Đại học Tôn Đức Thắng Khoa Khoa học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình thiết bị PHẦN I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA THÍ NGHIỆM MỤC ĐÍCH Khảo sát đặc tính động lực học lưu chất khả hoạt động cột chêm cách xác định: 1) Ảnh hưởng vận tốc dòng khí lỏng lên tổn thất áp suất (độ giảm áp) qua cột 2) Sự biến đổi hệ số ma sát cột khô fck theo chuẩn số Reynolds (Re) dòng khí suy hệ thức thực nghiệm 3) Sự biến đổi thừa số ĩ liên hệ độ giảm áp dòng khí qua cột khô qua cột ướt theo vận tốc dòng lỏng 4) Giản đồ giới hạn khả hoạt động cột (giản đồ ngập lụt gia trọng) CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Độ giảm áp dòng khí Độ giảm áp Pck dòng khí qua cột phụ thuộc vào vận tốc khối lượng G dòng khí qua cột khô (không có dòng chảy ngược chiều) Khi dòng khí chuyển động khoảng trống vật chêm tăng dần vận tốc độ giảm áp tăng theo Sự gia tăng theo lũy thừa từ 1,8 đến 2,0 vận tốc dòng khí ∆𝐏𝐜𝐤 = 𝛂𝐆𝐧 (1) Với n = 1,8 – 2,0 Khi có dòng lỏng chảy ngược chiều, khoảng trống vật chêm bị thu hẹp lại Dòng khí di chuyển khó khăn phần thể tích tự vật chêm bị lượng chất lỏng chiếm Khi tăng vận tốc dòng khí lên, ảnh hưởng cản trở dòng lỏng tăng đặn trị số tới hạn vận tốc khí, lúc độ giảm áp dòng khí tăng vọt lên Điểm ứng với trị số tới hạn vận tốc khí gọi điểm gia trọng Nếu tiếp tục tăng vận tốc khí trị số tới hạn này, ảnh hưởng cản trở hỗ tương dòng lỏng dòng khí lớn, P c tăng mau chóng không theo phương trình (1) Dòng lỏng lúc chảy xuống khó khăn, cột điểm lụt Đường biểu diễn log( Pc/Z) (độ giảm áp suất dòng khí qua dơn vị chiều cao phần chêm cột) dự kiến trình bày hình Trúc Vy – 61302758 Nhóm 05 – tổ 01 Trường Đại học Tôn Đức Thắng Khoa Khoa học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình thiết bị 2.2 Hệ số ma sát fck theo Rec cột khô Trở lực tháp khô: ℎ 𝜔𝑜2 𝜌𝑘 𝑓𝑐𝑘 ℎ𝑎𝜌𝑘 𝜔𝑜2 ∆𝑝 = 𝑓𝑐𝑘 = 𝑑𝑡𝑑 8𝜀 Với 𝑅𝑒𝑘 = 𝜔𝑜 𝜌𝑘 𝑑𝑡𝑑 𝜇𝑘 = 𝜔𝜌𝑘 4𝜀 𝜀𝑎𝜇𝑘 = , 𝑁/𝑚2 4𝜔𝜌𝑘 𝑎𝜇𝑘 Trong đ ó: Trúc Vy – 61302758 Nhóm 05 – tổ 01 Trường Đại học Tôn Đức Thắng Khoa Khoa học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình thiết bị - Với chế độ chuyển động dòng , 𝑅𝑒𝑘 - Với chế độ chuyển động xoáy , < 40, 𝑓𝑐𝑘 = 𝑅𝑒𝑘 > 40, 𝑓𝑐𝑘 = 140 𝑅𝑒𝑘 16 𝑅𝑒𝑘0.2 2.3 Độ giảm áp ∆𝑷𝒄ư cột ướt Sự liên hệ độ giảm áp cột khô 𝑃𝑐𝑘 cột ướt 𝑃𝑐ư biểu diễn sau: ∆𝑃𝑐ư = 𝜎∆𝑃𝑐𝑘 Do dự kiến : 𝑓𝑐ư = 𝜎𝑓𝑐𝑘 Với :  : hệ số phụ thuộc vào mức độ xối tưới dòng lỏng L, kg/m2.s Leva đề nghị ảnh hưởng L lên  sau: σ = 10L hay logσ = L Giá trị  tùy thuộc vào loại, kích thước, cách thức xếp vật chêm (xếp ngẫu nhiên hay theo thứ tự) độ lớn cảu lưu lượng lỏng L Thí dụ với vật chêm vòng sứ Raschig 12.7 mm, chêm ngẫu nhiên, độ xốp ε = 0.586; giá trị L từ 0.39 đến 11.7 kg/m2.s cột hoạt động vùng điểm gia trọng  = 0.084 ∆𝑝 Một số tài liệu biểu diễn phụ thuộc tì số ∆𝑝𝑐ư với hệ số xối tưới 𝑐𝑘 sau : 1.75 𝐺 𝑞 𝐿 𝐴=3√ 𝑅𝑒𝐿 𝐹𝜌𝐿 2𝑔𝜀 Khi A < 0.3 cho vật chêm sứ có d < 30 mm, ta có : ∆𝑝𝑐ư = ∆𝑝𝑐𝑘 (1 − 𝐴)3 𝑅𝑒𝐿 = Trúc Vy – 61302758 4𝐺𝐿 𝐹𝑎𝜇𝐿 Nhóm 05 – tổ 01 Trường Đại học Tôn Đức Thắng Khoa Khoa học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình thiết bị 2.4 Điểm lụt cột chêmKhi cột chêm bị ngập lụt, chất lỏng chiếm toàn khoảng trống phần chêm, dòng chảy bị xáo trộn mãnh liệt, tượng bất lợi cho hoạt động cột chêm Gọi giá trị G L tương ứng với trạng thái GL* Zhavoronkov kết luận trạng thái ngập lụt xảy hai nhóm số sau có liên hệ định với cho cột 𝑓𝑐𝑘 𝑎 𝜈 𝜌𝐺 П1 = ( ) 𝜇 𝜀 2𝑔 𝜌𝐿 𝑡đ Và Với П2 = 𝐿 𝜌𝐺 √ 𝐺 𝜌 𝐿 fck : hệ số ma sát cột khô v : vận tốc dài dòng khí trước vào cột , m/s μtđ : độ nhớt tương đối chất lỏng so với nước 𝜇𝑡đ = 𝜇𝐿 𝜇𝑛ướ𝑐 , 𝑛ế𝑢 𝑐ℎấ𝑡 𝑙ỏ𝑛𝑔 𝑙à 𝑛ướ𝑐 𝑡ℎì 𝜇𝑡đ = Do liên hệ П1, П2 giản đồ logП1 – logП2 xác định giản đồ lụt cột chêm, phần giới hạn hoạt động cột chêm đường Trúc Vy – 61302758 Nhóm 05 – tổ 01 Trường Đại học Tôn Đức Thắng Khoa Khoa học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình thiết bị PHẦN II : THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM Sơ đồ thiết bị thí nghiệm SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ Trúc Vy – 61302758 Nhóm 05 – tổ 01 Trường Đại học Tôn Đức Thắng Khoa Khoa học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình thiết bị I-Máy thổi khí 1,2-Van điều chỉnh lưu lượng dòng khí II-Lưu lượng kế dòng khí 3-Van xả nước đọng ống khí III-Cột chêm 4,6-Van điều chỉnh lưu lượng dòng lỏng IV-Bồn chứa 5-Van tạo cột lỏng ngăn khí V-Bơm 7-Van điều chỉnh mức nước cột chêm VI- Lưu lượng kế dòng lỏng 8-Van xả nhanh lụt cột chêm 9-Van xả đáy bồn chứa D-lớp đệm vòng sứ Raschig g- ống định mức chất lỏng đáy cột HOẠT ĐỘNG: -Khi đèn NGUỒN (màu xanh bên trái, trên) sáng báo có điện bật CB lên -Bấm nút chạy (màu xanh) BƠM Đèn hoạt động (màu đỏ) sáng Bơm ly tâm hoạt động -Bấm nút chạy (màu xanh) THỔI KHÍ Đèn hoạt động (màu đỏ) sáng Máy thổi khí hoạt động NGƯNG: -Bấm nút ngừng (màu đỏ) BƠM Đèn hoạt động (màu đỏ) tắt Bơm ly tâm ngưng hoạt động -Bấm nút ngừng (màu đỏ) THỔI KHÍ Đèn hoạt động (màu đỏ) tắt Máy thổi khí ngưng hoạt động -Tắt CB 3.2 Các số liệu liên quan đến cột chêm Cột thủy tinh: • Đường kính d = 0,09 m • Chiều cao H = 0,805 m • Chiều cao phần chêm h = 0,5 m Vật chêm xếp ngẫu nhiên, vòng Raschig đường kính 15,9 mm, bề mặt riêng a = 349,5 m2/m3, độ xốp = 0.067 Trúc Vy – 61302758 Nhóm 05 – tổ 01 Trường Đại học Tôn Đức Thắng Khoa Khoa học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình thiết bị TỦ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 1) Khóa lại tất van lỏng (từ đến 8) 2) Mở van khóa van 1, 3) Cho quạt chạy phút để thổi hết ẩm cột Tắt quạt 4) Mở van Sau cho bơm chạy 5) Mở van từ từ khóa van để chỉnh mức lỏng đáy cột ngang với ống định mức g Tắt bơm khóa van 6) Đo độ giảm áp cột khô: • Khóa tất van lỏng lại Mở van đóng Cho quạt chạy từ từ mở van để chỉnh lưu lượng khí vào cột • Ứng với giá trị lưu lượng khí chọn ta đọc P ck áp kế U theo mmH2O Đo xong tắt quạt, nghỉ phút 7) Đo độ giảm áp cột ướt: • Mở quạt điều chỉnh lưu lượng khí qua cột khoảng 15 – 20% • Mở van cho bơm chạy Dùng van lưu lượng kế để điều chỉnh lưu lượng lỏng Nếu van mở tối đa mà phao không lên dùng van để tăng lượng lỏng • Ứng với lưu lượng lỏng chọn cố định, ta điều chỉnh lưu lượng khí đọc độ giảm áp Pcư giống Pck trước Chú ý tăng lượng khí đến điểm lụt Trúc Vy – 61302758 Nhóm 05 – tổ 01 Trường Đại học Tôn Đức Thắng Khoa Khoa học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình thiết bị Chú ý: Trong trình đo độ giảm áp cột ướt, sinh viên cần canh giữ mức lỏng đáy cột ổn định ¾ chiều cao đáy cách chỉnh van Nếu cần, tăng cường van để nước cột thoát bình chứa Khi tắt máy phải tắt bơm lỏng trước, mở tối đa van sau tắt quạt Nếu sơ suất để nước tràn vào ống dẫn khí mở van xả nước phía bảng Trúc Vy – 61302758 Nhóm 05 – tổ 01 Trường Đại học Tôn Đức Thắng Khoa Khoa học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình thiết bị PHẦN III : SỐ LIỆU VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU A Kết quả đo được (Số liệu thô): (với p có đơn vị mmH2O) Khí (l/p) Lỏng (l/p) 40 60 80 100 120 140 160 20 42 50 55 70 30 46 54 70 86 45 36 80 120 115 50 70 80 380 110 11 60 77 83 98 290 16 66 120 230 370 400 20 80 180 235 550 370 Chuyển đổi suất lượng khí G, suất lượng lỏng L (kg/m2.s) áp suất (N/m2) 𝑘𝑔 𝑉𝑘 𝜌𝑘 𝜋𝑑 𝐺 ( )= 𝑣ớ 𝑖 𝐹 = (𝑑 = 0.09 𝑚) 𝑚 𝑠 1000 ∗ 60 ∗ 𝐹 𝑘𝑔 𝑉𝐿 𝜌𝐿 𝜋𝑑 𝐿 ( )= 𝑣ớ 𝑖 𝐹 = (𝑑 = 0.09 𝑚) 𝑚 𝑠 1000 ∗ 60 ∗ 𝐹 1mmH2O = 9.803 N/m2 Ta bảng số liệu sau: 0.122084 0.183126 0.244169 0.305211 L = 9.803922 29.41176 49.01961 88.23529 5.217138 196.0784 294.1176 441.1765 490.1961 7.825707 411.7647 450.9804 352.9412 686.2745 10.43428 490.1961 529.4118 784.3137 784.3137 13.04285 539.2157 686.2745 1176.471 3725.49 15.65141 686.2745 843.1373 1127.451 1078.431 *các điểm in đậm, nghiêng điểm ngập lụt 0.366253 107.8431 588.2353 754.902 813.7255 960.7843 2843.137 0.427295 156.8627 647.0588 1176.471 2254.902 3627.451 3921.569 0.488337 196.0784 784.3137 1764.706 2303.922 5392.157 3627.451 B Kết quả tính toán: Các thông số cần dùng để tính toán: Nước Khí μ(Ns/m2) 0.0008015 0.0000186 (kg/m3) 995.7 1.165 Tra các thông số ở nhiệt độ phòng thí nghiệm (giả sử t  = 30C) Các thông số đã cho sẵn: Z d a ε Trúc Vy – 61302758 0.5 0.09 349.5 0.67 m m m2/m3 m3/m3 Nhóm 05 – tổ 01 Trường Đại học Tôn Đức Thắng Khoa Khoa học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình thiết bị Các trị số kết cột khô L = G, kg/m2.s Pck/Z Reck fck lgG lg(Pck/Z) lg(fck) 0.1220843 19.6078431 75.120701 6.74478415 -0.91334 1.292429824 0.828968 0.1831264 58.8235294 112.68105 6.21941883 -0.73725 1.769551079 0.79375 0.2441686 98.0392157 150.2414 5.87167565 -0.61231 1.991399828 0.768762 0.3052107 176.470588 187.80175 5.61539168 -0.5154 2.246672333 0.74938 0.3662529 215.686275 225.3621 5.41431857 -0.43622 2.333822509 0.733544 0.427295 313.72549 262.92245 5.2499413 -0.36927 2.496549807 0.720154 0.4883371 392.156863 300.4828 5.11159054 -0.31128 2.59345982 0.708556 Trình bày cách tính toán: Reck ta áp dụng công thức sau : 𝑅𝑒𝑘 = 𝜔𝑜 𝜌𝑘 𝑑𝑡𝑑 𝜔𝜌𝑘 4𝜀 4𝜔𝜌𝑘 𝟒𝑮𝒌 = = = 𝜇𝑘 𝜀𝑎𝜇𝑘 𝑎𝜇𝑘 𝒂𝝁𝒌 Gk G, kg/m2.s bảng ta tính toán a μk thông số có sẵn Tìm chuẩn số Renolds cột khô từ ta tính toán f ck sau: - Với chế độ chuyển động dòng , 𝑅𝑒𝑘 < 40, 𝑓𝑐𝑘 = - Với chế độ chuyển động xoáy , 𝑅𝑒𝑘 > 40, 𝑓𝑐𝑘 = 140 (1) 𝑅𝑒𝑘 16 𝑅𝑒𝑘0.2 (2) với Reck bảng ta áp dụng công thức thứ để tính ***Các cột không in đậm ta tính toán dùng để vẽ đồ thị Các trị số kết quả trường hợp cột ướt A Trình bày các bảng số liệu: o L = (l/p) G, kg/m2.s Pck Pcư  Pcư/Z Recư fck fcư 0.1220843 9.803922 196.078 20 392.15686 74.4975 6.74478 134.9 0.1831264 29.41176 294.118 10 588.23529 74.4975 6.21942 62.194 0.2441686 49.01961 441.176 882.35294 74.4975 5.87168 52.845 0.3052107 88.23529 490.196 5.55556 980.39216 74.4975 5.61539 31.197 0.3662529 107.8431 588.235 5.45455 1176.4706 74.4975 5.41432 29.533 0.427295 156.8627 647.059 4.125 1294.1176 74.4975 5.24994 21.656 0.4883371 196.0784 784.314 1568.6275 74.4975 5.11159 20.446 Trúc Vy – 61302758 Nhóm 05 – tổ 01 Trường Đại học Tôn Đức Thắng Khoa Khoa học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình thiết bị o L= (l/p) G, kg/m2.s 0.1220843 0.1831264 0.2441686 0.3052107 0.3662529 0.427295 0.4883371 Pck 9.803922 29.41176 49.01961 88.23529 107.8431 156.8627 196.0784 Recư fck fcư Pcư Pcư/Z  411.765 42 823.52941 111.746 6.74478 283.28 450.98 15.3333 901.96078 111.746 6.21942 95.364 352.941 7.2 705.88235 111.746 5.87168 42.276 686.275 7.77778 1372.549 111.746 5.61539 43.675 754.902 1509.8039 111.746 5.41432 37.9 1176.47 7.5 2352.9412 111.746 5.24994 39.375 1764.71 3529.4118 111.746 5.11159 46.004 o L = (l/p) G, kg/m2.s 0.1220843 0.1831264 0.2441686 0.3052107 0.3662529 0.427295 0.4883371 Pck 9.803922 29.41176 49.01961 88.23529 107.8431 156.8627 196.0784 Pcư 490.196 529.412 784.314 784.314 813.725 2254.9 2303.92  50 18 16 8.88889 7.54545 14.375 11.75 Pcư/Z 980.39216 1058.8235 1568.6275 1568.6275 1627.451 4509.8039 4607.8431 Recư 148.995 148.995 148.995 148.995 148.995 148.995 148.995 fck 6.74478 6.21942 5.87168 5.61539 5.41432 5.24994 5.11159 fcư 337.24 111.95 93.947 49.915 40.853 75.468 60.061 o L = (l/p) G, kg/m2.s 0.1220843 0.1831264 0.2441686 0.3052107 0.3662529 0.427295 0.4883371 Pck 9.803922 29.41176 49.01961 88.23529 107.8431 156.8627 196.0784 Recư fck fc.ư Pc.ư Pc.ư/Z  539.216 55 1078.4314 186.244 6.74478 370.96 686.275 23.3333 1372.549 186.244 6.21942 145.12 1176.47 24 2352.9412 186.244 5.87168 140.92 3725.49 42.2222 7450.9804 186.244 5.61539 237.09 960.784 8.90909 1921.5686 186.244 5.41432 48.237 3627.45 23.125 7254.902 186.244 5.24994 121.4 5392.16 27.5 10784.314 186.244 5.11159 140.57 o L = (l/p) Pc.ư 686.275 843.137  70 28.6667 Pc.ư/Z 1372.549 1686.2745 Rec.ư fck fc.ư 0.1220843 0.1831264 Pck 9.803922 29.41176 223.492 223.492 6.74478 6.21942 472.13 178.29 0.2441686 0.3052107 49.01961 88.23529 1127.45 1078.43 23 12.2222 2254.902 2156.8627 223.492 223.492 5.87168 5.61539 135.05 68.633 0.3662529 0.427295 107.8431 156.8627 2843.14 3921.57 26.3636 25 5686.2745 7843.1373 223.492 223.492 5.41432 5.24994 142.74 131.25 0.4883371 196.0784 3627.45 18.5 7254.902 223.492 5.11159 94.564 G, kg/m2.s Trúc Vy – 61302758 Nhóm 05 – tổ 01 Trường Đại học Tôn Đức Thắng Khoa Khoa học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình thiết bị B Trình bày cách tính toán ở cột ướt  Tìm hệ số  : Dựa vào mối quan hệ độ giảm áp cột ướt cột khô: ∆𝑃𝑐ư = 𝜎∆𝑃𝑐𝑘 ∆𝑝𝑐ư 𝜎 = ∆𝑝𝑐𝑘  Tìm fcư Áp dụng công thức : 𝑓𝑐ư = 𝜎𝑓𝑐𝑘  Tìm chuẩn số Reynolds cột ướt 𝑅𝑒𝑐ư = 4𝐺𝐿 𝑎𝜇𝐿 Các trị số kết quả cột lụt *các điểm in đậm, nghiên bảng kết thô điểm ngập lụt G*, kg/m2.s 0.3052107 0.3662529 0.427295 0.427295 0.4883371 0.4883371 L, kg/m2.s 13.04285 15.65141 13.04285 15.65141 13.04285 15.65141 L/G* 42.7339 42.7339 30.5242 36.6291 26.7087 32.0504 v, m/s 0.26198 0.31438 0.36678 0.36678 0.41917 0.41917 fck 5.6153917 5.4143186 5.2499413 5.2499413 5.1115905 5.1115905 П1 0.02671 0.03708 0.04894 0.04894 0.06224 0.06224 П2 1.46174 1.46174 1.0441 1.25292 0.91359 1.09631 lgП1 -1.5734 -1.4308 -1.3103 -1.3103 -1.2059 -1.2059 lgП2 0.16487 0.16487 0.01874 0.09792 -0.0392 0.03993 Trình bày cách tính toán:  Tìm ν (m/s) 𝑣=  𝑉𝑘 𝐹∗1000∗60 với Vk lưu lượng khí theo lit/phut Tính П1, П2 Áp dụng công thức sau đây: 𝑓𝑐𝑘 𝑎 𝜈2 𝜌𝐺 П1 = ( П2 = Trúc Vy – 61302758 𝜀3 ) 2𝑔 𝜌𝐿 𝜇𝑡đ với g = 9.81 m/s2 𝐿 𝜌𝐺 √ 𝐺 𝜌𝐿 Nhóm 05 – tổ 01 Trường Đại học Tôn Đức Thắng Khoa Khoa học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình thiết bị Các hệ thức thực nghiệm - Các hệ thức sau được suy cách vẽ các đồ thị tương ứng với phụ thuộc các đại lượng Mối liên hệ L Kết thực nghiệm Sự phụ thuộc lgPck/Z vào lgG y = 2.1255x + 3.2861 Y1 = -0.2928x2 + 0.616x + 3.3989 y2 = 3.1689x2 + 4.8666x + 4.739 Sự phụ thuộc lgPcư/Z vào lgG Sự phụ thuộc fck theo Reynolds Sự phụ thuộc fc.ư theo Reynolds Sự phụ thuộc  điểm gia trọng Y3 = 2.582x2 + 4.2567x + 4.7445 Y4 = 1.2793x2 + 3.1115x + 4.7981 Y5 = 2.2671x2 + 4.1171x + 5.0088 y = -1.175ln(x) + 11.788 Y1 = 0.3333x + 10.667 No results Y3 = 0.1667x + 64 Y4 = -x + 256 y5 = G=40 (l/p) y = 4.3319x + 2.2 G=60(l/p) y = 1.7381x + 0.93 Đồ thị  LogPck/Z theo G lg(Pck/Z) y = 2.1255x + 3.2861 R² = 0.9919 2.5 1.5 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 lgG Trúc Vy – 61302758 Nhóm 05 – tổ 01 Trường Đại học Tôn Đức Thắng Khoa Khoa học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình thiết bị  LogPc.ư/Z theo G theo L 4.1 3.9 lg(Pc.u/Z) 3.7 3.5 L1 3.3 L2 L3 3.1 L4 2.9 L5 2.7 2.5 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 lgG y5= 2.2671x2 + 4.1171x + 5.0088 R² = 0.911 4.1 3.9 y3= 2.582x2 + 4.2567x + 4.7445 3.7 R² = 0.8787 y4 = 1.2793x2 + 3.1115x + 4.7981 R² = 0.7031 lg(Pc.ư/Z) 3.5 y2 = 3.1689x2 + 4.8666x + 4.739 R² = 0.9412 3.3 3.1 2.9 y1=0.2928x2 + 0.616x + 3.3989 R² = 0.9887 2.7 2.5 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 lgG Trúc Vy – 61302758 Nhóm 05 – tổ 01 Trường Đại học Tôn Đức Thắng Khoa Khoa học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình thiết bị  Log fck theo Reynolds Hoặc fck theo Reck 6.8 6.6 y = -1.175ln(x) + 11.788 R² = 0.9983 6.4 fck 6.2 5.8 5.6 5.4 5.2 50 Trúc Vy – 61302758 100 150 200 Reck 250 300 350 Nhóm 05 – tổ 01 Trường Đại học Tôn Đức Thắng Khoa Khoa học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình thiết bị  Log fcư theo Recư y4 = -0.0156x + R² = -2E-14 2.8 2.6 L1 L2 2.2 L3 lg(fc.ư) 2.4 L4 L5 1.8 Linear (L1) y5 = R² = 1.6 Linear (L2) Linear (L3) 1.4 y3 = 0.0078x + 0.6667 R² = -1E-14 1.2 Linear (L4) Linear (L5) y1 = R² = 50 100 150 Rec.ư 200 250 Hoặc fcư theo Recư 500 y3 = 0.1667x + 64 R² = -4E-17 450 y4 = -x + 256 R² = -5E-16 400 L1 350 L2 L3 fc.ư 300 L4 250 L5 y1 = 0.3333x + 10.667 R² = -3E-16 200 Linear (L1) 150 Linear (L2) 100 Linear (L3) 50 Linear (L4) y5 = R² = 0 50 100 150 200 Linear (L5) 250 Rec.ư Trúc Vy – 61302758 Nhóm 05 – tổ 01 Trường Đại học Tôn Đức Thắng Khoa Khoa học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình thiết bị  log theo L ( vài vị trí G điểm gia trọng ) 80 70 y = 4.3319x + 2.2 R² = 0.9422 60 L 50 G1,kg/s.m2 40 y = 1.7381x + 0.93 R² = 0.9897 30 G2,kg/s.m2 Linear (G1,kg/s.m2) 20 Linear (G2,kg/s.m2) 10 14 log  Giản đồ lụt cột logП1 theo logП2 -1.1 -0.1 -1.2 0.1 0.2 y = -8.155x2 - 0.3015x - 1.2253 R² = 0.8112 -1.3 lgπ1 điểm ngập lụt -1.4 -1.5 -1.6 -1.7 Trúc Vy – 61302758 lgπ2 Nhóm 05 – tổ 01 Trường Đại học Tôn Đức Thắng Khoa Khoa học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình thiết bị PHẦN IV : NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ VẢ BÀN LUẬN KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Ảnh hưởng của G lên độ giảm áp của cột khô và cột ướt  Đối với cột khô : Ta thấy từ đồ thị LogPck/Z theo G, suất lượng G tăng lên thì độ giảm áp một đơn vị độ cao của cột chêm Pck/Z cũng tăng theo Với đường thẳng tuyến tính và hệ số R gần xác thì những điểm đồ thị hình thành gần một đường thẳng Từ đó ta thấy, G tăng thì độ giảm áp tăng theo và đại lượng đó có quan hệ tuyến tính với  Đối với cột ướt : tương tự đồ thị đối với cột khô, ở cột ướt G tăng thì độ giảm áp cũng tăng theo mối quan hệ giữa chúng không còn là mối quan hệ tuyến tính nữa Để biết điều đó ta áp dụng vào việc vẽ đường tương đối với điểm, với đường thẳng tuyến tính (linear) thì khả sai số lớn so với đường cong đa thức (polynomial – ở đa thức bậc 2) rất nhiều (khả sai số ta dựa vào R, R càng tiến tới thì càng xác)  Đường thẳng nối điểm đồ thị hình thành một đường gãy khúc vậy G tăng thì độ giảm áp cũng tăng theo từng giai đoạn rõ rệt Tuy vậy, có những đường tăng theo độ giảm áp lại giảm đột ngột lại tăng lên rất cao là thao tác thí nghiệm không xác, hoặc không điều chỉnh mức chất lỏng ở đáy cột ổn định để đo vậy xảy sai số  Xét đồ thị LogPc.ư/Z theo G theo L ta thấy lưu lượng lỏng L tăng lên thì độ giảm áp cũng tăng theo Ở những điểm độ giảm áp tăng đột ngột rất lớn ta xác định vùng ngập lụt (sau điểm gia trọng) Tháp chêm hoạt động ở chế độ tốt nhất đó là hoạt động vùng ngập lụt đoạn thẳng ngập lụt rất dốc, khó mà có thể thực thực tế chênh lệch vận tốc khí rất nhỏ, chất lỏng dễ bị cuốn ngược trở theo dòng khí Mục đích và cách sử dụng giản đồ f theo Reynolds  Mục đích : Giản đồ f theo Re lập nhằm để biểu diễn phụ thuộc của trở lực và lưu lượng của dòng lưu chất Nếu lưu lượng của dòng lưu chất càng lớn thì hệ số ma sát càng lớn Việc ta lập đồ thị nhằm xác định lưu lượng hợp lý để vận hành cột, nhằm giảm trở lực đến tối thiểu nhất thì đó hiệu suất đạt tối ưu o Mặt khác, ở bài thí nghiệm này, đúng theo sở lý thuyết lưu lượng tăng thì hệ số ma sát sẽ giảm dần, ảnh hưởng của sai số ( sai số ngẫu nhiên, sai số thao tác thí nghiệm,…) nên có những kết quả f giảm bỗng nhiên tăng lại giảm Do vậy ở đồ thị fc.ư theo G và L ,ở L=3 l/p, ta không có hệ thức thực nghiệm hoặc vẽ đường tuyến tính quan hệ là hệ số ma sát tăng giảm luân phiên, đồ thị ta nhìn thấy là những đường thẳng dạng tuyến Trúc Vy – 61302758 Nhóm 05 – tổ 01 Trường Đại học Tôn Đức Thắng Khoa Khoa học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình thiết bị tính thực không phải vậy Chế độ máy tính là nối điểm theo lập trình, thực tế ta không thể vẽ Hoặc giả ta nhìn vào R của suất lượng lỏng khác nhau, ta thấy sai số rất lớn nên những đường đó tạm có thể chấp nhận nó có quan hệ tuyến tính  Sử dụng giản đồ f theo Reynolds o Nếu ta tính toán một giá trị hai giá trị (f, Re) ta có thể dùng đồ thị mà suy giá trị lại o Cách xác định sau: từ một giá trị đã biết kẻ một đường thẳng theo phương ngang hoặc theo phương đứng song song với trục hoành hoặc trục tung, đường thẳng đó sẽ cắt đồ thị f-Re một điểm Từ giao điểm đó, kẻ một đường thẳng vuông góc với trục lại sẽ xác định giá trị cần tìm Sự liên hệ giữa đối tượng khảo sát có theo dự đoán không? Nếu không giải thích lý - Sự liên hệ giữa đối tượng khảo sát có thể gần đúng dự đoán  Log(Pck/Z) – logG : phụ thuộc gần tuyến tính với theo đường thẳng Dựa vào hình ở phần sở lý thuyết ta thấy đường thảng L = một đường thẳng tuyến tính  Log(Pc.ư/Z) – logG : Với L = (l/p) ta thấy độ giảm áp tăng gần theo tuyến tính ở giá trị suất lượng lỏng càng tăng của L (3, 4, 5, l/p) thì độ giảm áp hình thành những đường gãy khúc So sánh với đồ thị hình ở phần sở lý thuyết ta thấy những đường thẳng đồ thị thực nghiệm tương đối giống  Log - L : xét đồ thị thực nghiệm ở ta thấy R sai số không nhiều vậy có thể xem log L có quan hệ tuyến tính với sở lý thuyết ở công thức : logσ = L (xem  một hằng số - tra bảng)  Giản đồ ngập lụt thực nghiệm một đường cong đa thức bậc hình vẽ sở lý thuyết hoặc ta có thể tham khảo H5.32: “Điểm lụt của tháp chêm theo quan hệ giữa П1 , П2 “ trang 133 sách truyền khối tập của Thầy Vũ Bá Minh Do vậy giữa thực nghiệm lý thuyết gần giống Trúc Vy – 61302758 Nhóm 05 – tổ 01 Trường Đại học Tôn Đức Thắng Khoa Khoa học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình thiết bị Những nguyên nhân gây sai số thí nghiệm? o Nguyên nhân làm ảnh hưởng nhiều là: mức chất lỏng ở đáy cột chêm trì không ổn định dẫn đến độ giảm áp chênh lệch rất nhiều o Do người đọc số liệu áp kế U o Do lưu lượng khí và lưu lượng lỏng chuyển động không cột chêm (sai số hệ thống bơm quạt làm việc không ổn định) o Do những khoảng ngập lụt nhiều, tắt hệ thống, khởi động lại và đo thì số liệu không còn tăng ban đầu Trúc Vy – 61302758 Nhóm 05 – tổ 01 Trường Đại học Tôn Đức Thắng Khoa Khoa học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình thiết bị PHẦN V: Những tài liệu tham khảo 1) Sách “Các trình, thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm”- tập tập của GS TSKH NGUYỄN BIN 2) Bảng tra cứu của sách “Cơ sở truyền nhiệt” của tác giả Hoàng Đình Tín 3) Sách “Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học thực phẩm: TRUYỀN KHỐI” –tập của tác giả Võ Văn Bang, Vũ Bá Minh 4) Giáo trình “Thí nghiệm trình thiết bị công nghệ” thuộc trường đại học Tôn Đức Thắng 5) Slide giảng của thầy Trần Văn Ngũ thầy Lê Đức Trung (Cơ Nhiệt) Trúc Vy – 61302758 Nhóm 05 – tổ 01 [...]... 0.4883371 392.156863 300.4828 5.11159054 -0.31128 2.59345982 0.708556 Trình bày cách tính toán: Reck ta áp dụng công thức sau : 𝑅𝑒𝑘 = 𝜔𝑜 𝜌𝑘 𝑑𝑡𝑑 𝜔𝜌𝑘 4𝜀 4𝜔𝜌𝑘 𝟒𝑮𝒌 = = = 𝜇𝑘 𝜀𝑎𝜇𝑘 𝑎𝜇𝑘 𝒂𝝁𝒌 Gk chính là G, kg/m2.s ở bảng trên ta đã tính toán được a và μk là những thông số có sẵn Tìm được chuẩn số Renolds cột khô từ đó ta tính toán được f ck như sau: - Với chế độ chuyển động dòng , 𝑅𝑒𝑘 < 40, 𝑓𝑐𝑘 = - Với chế độ... tổ 01 Trường Đại học Tôn Đức Thắng Khoa Khoa học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị B Trình bày cách tính toán ở cột ướt  Tìm hệ số  : Dựa vào mối quan hệ giữa độ giảm áp của cột ướt và cột khô: ∆𝑃𝑐ư = 𝜎∆𝑃𝑐𝑘 ∆𝑝𝑐ư 𝜎 = ∆𝑝𝑐𝑘  Tìm fcư Áp dụng công thức : 𝑓𝑐ư = 𝜎𝑓𝑐𝑘  Tìm chuẩn số Reynolds của cột ướt 𝑅𝑒𝑐ư = 4𝐺𝐿 𝑎𝜇𝐿 3 Các trị số kết quả khi cột lụt *các điểm in đậm, nghiên... Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị tính nhưng thực sự không phải vậy Chế độ máy tính là nối các điểm theo lập trình, nhưng thực tế ta không thể vẽ được Hoặc giả ta nhìn vào R của các suất lượng lỏng khác nhau, ta thấy sai số rất lớn nên những đường đó tạm có thể chấp nhận nó có quan hệ tuyến tính  Sử dụng giản đồ f theo Reynolds o Nếu ta tính toán được một giá trị nào... quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm”- tập 1 và tập 4 của GS TSKH NGUYỄN BIN 2) Bảng tra cứu của sách “Cơ sở truyền nhiệt” của tác giả Hoàng Đình Tín 3) Sách “Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học và thực phẩm: TRUYỀN KHỐI” –tập 3 của tác giả Võ Văn Bang, Vũ Bá Minh 4) Giáo trình “Thí nghiệm quá trình và thiết bị công nghệ” thuộc trường đại học Tôn Đức Thắng... 0.01874 0.09792 -0.0392 0.03993 Trình bày cách tính toán:  Tìm ν (m/s) 𝑣=  𝑉𝑘 𝐹∗1000∗60 với Vk là lưu lượng khí theo lit/phut Tính П1, П2 Áp dụng các công thức sau đây: 𝑓𝑐𝑘 𝑎 𝜈2 𝜌𝐺 П1 = ( П2 = Trúc Vy – 61302758 𝜀3 ) 2𝑔 𝜌𝐿 2 𝜇𝑡đ với g = 9.81 m/s2 𝐿 𝜌𝐺 √ 𝐺 𝜌𝐿 Nhóm 05 – tổ 01 Trường Đại học Tôn Đức Thắng Khoa Khoa học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị 4 Các hệ thức thực nghiệm - Các hệ thức... tháp chêm theo quan hệ giữa П1 , П2 “ trang 133 sách truyền khối tập 3 của Thầy Vũ Bá Minh Do vậy giữa thực nghiệm và lý thuyết gần giống nhau Trúc Vy – 61302758 Nhóm 05 – tổ 01 Trường Đại học Tôn Đức Thắng Khoa Khoa học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị 4 Những nguyên nhân gây ra sai số thí nghiệm? o Nguyên nhân làm ảnh hưởng nhiều nhất là: mức chất lỏng ở dưới đáy cột chêm. .. trong cột chêm (sai số hệ thống do bơm quạt làm việc không ổn định) o Do những khoảng ngập lụt quá nhiều, tắt hệ thống, khởi động lại và đo thì số liệu không còn tăng đều như ban đầu Trúc Vy – 61302758 Nhóm 05 – tổ 01 Trường Đại học Tôn Đức Thắng Khoa Khoa học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị PHẦN V: Những tài liệu đã tham khảo 1) Sách “Các quá trình, thiết bị trong công... Thắng Khoa Khoa học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị  Log fck theo Reynolds Hoặc fck theo Reck 7 6.8 6.6 y = -1.175ln(x) + 11.788 R² = 0.9983 6.4 fck 6.2 6 5.8 5.6 5.4 5.2 5 50 Trúc Vy – 61302758 100 150 200 Reck 250 300 350 Nhóm 05 – tổ 01 Trường Đại học Tôn Đức Thắng Khoa Khoa học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị  Log fcư theo Recư 3 y4 = -0.0156x + 6 R² = -2E-14 2.8... ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị PHẦN IV : NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ VẢ BÀN LUẬN KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 1 Ảnh hưởng của G lên độ giảm áp của cột khô và cột ướt  Đối với cột khô : Ta thấy từ đồ thị LogPck/Z theo G, khi suất lượng G tăng lên thì độ giảm áp trên một đơn vị độ cao của cột chêm Pck/Z cũng tăng theo Với đường thẳng tuyến tính và hệ số R gần như chính xác thì... Trường Đại học Tôn Đức Thắng Khoa Khoa học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị  log theo L ( tại vài vị trí của G dưới điểm gia trọng ) 80 70 y = 4.3319x + 2.2 R² = 0.9422 60 L 50 G1,kg/s.m2 40 y = 1.7381x + 0.93 R² = 0.9897 30 G2,kg/s.m2 Linear (G1,kg/s.m2) 20 Linear (G2,kg/s.m2) 10 0 4 9 14 log  Giản đồ lụt của cột logП1 theo logП2 -1.1 -0.1 0 -1.2 0.1 0.2 y = -8.155x2 - 0.3015x - 1.2253 ... trình thiết bị 2.4 Điểm lụt cột chêmKhi cột chêm bị ngập lụt, chất lỏng chiếm toàn khoảng trống phần chêm, dòng chảy bị xáo trộn mãnh liệt, tượng bất lợi cho hoạt động cột chêm Gọi giá trị G L tương... lụt cột chêm, phần giới hạn hoạt động cột chêm đường Trúc Vy – 61302758 Nhóm 05 – tổ 01 Trường Đại học Tôn Đức Thắng Khoa Khoa học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình thiết bị PHẦN II : THIẾT BỊ... học ứng dụng Phòng thí nghiệm Quá trình thiết bị PHẦN I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA THÍ NGHIỆM MỤC ĐÍCH Khảo sát đặc tính động lực học lưu chất khả hoạt động cột chêm cách xác định: 1) Ảnh hưởng vận tốc