www foodnk comTH KTTP full 6 bai

Thực hành Kỹ thuật thực phẩm Báo cáo thí nghiệm NHÓM – TỔ MHP: 210501003 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn SVTH: TRẦN CÔNG NAM October 19, 2011 Contents BÀI 1: LỌC KHUNG BẢN I Mục đích thí nghiệm II Cơ sở lý thuyết III Trang thiết bị, dụng cụ, hóa chất, nguyên liệu .3 IV Các bước tiến hành thí nghiệm V Lập cơng thức tính tốn VI Báo cáo thí nghiệm BÀI 2: KHẢO SÁT HỆ THỐNG GHÉP BƠM 10 I Mục đích 10 II Cơ sở lý thuyết 10 III Cách tiến hành thí nghiệm 14 IV Lập công thức tính tốn 15 V Kết thí nghiệm 16 VI Nhận xét bàn luận kết 27 BÀI 3: THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT ỐNG LỒNG ỐNG 28 I Trang thiết bị, dụng cụ thí nghiệm 28 II Tiến hành thí nghiệm 29 III Lập cơng thức tính tốn 30 IV Báo cáo thí nghiệm 30 V Bàn luận 34 BÀI 4: SẤY ĐỐI LƯU – IC106D 35 I Mục đích thí nghiệm 35 II Cơ sở lý thuyết 35 III Tiến hành thí nghiệm 36 IV Báo cáo thí nghiệm 36 V Bàn luận 40 BÀI 5: KHẢO SÁT CHẾ ĐỘ CỘT CHÊM (THÁP ĐỆM)-IC131D 42 I Mục đích thí nghiệm 42 II Phương pháp thí nghiệm 42 III Lập cơng thức tính toán 42 IV Báo cáo thí nghiệm 43 V Bàn luận 45 BÀI 6: MẠCH LƯU CHẤT – C6 MKLL 46 I Mục đích 46 II Cơ sở lý thuyết 46 III Các bước tiến hành thí nghiệm 47 IV Lập cơng thức tính tốn 47 V Báo cáo thí nghiệm 49 VI Bàn luận 54 Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 Bài 1: LỌC KHUNG BẢN I Mục đích thí nghiệm - Khảo sát q trình hoạt động máy lọc khung - Xác định vận tốc lọc trung bình, chu kỳ lọc suất lọc - Xác định hệ số lọc phương trình lọc, mối liên hệ động lực trình lọc suất máy lọc II Cơ sở lý thuyết Ngun tắc làm việc Mục đích q trình lọc phân riêng pha liên tục pha phân tán tồn hổn hợp Hai pha lỏng – khí; rắn – khí; rắn – lỏng hai pha lỏng không tan lẫn tồn hổn hợp Khái niệm: Lọc trình thực để phân riêng hỗn hợp nhờ vật ngăn xốp Một pha qua vật ngăn xốp pha giữ lại Vật ngăn dạng hạt: cát, đá, than; dạng sợi tơ nhân tạo, sợi bông, đay, gai; dạng lưới kim loại; dạng vật ngăn sứ xốp, thủy tinh xốp v.v Chênh lệch áp suất hai bên vách ngăn lọc gọi động lực trình lọc nghĩa là: P = P1 - P2 Động lực q trình lọc tạo ba cách sau: - Dùng áp lực cột chất lỏng (áp suất thủy tĩnh) - Dùng máy bơm hay máy nén đưa huyền phù vào(lọc áp suất) - Dùng bơm chân khơng (lọc chân khơng) Phương trình lọc 2.1 Tốc độ lọc yếu tố ảnh hưởng đến thời gian lọc Lượng nước lọc thu đơn vị diện tích bề mặt vách ngăn lọc đơn vị thời gian gọi tốc độ lọc W dV ,m/ s Fd (1.1) Trong đó: V – Thể tích nước lọc thu được, m3 F – Diện tích bề mặt vách lọc, m2  - thời gian lọc, s Quá trình lọc huyền phù phụ thuộc vào yếu tố sau: Tính chất huyền phù: độ nhớt, kích thước hình dạng pha phân tán; động lực trình lọc; trở lực bã vách GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 ngăn; diện tích bề mặt vách lọc Theo DAKSI, tốc độ lọc biểu diễn dạng phương trình sau W dV P  Fd  R  Rv b   (1.2) Trong đó:  - độ nhớt pha liên tục, Ns/m2 Rb = Pb – trở lực bã lọc (tổn thất áp suất qua lớp bã), 1/m Rv = Pv – trở lực vách lọc (tổn thất áp suất qua vách lọc), 1/m Gọi: r0 – trở lực riêng theo thể tích bã lọc (1/m2): trở lực bã dày 1m h0 – chiều dày lớp bã lọc, m X0  Vậy: Va - tỉ số thể tích bã ẩm thu lượng nước lọc V Rb  r0 h0  r0 Va V  r0 X F F (1.3) Thay (1.3) vào phương trình (1.2) ta được: dV  P.F d V     r0 X  Rv  F   (1.4) Khi nghiên cứu trình lọc, để đơn giản người ta tiến hành hai chế độ lọc với áp suất không đổi lọc với tốc độ lọc không đổi 2.2 Lọc với áp suất không đổi, P = const Gọi q = V/F – lượng nước lọc riêng: lượng nước lọc thu 1m2 bề mặt vách lọc, m3/m2 Từ phương trình (1.4), với điều kiện bã lọc vách lọc không chịu nén ép nghĩa là: r0= const Rv = const, biến đổi tích phân hai vế phương trình ta được: V .r0 X 0 F (  VdV  Rv dV )   F P.d Hay: .r0.X0.V2 + .Rv.F.V = 2.F2.P. Chia hai vế phương trình (1.6) cho .r0.X0/F2 ta GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn (1.5) (1.6) Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 2Rv V 2.P V       r0 X F .r0 X F  q2 + 2.C.q = K (1.7) Đây phương trình lọc với áp suất khơng đổi Trong đó: C  Rv 2.P ;K  số lọc, đặc trưng cho trình r0 X .r0 X lọc xác định Vi phân hai vế phương trình (1.7) theo dq ta được: 2q  2C  k  d dq d 2C  q  dq K K (1.8)   q đường thẳng có hệ q số góc 2/K tung độ gốc 2C/K Như làm thí nghiệm lọc, dựng đồ thị mối quan hệ hai đại lượng này, quan hệ đường thẳng kết luận trình lọc với áp lực không đổi đồng thời ta xác định số lọc C K Từ phương trình (1.8) ta nhận thấy: mối quan hệ 2.3 Lọc với tốc độ lọc không đổi (w=const) Do tốc độ lọc khơng đổi nên biến thiên thể tích nước lọc đơn vị thời gian số Do phương trình (1.4) viết dạng W V P  V F      r0 X  Rv  F   (1.9) Nhận thấy rằng: P = Pb + Pv = .r0.X0.w2. + Rv.w Vậy: P = A. + B; (A=.r0.X0.w2; B=Rv.w); A, B số Nghĩa động lực q trình lọc biến thiên tuyến tính treo thời gian III Trang thiết bị, dụng cụ, hóa chất, nguyên liệu Thiết bị lọc thiết kế chế tạo nhiều dạng, nhiều kiểu khác để phù hợp với điều kiện cụ thể riêng biệt Theo theo cách thức hoạt động, người ta chia ra: thiết bị lọc gián đoạn thiết bị lọc liên tục Trong ta tiến hành với máy lọc khung Sơ đồ nguyên lý hoạt động: GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 Sơ đồ nguyên lý hoạt động máy lọc khung Máy lọc khung có cấu tạo gồm phận sau: Bồn chứa nguyên liệu, bơm tạo áp lực cho chất lỏng, khung lọc, van điều chỉnh, lưu lượng kế áp kế đo áp suất trước sau khung lọc Máy lọc gồm dãy khung kích thước xếp liền khung đỡ, khung có ngăn xốp thực phân riêng Bản gọi cố định, cuối di động Ép chặt khung cấu vít đai ốc thực tay quay Huyền phù đưa vào khung van V3, nước thu theo đường van V4, bã lọc bị giữ lại ngăn xốp Trên bề mặt người ta xẻ rãnh thẳng đứng song song với hai rãnh nằm ngang hai đầu Rãnh nằm ngang bên có thơng với van tháo nước lọc nước rửa Khung rỗng tạo thành phòng lọc để chứa cặn Nguyên liệu thí nghiệm: Huyền phù IV Các bước tiến hành thí nghiệm Tiến hành thí nghiệm với áp suất lọc khơng đổi Các bước tiến hành thí nghiệm: Kiểm tra tổng quát thiết bị, cho huyền phù vào bể chứa nguyên liệu, lắp vách ngăn lọc vào khung ép chặt khung tay quay Kiểm tra nguồn điện, khóa van v2, v6; mở hồn tồn van v1, v4; mở ¼ van v3, bật cơng tắc bơm Thay đổi áp suất áp kế P1 cách điều chỉnh van số 3, đọc giá trị áp suất áp kế P1, P2 thời gian thu thể tích nước lọc cố định Dừng máy, tháo ngăn lọc, rữa bã đồng thời đo thời gian rữa bã thời GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 gian thao tác phụ để xác định chu kỳ lọc Tiến hành thí nghiệm với tốc độ lọc khơng đổi Các bước tiến hành thí nghiệm: Kiểm tra tổng quát thiết bị, cho huyền phù vào bể chứa nguyên liệu, lắp vách ngăn lọc vào khung ép chặt khung, tay quay Kiểm tra nguồn điện, khóa van v2, v6; mở hồn tồn van v1, v4; mở van v3, bật công tắc bơm Điều chỉnh van v4 cho lưu lượng không đổi giá trị định, đọc giá trị áp suất áp kế P1, P2 thời điểm khác Dừng máy, tháo ngăn lọc, rữa bã Lặp lại thí nghiệm hai lần với lưu lượng tương ứng Q1, Q2 V Lập cơng thức tính tốn  Xác định lượng nước lọc riêng: q = V/F, m3/m2  Tính vận tốc lọc lưu lượng chia cho tổng diện tích bề mặt vách lọc  Dùng phương pháp bình phương cực tiểu để tìm phương trình cho đồ thị dạng: Y = A*x + B VI Báo cáo thí nghiệm Kết đo Bảng Lọc với áp suất không đổi STT 5 Áp suất lọc 0.5 bar 1.0 bar Bảng Lọc với tốc độ không đổi GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thể tíc lọc(lít) 10 10 Thời gian lọc(s) 39 125 220 316 409 12 24 37 48 61 Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 Lưu lượng STT 10 P1 1.4 1.3 1.3 1.2 0.9 1.1 1.4 1.4 1.3 1.3 300 l/ph 200l/ph P2 1.1 0.9 0.9 0.9 0.5 1.1 1.1 1.1 1.0 1.1 Xử lý số liệu Xác định số vách ngăn xốp sử dụng q trình làm thí nghiệm, đo kích thướt vách ngăn xốp để xác định diện tích bề mặt vách ngăn lọc: Trong thí nghiệm có sử dụng 10 vách ngăn, kích thướt đo 200x200mm Vậy diện tích bề mặt vách ngăn lọc F = 0.2x0.2x10 = 0.4 m2 Xác định lượng nước lọc riêng q = V/F, m3/m2 Xác định biến thiên thời gian dτi Xác định biến thiên lượng nước lọc riêng: dqi, suy tỷ số dτi/dqi Kết xử lý số liệu (chung cho hai điều kiện áp suất) V(m3) τ (s) q(m3/m2) Δτ ∆q Δτ/Δq 0.002 39 0.005 39 0.005 7800 0.004 125 0.010 86 0.005 17200 0.006 220 0.015 95 0.005 19000 0.008 316 0.020 96 0.005 19200 0.010 409 0.025 93 0.005 18600 0.002 12 0.005 12 0.005 2400 0.004 24 0.010 12 0.005 2400 0.006 37 0.015 13 0.005 2600 0.008 48 0.020 11 0.005 2200 0.010 61 0.025 13 0.005 2600 STT 3 Áp suất lọc 0.5 bar 1.0 bar Vẽ đồ thị mối liên hệ Δτ/Δq – Δτ, theo lý thuyết đồ thị đường thẳng Dạng đường thẳng: Y = AX + B (A = 2/K; B = 2C/K) GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 Đồ thị Δτ/Δq – Δτ điều kiện áp suất lọc khơng đổi 0.5 bar Dựa vào đồ thị ta tính số lọc C K, sau viết phương trình lọc áp suất khơng đổi Đồ thị có dạng Y = 200X, suy C = K = 0.01; ta viết phương trình lọc với áp suất không đổi là: q2 = 0.01τ Tương tự, tiến hành thí nghiệm với áp suất lọc 1.0 bar ta có đồ thị kết quả: Đồ thị Δτ/Δq – Δτ điều kiện áp suất lọc khơng đổi 1.0 bar Đồ thị có dạng Y = 200X, suy C = K = 0.01; ta viết phương trình lọc GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 với áp suất không đổi q2 = 0.01τ Bảng Kết xử lý số liệu (chung cho hai điều kiện lưu lượng lọc) STT Q (lít/s) w (m3/m2.s) P1 (bar) P2 (bar) 1.1 1.3 1.4 1.5 0.8 0.9 1.1 1.2 1.3 1 0.9 0.9 0.8 0.8 0.8 0.7 0.7 0.7 0.0125 0.01 10 ∆P=P1-P2 (bar) τ (s) 30 0.1 60 0.4 90 0.5 120 0.7 150 30 0.1 60 0.4 90 0.5 120 0.6 150 Vẽ đồ thị quan hệ biến thiên áp suất thời gian P - ; P = A. + B; (A=.r0.X0.w2; B=Rv.w) Đồ thị Quan hệ biến thiên áp suất theo thời gian tốc độ 0.0125(m3/s) Theo lý thuyết A B số, dựa vào đồ thị xác định số A, B, viết lại phương trình lọc với tốc độ lọc khơng đổi Dựa vào Đồ thị trên, ta tìm được: A = 0.006 B = -0.2 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 𝑿 Đường cong sấy 180.00 160.00 140.00 120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 1000 2000 3000 4000 𝝉 5000 6000 7000 8000 Đồ thị Đường cong sấy nhiệt độ 400C V Bàn luận Nhận xét đường cong sấy đường cong tốc độ sấy Giải thích Đường cong sấy đường biễu diễn quan hệ độ ẩm vật liệu với thời gian sấy t Đường cong tốc độ sấy đường biểu diễn quan hệ tốc độ sấy độ ẩm vật liệu Qua biểu đồ đường cong sấy đường cong tốc độ sấy, ta thấy: 40 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011  Giai đoạn đốt nóng vật liệu: nhiệt độ vật liệu tăng lên đến nhiệt độ bầu ướt tương ứng với trạng thái khơng khí lúc sấy, độ ẩm vật liệu thay đổi không đáng kể, tốc độ sấy tăng nhanh đến nhiệt độ cực đại  Giai đoạn đẳng tốc: độ ẩm vật liệu giảm nhanh đặn theo đường thẳng  Giai đoạn giảm tốc: tốc độ sấy giảm dần đều, nhiệt độ vật liệu tăng dần, độ ẩm giảm dần đến độ ẩm cân bằng, mức độ giảm chậm Cho biết số ứng dụng trình sấy thực tế Trong thực tế, đặc biệt ngành cơng nghệ hóa chất cơng nghệ thực phẩm q trình sấy quan trọng Bên cạnh đó, cơng nghệ nghiên cứu sấy thao tác khơng thể thiếu để khử trùng dụng cụ, sấy dùng để sấy khô rau quả, thực phẩm, giảm khối lượng để dễ dàng vận chuyển bảo quản, tăng độ bền cho đồ gốm, sứ Sấy để tách nước khỏi nguyên liệu, để giảm hoạt độ nước nhằm bảo quản sản phẩm, dùng để chuẩn bị cho trình than hóa, tro hóa Nêu cố gặp phải q trình vận hành phương pháp khắc phục Nhiệt độ phụ thuộc vào độ ẩm môi trường dẫn đến nhiệt độ lúc tăng lúc giảm Do ảnh hưởng tầng sấy bị lung lay làm cho thành sấy va chạm vào lòng thành sấy làm cho khối lượng vật liệu thay đổi, ảnh hưởng đến hiệu quả, nên khắc phục hạn chế tối đa va chạm Trong trình sấy, ba phút đo khối lượng , vật liệu sấy tiếp tục sấy Trong trình đo dẫn đến sai số thời gian đo khơng xác Đánh giá khác nhiệt lượng cần gia nhiệt trình sấy lý thuyết sấy thực tế So với thực tế ta bỏ qua giai đoạn đun nóng nhỏ nên lượng nhiệt so với lý thuyết có sai lệch Trong trình sấy ta nhân thấy nhiệt độ tăng tốc độ sấy tăng theo thời gian giảm xuống, tốc độ dịng khí cố định nên không ảnh hưởng Đánh giá khác hàm nhiệt khơng khí sau khỏi thiết bị trình sấy lý thuyết thực tế Giải thích Hàm nhiệt tương đối giống lý thuyết khơng hồn tồn giống lý thuyết q trình sấy thực tế trường hợp có yếu tố gây sai số khác Để tiện cho q trình tính tốn ta xem giá trị nhận gần liên tục Nêu nguyên nhân tạo nên khác biệt trình sấy lý thuyết sấy thực tế Nguyên nhân tạo nên khác biệt trình sấy lý thuyết sấy thực tế trình sấy lý thuyết xem nhiệt lượng bổ sung trình sấy với nhiệt lượng tổn thất trình sấy Trong trình sấy thực tế nhiệt lượng bổ sung khác nhiệt lượng tổn thất 41 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 Bài 5: KHẢO SÁT CHẾ ĐỘ CỘT CHÊM (THÁP ĐỆM)-IC131D I Mục đích thí nghiệm Khảo sát đặc tính động lực học lưu chất khả hoạt động tháp đệm cách xác định: Ảnh hưởng vận tốc khí lỏng lên độ giảm áp suất dịng khí qua cột Sự biến đổi hệ số ma sát fck cột theo chuẩn số Reynolds Rec dịng khí suy hệ thức thực nghiệm Sự biến đổi thừa số  liên hệ độ giảm áp dịng khí cột khơ cột ướt với vận tốc dòng lỏng II Phương pháp thí nghiệm 2.1 Các bước tiến hành thí nghiệm + Mở van nguồn nước cho nước vào bình chứa (khố van 11) + Mở hồn tồn van 14, van 6, khoá van + Mở bơm lỏng đến nước qua van chảy ngược vào bình chứa ngừng bơm khố van hồn tồn + Khố van 23, mở van 22, sau mở máy nén để lượng khí vào tháp nhằm thổi hết lượng nước đọng khe vật đệm Sau khoảng thời gian phút, chuẩn bị làm thí nghiệm cột khô Đo độ giảm áp cột khơ + Khố dần van 22 để thay đổi lượng khí qua cột Ứng với giá trị lưu lượng khí đọc giá trị ΔPck áp kế chữ “U” áp kế thuỷ ngân 16 Lưu ý điều chỉnh lưu lượng từ mức cao xuống thấp để đảm bảo điều kiện làm việc máy nén + Sau tiến hành cột khô tắt máy nén Đo độ giảm áp dịng khí cột ướt + Mở van 13, van (kiểm tra van điều kiện khoá) + Bật bơm lỏng, điều chỉnh van 14 để giữ lưu lượng lỏng không đổi qua lưu lượng kế vào cột ứng với giá trị bảng số liệu + Mở van 22, mở máy nén để đưa khơng khí vào tháp + Khố dần van 22 thay đổi lưu lượng khí G tương ứng với giá trị G đo cột khô đọc ΔPcư áp kế chữ U tương tự làm thí nghiệm cột khô + Lặp lại giá trị khác L Lưu ý: giá trị lỏng lớn xảy tượng ngập lụt tiến hành ngừng máy cách tắt máy nén + Sau làm xong thí nghiệm ngừng máy tắt bơm, máy nén mở van xả hết chất lỏng lại tháp ngồi III Lập cơng thức tính tốn Đổi đơn vị G, (m3/h) sang G, (kg/s.m2): 42 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 (kg/s.m2) = nước kg/m3 Trong A : tiết diện tháp A tính sau: Trong : độ rỗng hay độ xốp (khơng thứ ngun) IV Báo cáo thí nghiệm 4.1 Kết Thí nghiệm 1: Cột khô STT G, (m3/h) 0.5 0.8 1.2 1.6 1.8 2.4 ∆Pck 17.7 28.4 51.0 81.4 122.6 183.4 Thí nghiệm 2: Cột ướt L(l/ph) STT G (m3/h) 0.5 0.8 1.2 1.6 1.8 2.4 1.67 19.6 29.4 52.0 80.4 120.6 181.4 2.50 20.6 29.4 49.0 76.5 117.7 177.5 3.33 ∆Pcư 18.6 29.4 49.0 75.5 112.8 171.6 4.17 19.6 29.4 46.1 73.5 113.7 170.6 5.00 18.6 26.6 32.8 68.6 108.8 173.6 4.2 Xử lý kết 4.2.1 Xác định đại lượng Tính tốn đại lượng trình bày bảng sau: Thí nghiệm 1: STT G, (kg/s.m2) 0.07 0.11 logG -1.15 ∆Pck/Z, Pa/m log(∆Pck/Z) Reck fck 11.06 1.04 42.34 3.31 -0.95 17.75 1.25 67.75 1.64 43 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 0.17 -0.77 31.88 1.50 101.62 1.51 0.23 -0.65 50.88 1.71 135.50 1.42 0.25 -0.60 76.63 1.88 152.43 1.39 0.34 -0.47 114.63 2.06 203.24 1.31 Thí nghiệm 2: L(l/ph) STT Recư 42.34 67.75 101.62 135.50 152.43 203.24 L(l/ph) STT logG -1.15 -0.95 -0.77 -0.65 -0.60 -0.47 4.2.2 Đồ thị 1.67 2.50 3.66 1.69 1.54 1.41 1.37 1.30 3.85 1.69 1.45 1.34 1.33 1.27 1.67 2.50 1.09 1.26 1.51 1.70 1.88 2.05 1.11 1.26 1.49 1.68 1.87 2.05 44 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn 3.33 fcư 3.47 1.69 1.45 1.32 1.28 1.23 3.33 log(∆Pcư/Z) 1.07 1.26 1.49 1.67 1.85 2.03 4.17 5.00 3.66 1.69 1.36 1.29 1.29 1.22 3.47 1.53 0.97 1.20 1.23 1.24 4.17 5.00 1.09 1.26 1.46 1.66 1.85 2.03 1.07 1.22 1.31 1.63 1.83 2.04 Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 Đồ thị Log ∆P/Z - Log G 2.5 Series1 Log ∆P/Z 1.5 Series2 Series3 Series4 Series5 Series6 0.5 -1.4 -1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 Log G V Bàn luận Đối với cột khô: Kết cho ta thấy, lưu lượng khối lượng G tăng độ giảm áp tăng theo Và gia tăng thực tế gần với lũy thừa từ 1.8 đến c vận tốc dịng khí Vì khơng có dịng lỏng dịng khí chuyển động khonagr trống dễ dàng vận tốc tăng dần Đối với cột ướt: Khi có dịng lỏng chảy ngược chiều khoảng trống bị thu hẹp lại, dịng khí di chuyển khó khăn phần thể tích dịng lỏng chiếm Lúc độ giảm áp tăng nhanh theo tốc độ khối lượng dòng khí lỏng Sẽ xảy tượng ngập lụt trtường hợp có đảo pha liên tục, từ pha khí (liên tục) – Lỏng (phân tán) thành pha khí (phân tán) – logr (liên tục) ngược lại Lúc độ giảm áp tăng nhanh Do cần làm việc điểm xảy ngập lụt bơm Thường hai yếu tố ảnh hưởng đến độ giảm áp cột khô cột ướt vận tốc dòng lưu lượng khối lượng dòng 45 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 Bài 6: MẠCH LƯU CHẤT – C6 MKLL I Mục đích Tìm hiểu dạng tổn thất áp suất xảy ống dẫn dòng chất lỏng không nén chảy qua ống, loại khớp nối, van hay thiết bị đo dùng mạng ống Xác định ma sát chất lỏng với thành ống trơn Xác định trở lực cục Đo lưu lượng phương pháp chênh áp biến thiên II Cơ sở lý thuyết Theo nghiên cứu có hai chế độ chuyển động chất lỏng ống dẫn 1/ Chế độ chảy tầng với vận tốc nhỏ, trở lực ống dẫn tỉ lệ tuyến tính với vận tốc dịng chảy ống: h ~ w 2/ Chế độ chảy rối với vận tốc lớn, trở lực ống dẫn tỉ lệ với vận tốc dòng chảy theo dạng lũy thừa - Chế độ chảy chuyển tiếp chảy tầng chảy rối gọi chảy độ - Có hai loại trở lực đường ống dịng chất lỏng chống đầy ống chuyển động ống dẫn: trở lực ma sát trở lực cục Trở lực ma sát Trở lực ma sát kí hiệu hms tính theo cơng thức sau: Trong : hệ số ma sát L : Chiều dài ống dẫn, m D : Đường kính ống dẫn, m w : vận tốc chuyển động dòng lưu chất, m/s Để xác định chế độ chảy chất lỏng ta dựa vào chuẩn số Reynolds Re   w.d td  Trong đó: ρ : khối lượng riêng lưu chất (kg/m3) µ : độ nhớt động lực học lưu chất (kg/ms) dtd : đường kính tương đương (m) Reynolds chứng minh nếu:  Re < 2320 : lưu chất chảy tầng  Re = 2320 ÷ 10.000 : lưu chất chảy độ  Re > 10.000 : lưu chất chảy xoáy 46 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 Để xác định hệ số ma sát ta dựa vào giản đồ Moody, hệ số ma sát thay đổi phụ thuộc vào vật liệu chế tạo ống độ nhám cuẩ ống dẫn Trở lực cục Là trở lực chất lỏng thay đổi hướng chuyển động, thay đổi vận tốc thay đổi hình dáng tiết diện ống dẫn như: đột thu, đột mở, chỗ cong, van, co, khớp nối… Trở lực cục ký hiệu : hcb (m) w2 hcb   i 2g i đó: ζi : hệ số trở lực cục Đo lưu lượng theo nguyên tắc chênh áp biến thiên Màng chắn Ventury hai dụng cụ đo lưu lượng dựa vào nguyên tắc dòng lưu chất qua tiết diện thu hẹp đột ngột xuất độ chênh áp suất trước sau tiết diện thu hẹp Ống Pitto Dùng ống Pitto ta đo áp suất tồn phần áp suất tĩnh, từ xác định áp suất động: √ Các bước tiến hành thí nghiệm Suy ra: III Xác định tổn thất ma sát chất lỏng với thành ống trơn Xác định trở lực cục Xác định ma sát chất lỏng chảy qua ống thành nhám Xác định lưu lượng dòng chảy qua ống màng chắn, ống Ventury ống Pitto IV Lập công thức tính tốn Bảng 1: xác định tổn thất ma sát chất lỏng với thành ống trơn Tính vận tốc dòng chảy: QV  V A ↔ V QV (m / s) A Tính chuẩn số Re: Re  v. d 0 47 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 Vì tất Re> 10000 nên hệ số ma sát tính theo công thức:  1,8 log Re 1,642 Tổn thất áp suất tính theo cơng thức: H ms L.v   D.2 g Bảng 2: xác định trở lực cục Vận tốc dòng chảy: v Qv A Cơng thức tính áp suất động ta dựa vào công thức: v2 Hv  2.g H cb  H  H v  → H cb 2.g v2 Bảng 3: Tổn thất ma sát chất lỏng với thành nhám Cơng thức tính vận tốc tương tự v Qv A Chuẩn số Re: Re  v d 0 Vì tất Re > 10000 nên hệ số ma sát tính theo cơng thức:  1,8 log Re 1,642 Tổn thất áp suất lý thuyết: L.v H ms   48 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn D.2 g Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 Bảng 4: Xác định lưu lượng dòng chảy qua ống màng chắn,Ventury Đối với màng chắn ống ventuary ta tính đến tổn thất cục bộ: qua tham khảo tài liệu ta lấy ε=3,77 Vì ta có tỉ số: f1  0,5 f2 Trong đó: f1,f2: diện tích ướt đầu vào đầu màng chắn ống ventuary: H cb Ta có: Vậy: V v2  v  2.g H cb 2.g  , (m / s ) Q  v A(m3 / s) Báo cáo thí nghiệm Kết thí nghiệm  Xác định tổn thất chất lỏng với thành ống trơn STT 5 5 Đ.kính ống (mm) Thể tích (l) T.gian (s) Lưu lượng (m3/s) Tổn thất áp suất (thực tế) (mH2O) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 1 1 19.53 19.62 20.92 21.84 62.00 29.34 26.73 27.09 26.46 61.00 34.56 35.01 36.90 45.18 103.00 13.99 14.35 14.49 14.76 17.95 0.000512 0.000510 0.000478 0.000458 0.000161 0.000341 0.000374 0.000369 0.000378 0.000164 0.000289 0.000286 0.000271 0.000221 0.000097 0.000071 0.000070 0.000069 0.000068 0.000056 8.19 8.49 9.41 12.11 23.32 6.75 6.95 7.12 8.28 12.11 14.96 15.07 16.13 18.62 10.53 22.01 22.05 22.33 22.11 17.67 17.2 10.9 7.7 4.5  Xác định trở lực cục 49 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 STT 5 5 5 Vị trí Van 20 Van 21 Đột thu Đột mở 16 Nối T13 Co 900 Thể tích (l) Thời gian (s) Lưu lượng (m3/s) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 22.31 23.04 23.94 24.57 24.66 19.50 20.11 20.61 21.00 25.15 34.92 34.92 35.10 35.15 36.49 33.87 34.69 35.64 35.91 36.00 19.74 20.38 20.65 21.06 22.50 22.36 22.45 22.77 22.86 22.95 0.000448 0.000434 0.000418 0.000407 0.000406 0.000513 0.000497 0.000485 0.000476 0.000398 0.000286 0.000286 0.000285 0.000284 0.000274 0.000295 0.000288 0.000281 0.000278 0.000278 0.000507 0.000491 0.000484 0.000475 0.000444 0.000447 0.000445 0.000439 0.000437 0.000436 Đ.kính ống (mm) 17.2 17.2 17.2 7.7 17.2 17.2 Tổn thất áp suất (thực tế) (mH2O) 2.62 2.94 2.13 2.41 2.87 2.64 2.73 2.78 3.32 13.64 18.06 18.09 18.19 17.94 17.20 3.48 3.51 3.44 3.09 1.84 3.97 3.17 3.31 4.15 6.56 2.21 2.24 2.31 2.35 2.40  Xác định ma sát chất lỏng chảy qua ống thành nhám STT Đ.kính ống Thể tích (l) Thời gian (s) Lưu lượng (m3/s) Tổn thất áp suất (thực tế) (mH2O) 17.2 10 10 10 10 20.56 20.56 20.97 21.35 0.000486 0.000486 0.000477 0.000468 6.13 5.89 5.92 6.21 50 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 10 21.70 0.000461 6.83  Xác định lưu lượng dòng chảy qua ống màng chắn, Ventury ống Pitto STT Thể tích (l) Thời gian (s) Lưu lượng (m3/s) Tổn thất áp suất (mH2O) Màn chắn 10 19.80 0.000505 0.71 10 19.84 0.000504 0.63 10 19.93 0.000502 0.65 10 20.29 0.000493 0.35 10 21.37 0.000468 2.71 Ventury (cùng điều kiện lưu lượng) 10 19.80 0.000505 0.47 10 19.98 0.000501 0.44 10 20.20 0.000495 0.11 10 20.29 0.000493 0.76 10 21.15 0.000473 3.78 Ống Pito (cùng điều kiện lưu lượng) 10 19.62 0.000510 0.47 10 19.98 0.000501 0.63 10 20.00 0.000500 0.33 10 20.52 0.000487 0.57 10 22.18 0.000451 2.59 5 Chênh lệch áp suất (mH2O) 0.11 0.66 0.55 0.01 2.54 0.09 0.07 0.20 1.37 3.98 0.61 0.76 0.56 0.44 2.58 Xử lý số liệu Bảng 1: Tổn thất ma sát chất lỏng với thành ống trơn STT Đ.kính ống (mm) 17.2 10.9 Thể tích (l) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 51 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn T.gian (s) Lưu lượng(m3/s) Tổn thất áp suất (thực tế) (mH2O) 19.53 19.62 20.92 21.84 62.00 29.34 26.73 27.09 26.46 0.000512 0.000510 0.000478 0.000458 0.000161 0.000341 0.000374 0.000369 0.000378 8.19 8.49 9.41 12.11 23.32 6.75 6.95 7.12 8.28 Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 5 10 10 10 10 10 10 1 1 7.7 4.5 61.00 34.56 35.01 36.90 45.18 103.00 13.99 14.35 14.49 14.76 17.95 0.000164 0.000289 0.000286 0.000271 0.000221 0.000097 0.000071 0.000070 0.000069 0.000068 0.000056 12.11 14.96 15.07 16.13 18.62 10.53 22.01 22.05 22.33 22.11 17.67 Bảng 2: Trở lực cục STT 5 5 Vị trí Đ.kính ống (mm) Van 20 17.2 Van 21 17.2 Đột thu 17.2 Đột mở 16 7.7 Nối T13 17.2 Co 900 17.2 Vận tốc dòng chảy (m/s) Áp suất động (mH2O) Hệ số trở lực cục 1.93 1.87 1.80 1.75 1.75 2.21 2.14 2.09 2.05 1.71 1.23 1.23 1.23 1.23 1.18 6.34 6.19 6.03 5.98 5.97 2.18 2.11 2.09 2.04 1.91 1.93 0.19 0.18 0.16 0.16 0.16 0.25 0.23 0.22 0.21 0.15 0.08 0.08 0.08 0.08 0.07 2.05 1.96 1.85 1.82 1.82 0.24 0.23 0.22 0.21 0.19 0.19 13.7991564 16.5144603 12.9175455 15.3949917 18.4680119 10.6224637 11.6825835 12.4954783 15.4927594 91.2940457 233.03348 233.420579 237.136844 234.544472 242.341771 1.69672264 1.79521692 1.85709898 1.69352069 1.01350067 16.3695563 13.9322008 14.9355153 19.4767699 35.1415554 11.6919776 52 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Tổn thất áp suất (Thực tế ) (mH2O) 2.62 2.94 2.13 2.41 2.87 2.64 2.73 2.78 3.32 13.64 18.06 18.09 18.19 17.94 17.20 3.48 3.51 3.44 3.09 1.84 3.97 3.17 3.31 4.15 6.56 2.21 Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 1.92 1.89 1.88 1.88 0.19 0.18 0.18 0.18 11.9462834 12.6733125 12.9948843 13.3760759 2.24 2.31 2.35 2.40 Bảng 3: Tổn thất ma sát chất lỏng chảy qua ống thành nhám Vận tốc dòng chảy (m/s) Hệ số ma sát Tổn thất áp suất (thực tế) (mH2O) Tổn thất áp suất (lý thuyết) (mH2O) Re 2.0944 23714.9 0.026 6.13 53.3847 2.0944 23714.9 0.026 5.89 53.3847 2.0534 23251.2 0.026 5.92 53.3847 2.0169 22837.4 0.026 6.21 53.3847 1.9843 22469 0.026 6.83 53.3847 STT Đ.kính ống 17.2 Bảng 4: Lưu lượng dịng chảy qua ống màng chắn Ventury ống Pitto STT 5 Lưu Tổn Chênh lượng thất áp lệch áp lý suất suất thuyết (mH2O) (mH2O) (m /s) Màng chắn 0.000505 0.00050 0.71 0.11 0.000504 0.00049 0.63 0.66 0.000502 0.00049 0.65 0.55 0.000493 0.00048 0.35 0.01 0.000468 0.00046 2.71 2.54 Ventury 0.000505 0.00031 0.47 0.09 0.000501 0.00031 0.44 0.07 0.000495 0.00031 0.11 0.2 0.000493 0.00031 0.76 1.37 0.000473 0.00029 3.78 3.98 Pitto 0.000510 0.00051 0.47 0.61 0.000501 0.00050 0.63 0.76 Lưu lượng thực tế (m3/s) 53 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 0.000500 0.00050 0.000487 0.00048 0.000451 0.00045 0.33 0.57 2.59 0.56 0.44 2.58 VI Bàn luận Qua kết thí nghiệm ta thấy, tổn thất áp suất lớn mà tiết diện ống nhỏ, lúc chất lỏng chiếm đầy ống tối đa trở lực ma sát gây cúng lớn nhiều Đáng ý là, trường hợp chất lỏng chảy qua chỗ đột thu tổn thất áp suất tăng lên đáng kể, lúc này, tiết diện ống bất ngờ bị thu hẹp 54 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn