Thực hành kỹ thuật thực phẩm

MỤC LỤC BÀI 1. THÁP ĐỆM 3 I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 3 II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3 III. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 6 IV. XỬ LÝ SỐ LIỆU 8 BÀI 2. CÔ ĐẶC 17 I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 17 II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 17 III. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 21 IV. XỬ LÝ SỐ LIỆU 23 BÀI 3. TRUYỀN NHIỆT ỐNG LỒNG ỐNG 28 I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 28 II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 28 III. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 30 IV. XỬ LÝ SỐ LIỆU 33 BÀI 4. SẤY ĐỐI LƯU 61 I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 61 II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 61 III. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 67 IV. XỬ LÝ SỐ LIỆU 69 BÀI 5. LỌC KHUNG BẢN 74 I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 74 II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 74 III. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 76 IV. XỬ LÝ SỐ LIỆU 77 BÀI 6. CHƯNG CẤT 81 I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 81 II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 81 III. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 84 IV. XỬ LÝ SỐ LIỆU 86   BÀI 1. THÁP ĐỆM MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Mục đích của quá trình hấp thu Trong công nghiệp sản xuất hóa chất cơ bản: Để sản xuất ra các loại axit bằng cách hấp thu khí vào trong nước như: HCl, H2SO4… Để phân riêng hỗn hợp khí Avà B. Trong công nghiệp chế biến thực phẩm: Để bảo hòa CO2 cho bia,nước ngọt, rượu có gas nhằm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm. Trong công nghệ lên men: Quá trình hấp thu nhằm để làm giàu hàm lượng O2 hòa tan trong pha lỏng của bể lên men hiếu khí. Trong kỹ thuật xử lý môi trường: Trong khí thải công nghiệp có nhiều cấu tử độc hại. Để xử lý khí thải đạt tiêu chuẩn để thải ra môi trường người ta tiến hành hấp thu các cấu tử độc hại bằng dung môi là nước sạch hay hóa chất để dễ xử lý hơn. Mục đích của thí nghiệm Khảo sát đặc tính động lực học lưu chất và khả năng hoạt động của cột chêm bằng cách xác định: Ảnh hưởng của vận tốc dòng khí và lỏng lên tổn thất áp suất (độ giảm áp) khi đi qua cột. Sự biến đổi của hệ số ma sát cột khô fcktheo chuẩn số Reynolds (Re) của dòng khí và suy ra các hệ thức thực nghiệm. Sự biến đổi của thừa số  liên hệ giữa độ giảm áp của dòng khí qua cột khô và qua cột ướt theo vận tốc dòng lỏng. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Độ giảm áp của dòng khí Độ giảm áp Pck của dòng khí qua cột phụ thuộc vào vận tốc khối lượng G của dòng khí qua cột khô (không có dòng chảy ngược chiều). Khi dòng khí chuyển động trong các khoảng trống giữa các vật chêm tăng dần vận tốc thì độ giảm áp cũng tăng theo. Sự gia tăng này theo lũy thừa từ 1,8 đến 2,0 của vận tốc dòng khí. () Với n = 1,8 – 2,0 Khi có dòng lỏng chảy ngược chiều, các khoảng trống giữa những vật chêm bị thu hẹp lại. Dòng khí do đó di chuyển khó khăn hơn vì một phần thể tích tự do giữa các vật chêm bị lượng chất lỏng chiếm cứ. Khi tăng vận tốc dòng khí lên, ảnh hưởng cản trở 3của dòng lỏng tăng đều đặn cho đến một trị số tới hạn của vận tốc khí, lúc đó độ giảm áp của dòng khí tăng vọt lên. Điểm ứng với trị số tới hạn của vận tốc khí này được gọi là điểm gia trọng. Nếu tiếp tục tăng vận tốc khí quá trị số tới hạn này, ảnh hưởng cản trở hỗ tương giữa dòng lỏng và dòng khí rất lớn, Pc tăng mau chóng không theo phương trình () nữa. Dòng lỏng lúc này chảy xuống cũng khó khăn, cột ở điểm lụt. Đường biểu diễn log(PcZ) (độ giảm áp suất của dòng khí qua một dơn vị chiều cao của phần chêm trong cột) dự kiến như trình bày trên hình 1. Hình 1: Ảnh hưởng của G và L đối với độ giảm áp của cột Pc Hệ số ma sát fck theo Rec khi cột khô Trở lực tháp khô: Trong đó: h chiều cao lớp đệm, m wo vận tốc pha khí a bề mặt riêng, m2m3  độ xốp, m3m3 k – khối lượng riêng của không khí, kgm3 fck hệ số ma sat của dòng chảy qua lớp hạt, phụ thuộc vào Rek Khi Rek40: Độ giảm áp Pcư khi cột ướt Sự liên hệ giữa độ giảm áp cột khô Pck và cột ướt Pcư có thể biểu diễn như sau: Pcư = Pck Do đó có thể dự kiến: fcư = .fck Với : hệ số phụ thuộc vào mức độ xối tưới của dòng lỏng L, kgm2s. Leva đề nghị ảnh hưởng của L lên  như sau:  = 10L hay log  = L Giá trị  tùy thuộc vào loại, kích thước, cách thức sắp xếp vật chêm (xếp ngẫu nhiên hay theo thứ tự) và độ lớn của lưu lượng lỏng L. Thí dụ với vật chêm là vòng sứ Raschig 12,7 mm, chêm ngẫu nhiên, độ xốp  = 0,586; giá trị của L từ 0,39 đến 11,7 kgm2s và cột hoạt động trong vùng dưới điểm gia trọng.  = 0,084 Một số tài liệu còn biểu diễn sự phụ thuộc giữa tỉ số với hệ số xối tưới như sau: Khi A < 0,3 cho vật chêm bằng sứ có d < 30 mm, ta có: (10) (11) Điểm lụt của cột chêm Khi cột chêm bị ngập lụt, chất lỏng chiếm toàn bộ khoảng trống trong phần chêm, các dòng chảy bị xáo trộn mãnh liệt, hiện tượng này rất bất lợi cho sự hoạt động của cột chêm. Gọi giá trị của GL tương ứng với trạng thái này là GL. Hình 2: Giản đồ lụt của cột chêm Zhavoronkov kết luận rằng trạng thái ngập lụt xảy ra khi hai nhóm số sau có sự liên hệ nhất định với nhau cho mỗi cột. và (13) Với fck: hệ số ma sát cột khô. v: vận tốc dài của dòng khí ngay trước khi vào cột, ms. : độ nhớt tương đối của chất lỏng so với nước. , nếu chất lỏng là nước thì . Do đó sự liên hệ giữa π1, π2 trên giản đồ logπ1 – logπ2 sẽ xác định một giản đồ lụt của cột chêm, phần giới hạn hoạt động của cột chêm ở dưới đường này. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM Sơ đồ nguyên lý thiết bị I Máy thổi khí 1,2Van điều chỉnh lưu lượng dòng khí II Lưu lượng kế dòng khí 3Van xả nước đọng trong ống khí III Cột chêm 4,6Van điều chỉnh lưu lượng dòng lỏng IV Bồn chứa 5Van tạo cột lỏng ngăn khí V Bơm 7Van điều chỉnh mức nước trong cột chêm VI Lưu lượng kế dòng lỏng 8Van xả nhanh khi lụt cột chêm Dlớp đệm vòng sứ Raschig 9Van xả đáy bồn chứa Tiến hành thí nghiệm Chuẩn bị Làm quen với hệ thống thiết bị, tìm hiểu các van và tác dụng của nó. Làm quen với thiết bị đo nhiệt độ, các vị trí đo và cách điều chỉnh công tắc để đo. Làm quen với cách điều chỉnh lưu lượng. Xác định các đại lượng cần đo. Lập bảng để ghi kết quả đo. Trình tự thí nghiệm Khóa lại tất cả các van lỏng (từ 4 đến 8). Mở van 2 và khóa van 1, 3. Cho quạt chạy trong 5 phút để thổi hết ẩm trong cột. Tắt quạt. Mở van 4 và 7. Sau đó cho bơm chạy. Mở van 5 và từ từ khóa van 4 để chỉnh mức lỏng ở đáy cột ngang bằng với ống định mức g. Tắt bơm và khóa van 5. Đo độ giảm áp của cột khô: Khóa tất cả các van lỏng lại. Mở van 1 còn 2 vẫn đóng. Cho quạt chạy rồi từ từ mở van 2 để chỉnh lưu lượng khí vào cột. Ứng với mỗi giá trị lưu lượng khí đã chọn ta đọc Pck trên áp kế U theo mmH2O. Đo xong tắt quạt, nghỉ 5 phút. Đo độ giảm áp khi cột ướt: Mở quạt và điều chỉnh lưu lượng khí qua cột khoảng 15 – 20%. Mở van 4 và cho bơm chạy. Dùng van 6 tại lưu lượng kế để chỉnh lưu lượng lỏng. Nếu 6 đã mở tối đa mà phao vẫn không lên thì dùng van 4 để tăng lượng lỏng. Ứng với lưu lượng lỏng đã chọn cố định, ta chỉnh lưu lượng khí và đọc độ giảm áp Pcư giống như Pck trước đó. Chú ý là tăng lượng khí đến điểm lụt thì thôi. Chú ý Trong quá trình đo độ giảm áp của cột ướt, sinh viên cần canh giữ mức lỏng ở đáy cột luôn ổn định ở ¾ chiều cao đáy bằng cách chỉnh van 7. Nếu cần, tăng cường van 8 để nước trong cột thoát về bình chứa. Khi tắt máy phải tắt bơm lỏng trước, mở tối đa van 8 sau đó tắt quạt BK. XỬ LÝ SỐ LIỆU Tính toán số liệu Bảng số liệu thực nghiệm Bảng số liệu cột khô Hàng V(fit3p) ΔPCK(cmH2O) Lớn Nhỏ 1 2 38 37,2 2 2,5 38,1 37,4 3 3 38,4 37 4 3,5 38,6 36,8 5 4 39 36,2 6 4,5 39,6 35,7 Bảng số liệu cột ướt: L= 8 lítphút Hàng V(fit3p) ΔPCƯ(cmH2O) Lớn Nhỏ 1 2 39 36,8 2 2,5 40,4 35,2 3 3 40,7 34,8 4 3,5 42,3 32,6 5 4 46,4 28,6 6 4,5 50,2 24,5 Bảng số liệu cột ngập lụt: L=9 lítphút Hàng V(fit3p) ΔPNL(cmH2O) Lớn Nhỏ 1 3 42,4 33,1 2 3,5 44,7 29,6 3 4 47,2 28 Tính cột khô Tính G ρKK = 1,1(kgm3) , V1 = 2 (fit3p) = 9,43×104 (m3s) S=(π×d2×ε)4=(π×〖(0,1)〗2×0,585 )4=4,59×〖10〗(3) (m2) G_1=V_(1×ρ_KK )S=(9,43×〖10〗(4)×1,1)(4,59×〖10〗(3) )=0,226 (kgm2 s) G_2=V_(2×ρ_KK )S=(1,18×〖10〗(3)×1,1)(4,59×〖10〗(3) )=0,283 (kgm2 s) G_3=V_(3×ρ_KK )S=(1,415×〖10〗(3)×1,1)(4,59×〖10〗(3) )=0,339 (kgm2 s) G_4=V_(4×ρ_KK )S=(1,65×〖10〗(3)×1,1)(4,59×〖10〗(3) )=0,395 (kgm2 s) G_5=V_(5×ρ_KK )S=(1,89×〖10〗(3)×1,1)(4,59×〖10〗(3) )=0,453 (kgm2 s) G_6=V_(6×ρ_KK )S=(2,12×〖10〗(3)×1,1)(4,59×〖10〗(3) )=0,508 (kgm2 s) Tính chuẩn số Re μ=1,96×〖10〗(5)(kgms) 〖Re〗_1=(4×G_1)(a×μ)=(4×0,226)(24,656×1,96×〖10〗(5) )=1870,63 〖Re〗_1=(4×G_2)(a×μ)=(4×0,283)(24,656×1,96×〖10〗(5) )=2342,44 〖Re〗_1=(4×G_3)(a×μ)=(4×0,339)(24,656×1,96×〖10〗(5) )=2805,96 〖Re〗_1=(4×G_4)(a×μ)=(4×0,395)(24,656×1,96×〖10〗(5) )=3269,48 〖Re〗_1=(4×G_5)(a×μ)=(4×0,453)(24,656×1,96×〖10〗(5) )=3749,58 〖Re〗_1=(4×G_6)(a×μ)=(4×0,508)(24,656×1,96×〖10〗(5) )=4204,797 Tính fCK f_CK1=3,8( 〖Re〗_10,2 )=3,8〖1870,63〗0,2 =0,842 f_CK2=3,8( 〖Re〗_20,2 )=3,8〖2342,44〗0,2 =0,805 f_CK3=3,8( 〖Re〗_30,2 )=3,8〖2805,96〗0,2 =0,777 f_CK4=3,8( 〖Re〗_40,2 )=3,8〖3269,48〗0,2 =0,753 f_CK5=3,8( 〖Re〗_50,2 )=3,8〖3749,58〗0,2 =0,733 f_CK6=3,8( 〖Re〗_60,2 )=3,8〖4204,797〗0,2 =0,716 Tính cột ướt (300C) Tính G ρKK = 1,166(kgm3) G_1=V_(1×ρ_KK )S=(9,43×〖10〗(4)×1,166)(4,59×〖10〗(3) )=0,24 (kgm2 s) G_2=V_(2×ρ_KK )S=(1,18×〖10〗(3)×1,166)(4,59×〖10〗(3) )=0,299(kgm2 s) G_3=V_(3×ρ_KK )S=(1,415×〖10〗(3)×1,166)(4,59×〖10〗(3) )=0,36(kgm2 s) G_4=V_(4×ρ_KK )S=(1,65×〖10〗(3)×1,166)(4,59×〖10〗(3) ) =0,42(kgm2 s) G_5=V_(5×ρ_KK )S=(1,89×〖10〗(3)×1,166)(4,59×〖10〗(3) )=0,48 (kgm2 s) G_6=V_(6×ρ_KK )S=(2,12×〖10〗(3)×1,166)(4,59×〖10〗(3) )=0,54(kgm2 s) Tính chuẩn số Re μ=1,86×〖10〗(5)(kgms) Re_1=(4×G_1)(a×μ)=(4×0,24)(24,656×1,86×〖10〗(5) )=2093,32 Re_2=(4×G_2)(a×μ)=(4×0,299)(24,656×1,86×〖10〗(5) )=2607,93 Re_3=(4×G_3)(a×μ)=(4×0,36)(24,656×1,86×〖10〗(5) )=3139,98 Re_4=(4×G_4)(a×μ)=(4×0,42)(24,656×1,86×〖10〗(5) )=3654,6 Re_5=(4×G_5)(a×μ)=(4×0,48)(24,656×1,86×〖10〗(5) )=4186,6 Re_6=(4×G_6)(a×μ)=(4×0,54)(24,656×1,86×〖10〗(5) )=4701,3 Tính δ δ_1= 〖∆P〗_CƯ1〖∆P〗_CK1 = 215,8278,48=2,75 δ_2= 〖∆P〗_CƯ2〖∆P〗_CK2 = 510,1268,67=7,423 δ_3= 〖∆P〗_CƯ3〖∆P〗_CK3 = 578,79137,34=4,214 δ_4= 〖∆P〗_CƯ4〖∆P〗_CK4 = 951,57176,58=5,389 δ_5= 〖∆P〗_CƯ5〖∆P〗_CK2 = 1746,18274,68=6,357 δ_6= 〖∆P〗_CƯ6〖∆P〗_CK6 = 2521,17382,59=6,59 Tính fCƯ fCƯ1=δ_1×f_(CK1 )=2,75×0,842 =2,3155 fCƯ2=δ_2×f_(CK2 )=7,423×0,805 =5,976 fCƯ3=δ_3×f_CK3=4,214×0,777 =3,274 fCƯ4=δ_4×f_(CK4 )=5,389×0,753 =4,058 fCƯ5=δ_5×f_(CK5 )=6,357×0,733 =4,66 fCƯ6=δ_6×f_(CK6 )=6,59×0,716=4,718 Bảng xử lý số liệu cột khô i V (m3s) G ΔPCK (Nm2) ΔPCKZ Log (ΔPCKZ) Log G Re fCK Log fCK Log Re 1 9,43.103 0,226 78,48 109 2,037 0,65 1870,53 0,842 0,075 3,272 2 1,18.103 0,283 68,67 95,375 1,979 0,55 2342,44 0,805 0,094 3,370 3 1,415.103 0,339 137,34 190,75 2,280 0,47 2805,96 0,777 01096 3,448 4 1,65.103 0,395 176,58 245,25 2,3896 0,40 3269,48 0,753 0,123 3,515 5 1,89.103 0,453 274,68 381,5 2,581 0,34 3749,58 0,733 0,135 3,574 6 2,12.103 0,508 382,59 531,375 2,725 0,29 4204,797 0,716 0,145 3,624 Bảng xử lý số liệu cột ướt, L= 8 lítphút i V(m3s) G ΔPCƯ (Nm2) ΔPCƯZ Log (ΔPCƯZ) Log G Re fCƯ Log fCƯ Log Re 1 9,43.104 0,24 215,82 299,75 2,477 0,62 2093,3 2,3155 0,365 3,32 2 1,18.103 0,29 510,12 708,5 2,850 0,53 2607,9 5,976 0,776 3,42 3 1,415.103 0,36 578,79 803,875 2,905 0,44 3139,9 3,274 0,515 3,5 4 1,65. 103 0,42 951,57 1321,625 3,121 0,38 3654,6 4,058 0,608 3,56 5 1,89. 103 0,48 1746,18 2425,25 3,385 0,32 4186,6 4,66 0,668 3,62 6 2,12. 103 0,54 2521,17 3501,625 3,544 0,27 4701,3 4,718 0,674 3,67 Tính toán cột ngập lụt (300C) π_1=(f_CK×a×V_12×ρ_K)(ε3×2×g×ρ_L )× μ_tđ0,2 V_1= VS_1 Tính S1 ρKK = 1,166(kgm3) S_1= (π×d2)4= (π×(〖0,1)〗2)4=7,85×〖10〗(3) (m2) Tính V1 V_1= VS_1 = (1,415×〖10〗(3))(7,85×〖10〗(3) )=0,1803(ms) V_1= VS_1 = (1,65×〖10〗(3))(7,85×〖10〗(3) )=0,2102 (ms) V_1= VS_1 = (1,89×〖10〗(3))(7,85×〖10〗(3) )=0,2408 (ms) Tính π_1 π_1= (0,777×24,656×(〖0,1803)〗2×1,166)((〖0,585)〗3×2×9,81×1000)× 10,2=1,849×〖10〗(4) π_1= (0,753×24,656×(〖0,2102)〗2×1,166)((〖0,585)〗3×2×9,81×1000)× 10,2=2,435×〖10〗(4) π_1= (0,733×24,656×(〖0,2408)〗2×1,166)((〖0,585)〗3×2×9,81×1000) ×10,2=3,111×〖10〗(4) Tính π_2= LV×√(ρ_KKρ_Lỏng ) L = 9lítphút = 1,5× 104 (m3s) π_2= (1,5×〖10〗(4))(1,415×〖10〗(3) )×√(1,1661000)=3,62×〖10〗(3) π_2= (1,5×〖10〗(4))(1,65×〖10〗(3) )×√(1,1661000)=3,104×〖10〗(3) π_2= (1,5×〖10〗(4))(1,89×〖10〗(3) )×√(1,1661000)=2,71×〖10〗(3) Bảng xử lí số liệu cột ngập lụt I V (m3s) π_1 π_2 Logπ_1 Logπ_2 1 1,415×〖10〗(3) 1,849×〖10〗(4) 3,62×〖10〗(3) 3,733 2,441 2 1,65×〖10〗(3) 2,435×〖10〗(4) 3,104×〖10〗(3) 3,614 2,508 3 1,89×〖10〗(3) 3,111×〖10〗(4) 2,71×〖10〗(3) 3,507 2,567 Vẽ đồ thị Cột khô: log ΔPckZ log G Cột ướt: log(ΔPCƯZ) – logG Cột ngập lụt: logπ1 logπ2 (L= 9) Nhận xét Theo lý thuyết ta đã biết độ giảm áp tăng khi sự chuyển động của dòng khí trong các khoảng trống giữa các vật chêm tăng dần nhưng khi có sự xuất hiện của dòng lỏng chảy ngược chiều với vận tốc tăng đều đặn đến một trị số tới hạn của vận tốc khí khi đó độ giảm áp của dòng khí tăng vọt lên. Mà sự chuyển động của dòng lỏng gây nên hệ số ma sát với cột và trong công thức tính hệ số ma sát có sự xuất hiện của Re nên chế độ dòng chảy có ảnh hưởng đáng kể đến áp lực của dòng lỏng. Tại các giá trị khác nhau của Re sẽ ứng với hệ số ma sát tại cột khô và cột ướt khác nhau. Chế độ chảy của cột khô và cột ướt là chế độ chảy rối (từ Re2 trở đi, Re2 > 2300). Chế độ chảy của cột ngập lụt là chế độ chảy ngập lụt Hệ số ma sát của cột khô nhỏ hơn hệ số ma sát của cột ướt Cột khô: lưu lượng dòng khí vào cột khô tăng thì áp suất dòng khí qua cột cũng tăng Cột ướt: lưu lượng dòng khí tỷ lệ thuận với áp suất dòng khí qua cột

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM

GIẢNG VIÊN : NGUYỄN HỮU QUYỀN

SVTH:

MSSV:

Buổi học: Sáng thứ 4, tiết 1-5

TP Hồ Chí Minh 4/2016

BÀI 1 THÁP ĐỆM

1. Mục đích của quá trình hấp thu

Trong công nghiệp sản xuất hóa chất cơ bản: Để sản xuất ra các loại axit bằng cách hấpthu khí vào trong nước như: HCl, H2SO4… Để phân riêng hỗn hợp khí Avà B

Trong công nghiệp chế biến thực phẩm: Để bảo hòa CO2 cho bia,nước ngọt, rượu có gasnhằm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm

Trong công nghệ lên men: Quá trình hấp thu nhằm để làm giàu hàm lượng O2 hòa tantrong pha lỏng của bể lên men hiếu khí

Trong kỹ thuật xử lý môi trường: Trong khí thải công nghiệp có nhiều cấu tử độc hại

Để xử lý khí thải đạt tiêu chuẩn để thải ra môi trường người ta tiến hành hấp thu các cấu

tử độc hại bằng dung môi là nước sạch hay hóa chất để dễ xử lý hơn

(*)Với n = 1,8 – 2,0

Khi có dòng lỏng chảy ngược chiều, các khoảng trống giữa những vật chêm bị thu hẹplại Dòng khí do đó di chuyển khó khăn hơn vì một phần thể tích tự do giữa các vậtchêm bị lượng chất lỏng chiếm cứ Khi tăng vận tốc dòng khí lên, ảnh hưởng cản trở4của dòng lỏng tăng đều đặn cho đến một trị số tới hạn của vận tốc khí, lúc đó độ giảm

áp của dòng khí tăng vọt lên Điểm ứng với trị số tới hạn của vận tốc khí này được gọi

là điểm gia trọng Nếu tiếp tục tăng vận tốc khí quá trị số tới hạn này, ảnh hưởng cản trở

hỗ tương giữa dòng lỏng và dòng khí rất lớn, ∆Pc tăng mau chóng không theo phươngtrình (*) nữa Dòng lỏng lúc này chảy xuống cũng khó khăn, cột ở điểm lụt

Đường biểu diễn log(∆Pc/Z) (độ giảm áp suất của dòng khí qua một dơn vị chiều caocủa phần chêm trong cột) dự kiến như trình bày trên hình 1

log( ∆ P C /Z)

L=0

A B

Hình 1: Ảnh hưởng của G và L đối với độ giảm áp của cột ∆P c

2. Hệ số ma sát f ck theo Re c khi cột khô

Trở lực tháp khô:

Trong đó:

h - chiều cao lớp đệm, m

a - bề mặt riêng, m2/m3

ε - độ xốp, m3/m3

ρk – khối lượng riêng của không khí, kg/m3

fck - hệ số ma sat của dòng chảy qua lớp hạt, phụ thuộc vào Rek

Khi Rek<40:

Khi Rek>40:

3. Độ giảm áp ∆P cư khi cột ướt

Sự liên hệ giữa độ giảm áp cột khô ∆Pck và cột ướt ∆Pcư có thể biểu diễn như sau:

∆P cư = σ∆P ck

Do đó có thể dự kiến: fcư = σ.fck

Với σ: hệ số phụ thuộc vào mức độ xối tưới của dòng lỏng L, kg/m2s

Leva đề nghị ảnh hưởng của L lên σ như sau:

σ = 10ΩL

hay log σ = ΩL

Giá trị σ tùy thuộc vào loại, kích thước, cách thức sắp xếp vật chêm (xếp ngẫu nhiênhay theo thứ tự) và độ lớn của lưu lượng lỏng L Thí dụ với vật chêm là vòng sứRaschig 12,7 mm, chêm ngẫu nhiên, độ xốp ε = 0,586; giá trị của L từ 0,39 đến 11,7kg/m2s và cột hoạt động trong vùng dưới điểm gia trọng

Ω = 0,084

Một số tài liệu còn biểu diễn sự phụ thuộc giữa tỉ số với hệ số xối tưới như sau:

Khi A < 0,3 cho vật chêm bằng sứ có d < 30 mm, ta có:

(10)

2

(11)

4. Điểm lụt của cột chêm

Khi cột chêm bị ngập lụt, chất lỏng chiếm toàn bộ khoảng trống trong phần chêm, cácdòng chảy bị xáo trộn mãnh liệt, hiện tượng này rất bất lợi cho sự hoạt động của cộtchêm Gọi giá trị của GL tương ứng với trạng thái này là GL*.

Hình 2: Giản đồ lụt của cột chêm

Zhavoronkov kết luận rằng trạng thái ngập lụt xảy ra khi hai nhóm số sau có sự liên hệnhất định với nhau cho mỗi cột

Với fck: hệ số ma sát cột khô

v: vận tốc dài của dòng khí ngay trước khi vào cột, m/s

: độ nhớt tương đối của chất lỏng so với nước , nếu chất lỏng là nước thì

I- Máy thổi khí 1,2-Van điều chỉnh lưu lượng dòng khí

II- Lưu lượng kế dòng khí 3-Van xả nước đọng trong 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 trong cột chêm

VI- Lưu lượng kế dòng lỏng 8-Van xả nhanh khi lụt cột chêm

D-lớp đệm vòng sứ Raschig 9-Van xả đáy bồn chứa

2. Tiến hành thí nghiệm

 Chuẩn bị

- Làm quen với hệ thống thiết bị, tìm hiểu các van và tác dụng của nó

- Làm quen với thiết bị đo nhiệt độ, các vị trí đo và cách điều chỉnh công tắc để đo

- Làm quen với cách điều chỉnh lưu lượng

- Xác định các đại lượng cần đo

- Lập bảng để ghi kết quả đo

 Trình tự thí nghiệm

1 Khóa lại tất cả các van lỏng (từ 4 đến 8)

2 Mở van 2 và khóa van 1, 3

3 Cho quạt chạy trong 5 phút để thổi hết ẩm trong cột Tắt quạt

4 Mở van 4 và 7 Sau đó cho bơm chạy.

5 Mở van 5 và từ từ khóa van 4 để chỉnh mức lỏng ở đáy cột ngang bằng với ống địnhmức g Tắt bơm và khóa van 5

6 Đo độ giảm áp của cột khô:

Khóa tất cả các van lỏng lại Mở van 1 còn 2 vẫn đóng Cho quạt chạy rồi từ từ mởvan 2 để chỉnh lưu lượng khí vào cột

Ứng với mỗi giá trị lưu lượng khí đã chọn ta đọc ∆Pck trên áp kế U theo mmH2O Đoxong tắt quạt, nghỉ 5 phút

7 Đo độ giảm áp khi cột ướt:

Mở quạt và điều chỉnh lưu lượng khí qua cột khoảng 15 – 20%

Mở van 4 và cho bơm chạy Dùng van 6 tại lưu lượng kế để chỉnh lưu lượng lỏng.Nếu 6 đã mở tối đa mà phao vẫn không lên thì dùng van 4 để tăng lượng lỏng.Ứng với lưu lượng lỏng đã chọn cố định, ta chỉnh lưu lượng khí và đọc độ giảm áp

∆Pcư giống như ∆Pck trước đó Chú ý là tăng lượng khí đến điểm lụt thì thôi

 Chú ý

- Trong quá trình đo độ giảm áp của cột ướt, sinh viên cần canh giữ mức lỏng ởđáy cột luôn ổn định ở ¾ chiều cao đáy bằng cách chỉnh van 7 Nếu cần, tăngcường van 8 để nước trong cột thoát về bình chứa

- Khi tắt máy phải tắt bơm lỏng trước, mở tối đa van 8 sau đó tắt quạt BK

 Cột khô: log ΔP ck /Z - log G

 Cột ướt: log(ΔP CƯ /Z) – logG

Cột ngập lụt: logπ - logπ (L= 9)

3. Nhận xét

Theo lý thuyết ta đã biết độ giảm áp tăng khi sự chuyển động của dòng khí trong cáckhoảng trống giữa các vật chêm tăng dần nhưng khi có sự xuất hiện của dòng lỏng chảyngược chiều với vận tốc tăng đều đặn đến một trị số tới hạn của vận tốc khí khi đó độgiảm áp của dòng khí tăng vọt lên Mà sự chuyển động của dòng lỏng gây nên hệ số masát với cột và trong công thức tính hệ số ma sát có sự xuất hiện của Re nên chế độ dòngchảy có ảnh hưởng đáng kể đến áp lực của dòng lỏng Tại các giá trị khác nhau của Re

sẽ ứng với hệ số ma sát tại cột khô và cột ướt khác nhau

Chế độ chảy của cột khô và cột ướt là chế độ chảy rối (từ Re2 trở đi, Re2 > 2300) Chế

độ chảy của cột ngập lụt là chế độ chảy ngập lụt

Hệ số ma sát của cột khô nhỏ hơn hệ số ma sát của cột ướt

- Cột khô: lưu lượng dòng khí vào cột khô tăng thì áp suất dòng khí qua cột -cũngtăng

- Cột ướt: lưu lượng dòng khí tỷ lệ thuận với áp suất dòng khí qua cột

BÀI 2 CÔ ĐẶC

Làm quen với thiết bị cô đặc gián đoạn một nồi, hoạt động trong điều kiện chân không

có các dụng cụ đo như đo nhiệt độ (nhiệt kế), đo nồng độ đường (Brix kế),…

Khảo sát quá trình cô đặc với nguyên liệu là dung dịch đuờng, tính toán cân bằng vậtchất, cân bằng năng lượng và các đại lượng đặc trưng cho quá trình cô đặc

1. Khái niệm chung

Định nghĩa về cô đặc

Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của dung dịch bằng cách tách một phần dung môi

ở nhiệt độ sôi, dung môi tách ra khỏi dung dịch bay lên gọi là hơi thứ

Cô đặc là phương pháp dùng để nâng cao nồng độ các chất hòa tan trong dung dịch gồmhai hay nhiều cấu tử Quá trình của dung dịch lỏng – rắn hay lỏng – lỏng có chênh lệchnhiệt độ sôi rất cao thường được tiến hành bằng cách tách một phần dung môi (cấu tử

dễ bay hơi hơn), đó là các quá trình vật lý – hóa lý Tùy theo tính chất của cấu tử khóbay hơi ( hay bay hơi trong quá trình đó), ta có thể tách một phần dung môi (cấu tử dễbay hơi hơn) bằng phương pháp nhiệt độ (đun nóng ) hay phương pháp làm lạnh kếttinh

Các phương pháp cô đặc

- Cô đặc ở áp suất khí quyển: Là phương pháp đơn giản nhưng không kinh tế

- Cô đặc ở áp suất chân không: dùng cho các dung dịch có nhiệt độ sôi cao, dễphân hủy vì nhiệt,…

- Cô đặc ở áp suất dư: dùng cho các dung dịch không phân hủy ở nhiệt độcao, sửdụng hơi thứ cho các quá trình khác

Mục đích của quá trình cô đặc

- Làm tăng nồng độ của chất hòa tan trong dung dịch

- Tách chất rắn hòa tan ở dạng rắn (kết tinh)

- Tách dung môi ở dạng nguyên chất (nước cất)

Ưu và nhược điểm của quá trình cô đặc

Ưu điểm:

- Giữ được chất lượng, tính chất sản phẩm, hay các cấu tử dễ bay hơi do dung dịchsôi ở nhiệt độ thấp hơn.

- Nhập liệu và tháo sản phẩm đơn giản, không cần ổn định lưu lượng

- Có thể cô đặc đến các nồng độ khác nhau

- Không cần phải gia nhiệt ban đầu cho dung dịch

- Cấu tạo đơn giản giá thành thấp

 Nhược điểm:

- Quá trình cô đặc không ổn định do nhiệt độ và áp suất không ổn dịnh, tính chấthóa lý của dung dịch thay đổi liên tục theo nồng độ, thời gian

- Nhiệt độ hơi thứ thấp, không dùng được cho mục đích khác

- Khó giữ được độ chân không trong thiết bị

Ứng dụng của sự cô đặc

- Trong sản xuất thực phẩm, cần cô đặc các dung dịch đường, nước trái cây ,…

- Trong sản xuất hóa chất, ta cần cô đặc các dung dịch: NaOH, NaCl, NaCl2, cácmuối vô cơ, …

2. Cân bằng vật chất trong hệ thống cô đặc một nồi

xđ – Nồng độ % chất khô trong nguyên liệu, [phần khối lượng]

xc – Nồng độ % chất khô trong sản phẩm, [phần khối lượng]

- Lượng hơi thứ trong quá trình cô đặc

W = Gđ

Hình 1 Mô hình cân bằng vật chất

- Nồng độ sản phẩm cuối

3. Cân bằng nhiệt lượng trong hệ thống cô đặc một nồi

- Theo định luật bảo toàn nhiệt

Trong đó:

Q1: Nhiệt độ dung dịch mang vào

Q2: Nhiệt độ nước nóng cung cấp

Q3: Nhiệt độ dung dịch sau cô đặc mang ra

Q4: Nhiệt độ hơi thứ mang ra.

Q5: Nhiệt độ nước ngưng mang ra

Q6: Nhiệt độ quá trình cô đặc

→ Gđ.cđ.tđ + D.i = Gc.cc.tc + W.i’ + D.cn.tn + Qcđ + Qmt

Với:

tđ : Nhiệt độ nguyên liệu, [độ]

tc ; Nhiệt độ sản phẩm, [độ]

tn : Nhiệt độ nước ngưng, [độ]

cđ : Nhiệt dung riêng nguyên liệu, [J/kg.độ]

cc : Nhiệt dung riêng sản phẩm, [J/kg.độ]

cn : Nhiệt dung riêng nước ngưng, [J/kg.độ]

i: Hàm nhiệt trong hơi đốt, [J/kg]

i’: Hàm nhiệt trong hơi thứ, [J/kg]

- Lượng hơi đốt tiêu tốn

D =

- Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt

Theo phương trình truyền nhiệt.

Q = K.F.τ.∆hi = D.(i - cn.tn)

Trong đó :

Q: lượng nhiệt truyền, [J]

K: Hệ số truyền nhiệt,[ W/m2.độ]

F: Diện tích bề mặt truyền nhiệt, [m2]

τ: Thời gian cô đặc,[s]

∆hi : Hiệu số nhiệt độ hữu ích , [độ]

1. Nồi cô đặc 2 vỏ có cánh khuấy.

2. Thiết bị ngưng tụ ống xoắn.

5. Áp kế đo áp suất chân không.

6. Hệ thống điện.

2. Tiến hành thí nghiệm

• Chuẩn bị

- Làm quen với hệ thống thiết bị, tìm hiểu các van và tác dụng của nó

- Làm quen với thiết bị đo nhiệt độ, các vị trí đo và cách điều chỉnh công tắc

để đo nhiệt độ

- Làm quen với thiết bị đo hàm lượng đường

- Xác định các đại lượng cần đo

- Chuẩn bị dung dịch sữa đem cô đặc

- Chuẩn bị bảng số liệu thí nghiệm

• Các bước thực hiện

Bước 1: Rửa thiết bị

- Mở công tắc tổng.

- Chuẩn bị 20 lít nước sạch trong xô nhựa

- Hút chân không khi kim áp kế chỉ 0.6 at thì tắt bơm

- Mở van 1 hút hết nước sạch vào trong nồi

- Kiểm tra mực nước trong vỏ áo bằng cách mở van 5

- Mở công tắc điện trở

- Mở công tắc khuấy trộn

- Khi nhiệt độ nước trong nồi đạt 60oC thì xả nước bằng cách xả chân không

ở van 1 sau đó mở van 4 xả nước trong nồi ra ngoài

- Tắt máy khuấy trộn

- Rửa lặp lần 2

Bước 2: Cô đặc dung dịch.

- Pha 5 lít dung dịch đường 15%

- Kiểm tra các van, van 6 mở, các van còn lại đóng

- Mở công tắc tổng

- Hút chân không bằng cách bơm chân không và mở van 10 khi kim áp kế chỉ0,6 – 0,8 at thì tắt bơm và khóa van 10

- Mở van 1 hút hết 5 lít dung dịch vào trong nồi

- Mở van 9 để nước vào ống xoắn ngưng tụ hơi thứ

- Mở công tắc khuấy trộn( 5 phút khuấy 1 lần, mỗi lần 1phút)

- Kể từ lúc dung dịch trong nồi sôi (60oC), thì cứ 10phút lấy mẫu 1 lần đo độBrix, lấy nước ngưng tụ ra đo thể tích và ghi nhận các nhiệt độ

- Cách lấy mẫu:

o Mở van 2 trong thời gian 5giây sau đó đóng van 2 lại, mở van 3 lấymẫu

- Cách lấy nước ngưng tụ:

o Đóng van 6, mở van 7, van 8, lấy nước ngưng xong thao tác vanngược lại trở về trạng thái ban đầu( chú ý trong lúc nuớc ngưng tụkhông được hút chân không)

- Khi dung dich trong nồi đạt 50 Brix trở lên thì dừng quá trình cô đặc

- Mở van 1 để thông áp khí trời.

- Mở van 4 xả dung dịch sau cô đặc ra ngoài để cân khối lượng

- Tắt máy khuấy trộn

Bước 3: Vệ sinh thiết bị

- Kiểm tra các van: van 6, 10 mở, các van còn lại đóng

- Mở công tắc tổng

- Chuẩn bị 20 lít nước sạch trong xô nhựa

- Hút chân không khi chim áp kế chỉ 0.6 at thì tắt bơm

- Mở van 1 hút hết nước sạch vào trong nồi

- Mở công tắc khuấy trộn trong thời gian 3 phút

- Mở van 4 xả nước trong nồi ra ngoài

• Tín

h

toán lượng nước ngưng thu được trong quá trình cô đặc

Tính lượng nước ngưng thực tế

(ml)

(lít) (kg)

Trong đó:

- tổng thể tích nước ngưng thu được trong quá trình thí nghiệm (lít)

– khối lượng riệng của nước ngưng (kg/m3); (kg/m3) tra ở Sổ tay Công nghệ Hoá chất– tập 1 (Nước ngưng tra bảng ở 300C)

• Tính toán pha dung dịch đường cô đặc

Yêu cầu của dung dịch đường đem cô đặc

Thể tích dung

dịch đem cô

đặc Vdd (lit)

Chỉ sốBx

Nhiệt độ của dungdịch đem cô đặc(0C)

Khối lượng riêngcủa dung dịchđem cô đặc

Khối lượng riêngcủa nước đem phadung dịch cô đặc

 ( kg)

(với (kg))

Ÿ Tính

Ta có: (kg)

Áp dụng định luật bảo toàn vật chất

- Bảo toàn khối lượng

- Bảo toàn chất khô

Nhờ đó:

Nồng độ sản phẩm cuối

Lượng hơi thứ

1,326 (kg)

• Tính toán sai số của bài thí nghiệm

Tính toán sai số giữa lý thuyết và thực tế của nồng độ dung dịch đường sau khi cô đặc, thể tích nước ngưng

Ÿ Tính

Ÿ Tính ()

Ta có nồng độ dung dịch đường thu được là 23 Bx nên

Trong đó:

– nồng độ chất khô trong sản phẩm sau cô đặc theo lý thuyết (phân khối lượng)

- nồng độ chất khô trong sản phẩm sau cô đặc theo thực tế (phân khối lượng)

15%

So sánh với 5%: nếu 5% thì sai số không đáng kể

nếu 5% thì sai số đáng kểKết luận sai số: 15% 5%  Sai số đáng kể

Nguyên nhân là do:

- Vì thời gian có hạn nên cô đặc nước đường chưa tới mức giới hạn được

- Trong quá trình cô đặc vì lấy mẫu để thử độ Bx nhiều lần dẫn tới mất mẫu

Tính toán sai số giữa lý thuyết và thực tế của khối lượng nước ngưng thu được sau khi cô đặc

Nguyên nhân là do:

- Vì thời gian thí nghiệm có hạn nên quá trình cô đặc chưa hoàn chỉnh

- Lượng mẫu thử lấy ra lúc đầu hơi nhiều

- Điều chỉnh pH , nhiệt độ sao cho phù hợp

- Kiểm tra trang thiết bị trước khi thực hành, nếu có trục trặc thì tiến hành sửa chữa

- Phân công từng người làm công việc hợp lý

- Đo thời gian lấy mẫu, lấy nước ngưng cần chính xác

Xác định hệ số cấp nhiệt, hệ số truyền nhiệt trong quá trình truyền nhiệt giữa hai dòng lưu chất lạnh và nóng được ngăn cách bởi vách ngăn kim loại, ở các chế độ chảy khác nhau.

So sánh hệ số truyền nhiệt lý thuyết và thực nghiệm, đưa ra các nguyên nhân sai số trong lúc làm thí nghiệm

Quá trình truyền nhiệt trong thiết bị dạng ống lồng ống là một ví dụ của sự truyền nhiệtphức tạp Ở đây diễn ra sự trao đổi nhiệt giữa hai lưu chất được ngăn cách bởi váchngăn kim loại, bao gồm truyền nhiệt đối lưu từ dòng nóng đến vách, dẫn nhiệt quathành ống kim loại và đối lưu nhiệt giữa dòng lạnh với thành ống

Phương trình cân bằng nhiệt lượng cho hai dòng lưu chất

Q = G1C1 ( tv1 – tR1) = G2C2 ( tR2 – tv2), W

Trong đó :

G1, G2: Lưu lượng dòng nóng và lạnh, kg/s

C1, C2: Nhiệt dung riêng trunh bình của dòng nóng và dòng lạnh, J/kg.độ

tv1, tr1: Nhiệt độ vào và ra của dòng nóng

tv2, tr2: Nhiệt độ vào và ra của dòng lạnh

Phương trình biểu diễn quá trình truyền nhiệt

 Lượng nhiệt Q truyền qua tường phẳng trong 1 đơn vị thời gian

Trong đó :

K: Hệ số truyền nhiệt,

F: Diện tích bề mặt truyền nhiệt,

: Hiệu số nhiệt độ trung bình,

 Hệ số truyền nhiệt cho tường nhiều lớp theo công tính theo công thức sau

Với : : Hệ số cấp nhiệt ( ở hai phía của tường, giữa lưu thể và bề mặt tường),(W/m2.độ).

r1,r2: Nhiệt trở của cặn bẩn ở hai phía của tường,

: Nhiệt trở của lớp tường thứ i, m2.K/W

: Bề dày lớp tường thứ i, m

: Hệ số dẫn nhiệt tương ứng với lớp tường thứ i, W/m.độ

Phương trình truyền nhiệt qua tường hình trụ nhiều lớp

: Hệ số cấp nhiệt ( ở hai phía của ống, giữa lưu thể và bề mặt ống, W/m2.K

r1, r2: Nhiệt trở của cặn bẩn ở phía trong và ngoài của ống, m2.K/W

d1 và dn+1: Đường kính trong và ngoài của ống, m

di và di+1 : Đường kính trong và ngoài của lớp thứ i, m

: Hệ số dẫn nhiệt của lớp tương ứng thứ i, W/m.K

Ở bài thí nghiệm này, ta tiến hành thí nghiệm với ống truyền nhiệt, do vậy ta xem như là truyền nhiệt ở tường hình trụ 1 lớp nên công thức trên trở thành

L: Chiều dài ống, m.

KL: Hệ số truyền nhiệt dài, W/m.K

: Chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit, K

Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit (hiệu số nhiệt độ trung bình)

Hệ số truyền nhiệt dài lý thuyết K L

Trong đó : dng, dtr : Đường kính ngoài và trong của ống truyền nhiệt, m : Hệ

số dẫn nhiệt của ống, W/mK

rb : Nhiệt trở của lớp cáu

db : Đường kính của lớp cáu, m

Ở bài thí nghiệm này lớp cáu coi như không đáng kể, tức là rb/db → 0

Hệ số cấp nhiệt giữa vách ngăn và dòng lưu chất được tính theo chuẩn số Nusselt

Nu =

Trong đó :

Nu = A.Re m Pr n

Các hệ số A, n, m, là các hệ số thực nghiệm, tùy thuộc vào các yếu tố sau :

- Chế độ chảy của các dòng lưu chất

III. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

1. Sơ đồ nguyên lý thiết bị

a

Công tắctổng

B.Nồiđun nước nóng b Công tắc bơm

C.Bơm nước nóng c Công tắc điện trở đun nóng

D Lưu lượng kế d Đồng hồ hiển thị nhiệt độ

E TBTN kiểu chảy ngang

Kích thước Ống ngoài (mm)

Chiều dài (mm)

Chảy dọc Φ18/22 Φ30/34 1050

Chảy ngang Φ18/22 Φ30/34 1050

2. Các bước thực hiện thí nghiệm

Chuẩn bị thí nghiệm

1. Kiểm tra mực nước bên trong nồi đun

2. Kiểm tra nước dòng lạnh trong các ống

3. Mở công tắc tổng

4. Mở công tắc gia nhiệt nồi

Khảo sát quá trình truyền nhiệt trong ống chảy vuông góc

1. Đo lưu lượng dòng nóng

- Mở Van 4, Van 5

- Đóng Van 6

- Mở công tắc bơm nước nóng

- Chỉnh lưu lượng dòng nóng bằng Van 10

2. Đo lưu lượng dòng lạnh

- Nhấn nút N3 để đo nhiệt độ dòng nóng vào và ghi nhận tnv

- Nhấn nút N4 để đo nhiệt độ dòng nóng ra và ghi nhận tnr

- Nhấn nút L1 để đo nhiệt độ dòng lạnh vào và ghi nhận tlv

- Nhấn nút L2 để đo nhiệt độ dòng lạnh ra và ghi nhận tlr

Khảo sát quá trình truyền nhiệt trong ống chảy dọc

1. Đo lưu lượng dòng nóng

- Mở Van 4, Van 5

- Đóng Van 6

- Mở công tắc bơm nước nóng

- Chỉnh lưu lượng dòng nóng bằng Van 10

Đo lưu lượng dòng lạnh

- Nhấn nút N5 để đo nhiệt độ dòng nóng vào và ghi nhận tNV

- Nhấn nút N4 để đo nhiệt độ dòng nóng ra và ghi nhận tNR

- Nhấn nút L1 để đo nhiệt độ dòng lạnh vào và ghi nhận tLV

- Nhấn nút L2 để đo nhiệt độ dòng lạnh ra và ghi nhận tLR

Nhiệt độ dòng nóng Nhiệt độ dòng lạnh

tNV ( 0 C) tNR (

0,163 72 58 65 980,25 4190 9583,58

8

0,131 73 61 67 979,15 4190 6564,220,131 74 60 67 979,15 4190 7658,260,131 74 60 67 979,15 4190 7658,260,131 74 60 67 979,15 4190 7658,260,131 74 59 66,5 979,43 4190 8207,58

Tính suất lượng khối lượng của dòng lạnh

tLTB (0C)

ρL (kg/m3)

∆Q (w)

tNV ( 0 C)

tNR ( 0 C)

tLV ( 0 C)

tLR ( 0 C)

L (m)

∆tlog ( 0 C)

K*L (w/m độ)

8195,6

4 689,98 7505,66 71 59 39 44

1,05

23,33 28,178195,6

4 1104,43 7091,21 71 59 38 42 24,79 42,448878,6 1242,71 7635,90 72 59 38 41 25,68 46,09

8 1104,83 8456,75 72 58 38 40 25,53 41,219561,5

8 1381,03 8180,55 72 58 38 40 25,53 51,526586,6

8 689,79 5896,89 73 61 40 45 24,33 27,007684,4

6 1104,12 6580,34 74 60 39 43 25,68 40,957684,4

6 828,32 6856,14 74 60 39 41 26,55 29,717684,4

6 1104,43 6580,03 74 60 39 41 26,55 39,628233,3

5 690,39 7542,96 74 59 39 40 26,38 24,92

Tính diện tích tiết diện dòng nóng FN

Dòng nóng: ở đây tiết diện là hình tròn l = dtr=0,018m

Tính μN cho mỗi điểm nhiệt độ trung bình dòng nóng

Sử dụng phương pháp nội suy để tính μN , bảng thông số hóa lý của nước

Tương tự như cách trình bày ở phần trên, ta có

t =710C, t =590C vậy t =650C

Ta có µ sẽ tính toán theo phương pháp nội suy

WN (m/s)

tNV ( 0 C)

tNR ( 0 C)

tNTB ( 0 C)

ρN (kg/m 3 )

µN x 10 -3 (N.s/m 2 ) ReN

G’L = 2 lít/phút = 2.10-3 (m3/p)

Tính chuẩn số Reynol của dòng lạnh

tNV=71oC, tNR=59oC tLV=39oC, tLR= 44oC

Sử dụng phương pháp nội suy để tính μL , tra bảng thông số hóa lý của nước

Tương tự như cách trình bày ở phần trên, ta có

WL (m/s)

tLV ( 0 C)

tLR ( 0 C)

tLTB ( 0 C)

ρL (kg/m 3 )

µL x 10 -3 (N.s/m 2 ) ReL

PrN = CN * µN/λN

Tính chuẩn số Prandlt của dòng lạnh:

PrL = CL * µL/λL

Ta có λ sẽ tính toán theo phương pháp nội suy

tNTB ( 0 C)

CN (J/kg độ)

µN x 10 -3 (N.s/m 2 )

tLTB ( 0 C)

CL (J/kg độ)

µL x 10 -3 (N.s/m 2 )

α1 (w/m 2 Độ)

dtr, dng : đường kính trong và đường kính ngoài của ống truyền nhiệt (m)

λ: hệ số dẫn nhiệt của kim loại cấu tạo ống (w/m độ)

α1, α2 : hệ số cấp nhiệt của dòng nước nóng, dòng nước lạnh (w/m2.độ)

rb: hệ số trở nhiệt của cặn bẩn (m2.độ/w)

db : đường kính lớp bẩn (m)

Tính tương tự cho các thông số còn lại

Bảng Hệ số truyền nhiệt lý thuyết KL

α1(w/m 2 ) α2(w/m 2 ) dtr (m) dng (m) λinox

(w/m.độ)

KL (w/m độ)