Huong dan thi nghiem QTTB

Bài 1: Xác định độ nhớt chất lỏng, trạng thái không khí ẩm, hệ số phân bố I- XÁC ĐỊNH ĐỘ NHỚT CỦA CHẤT LỎNG 1) Lý thuyết Khi chất lỏng chuyển động tạo trình trượt lớp chất lỏng giống tượng ma sát, có lực ma sát lòng lớp chất lỏng Lực ma sát gây sức cản chất lỏng chuyển động tương đối phần tử chất lỏng Tính chất chất lỏng thực gọi độ nhớt Nội ma sát: Giả sử lớp A chuyển động với vận tốc w, lớp B chuyển động với vận tốc w+dw, hai lớp chuyển động song song khoảng cách hai lớp dn Khi đó: S = µ.F., N S – lực ma sát bên chất lỏng, N F-diện tích mặt tiếp xúc lớp chất lỏng, m2 – gradient vận tốc µ- hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào tính chất chất lỏng, gọi độ nhớt động lực học µ = , N.s/m2 Ngoài thứ nguyên độ nhớt động lực học tính theo đại lượng sau kg/m.s, Poa (P), centipoa (cP) 1P =100cP =0,1 N.s/m2 =0,0102 kp.s/m2 Nếu lập tỷ số độ nhớt động lực học khối lượng riêng chất lỏng gọi hệ số độ nhớt động học hay độ nhớt động học, ký hiệu � � = , m2/s Đơn vị đo độ nhớt động học stôc (St) Thí nghiệm QTTB-Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page 1 St =1 cm2/s = 100 cSt (centistôc) Có nhiều phương pháp đo độ nhớt, sau giới thiệu phương pháp đo độ nhớt nhớt kế mao quản Ứng với chất lỏng có độ nhớt khác phải có nhớt kế có giới hạn đo phù hợp 2) Tiến hành thí nghiệm lấy số liệu Phương pháp theo tiêu chuẩn ASTM D 445 nhằm xác định độ nhớt động học sản phẩm dầu mỏ đục, cách đo thời gian để thể tích chất lỏng xác định chảy qua mao quản thủy tinh tác dụng trọng lực Độ nhớt động học kết tính từ tích số thời gian chảy số nhớt kế -Nhớt kế mao quản -Bể điều nhiệt -Nhiệt kế xác -Đồng hồ bấm giây -Giữ nhiệt độ bể điều nhiệt ổn định theo yêu cầu nhiệt độ thí nghiệm -Nhớt kế phải rửa sạch, khô thang đo phù hợp với chất lỏng cần xác định độ nhớt, loại có mao quản rộng dung cho chất lỏng độ nhớt lớn ngược lại Nhớt kế thích hợp phải có thời gian chảy >= 200 giây -Nạp chất lỏng vào nhớt kế với thể thích thích hợp (tùy theo loại nhớt kế) -Nhớt kế nạp phải giữ bể điều nhiệt khoảng 30 phút để đảm bảo nhiệt độ chất lỏng cần tiến hành đo, chỉnh lại chất lỏng nhớt kế cần thiết Nếu đo độ nhớt nhiệt độ phòng không cần đưa vào bể điều nhiệt -Dùng bóp cao su tạo lực hút hay đẩy cho mực chất lỏng mao quản lên cao mực dánh dấu thứ khoảng mm Để chất lỏng chảy tự dung đồng hồ bấm giây xác định thời gian chất lỏng chảy từ mực đánh dấu thứ đến mực đánh dấu thứ Thí nghiệm QTTB-Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page -Lập lại thí nghiệm cho kết sai số hai lần không 0,2 % -Thường tiến hành lần đo thời gian lấy giá trị trung bình t = (s) -Xác định độ nhớt mẫu nhiệt độ phòng, 400C, 1000C -Đối với nhớt kế loại 1: � = C.t (cSt) C- số nhớt kế, cSt/s -Đối với nhớt kế loại 2: Đoạn trên: �1= C1.t1, cSt Đoạn dưới: �2= C2.t2, cSt �= - C1, C2 số nhớt kế đoạn dưới, cP/s Từ độ nhớt động học 400C 1000C tính số độ nhớt theo công thức Pavơlôp: K= = const Trong đó: T1, T2 – Nhiệt độ mà chất lỏng A có độ nhớt µ1, µ2 - Nhiệt độ chất lỏng tiêu chuẩn có độ nhớt µ1, µ2 - Như để tính độ nhớt chất lỏng A nhiệt độ T3, ta cần xác định độ nhớt chất lỏng tiêu chuẩn nhiệt độ �3 K= �3 = + Tài liệu tham khảo: 1) Các trình thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm; tập 1: trình thủy lực, bơm, quạt, máy nén; nhà xuất khoa học kỹ thuật 2002; tác giả Nguyễn Bin 2) Thủy lực đại cương, GS.TSKH Trần Văn Đắc, Nhà xuất giáo dục 2004 Thí nghiệm QTTB-Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page II- XÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI CỦA KHÔNG KHÍ ẨM Mục Đích Thí nghiệm QTTB-Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page Bài thí nghiệm giúp sinh viên biết cách xác định trạng thái không khí ẩm thông qua việc đo nhiệt độ bầu khô bầu ướt không khí Ý nghĩa Đây thí nghiệm có ứng dụng quan trọng thực tế Khi tính toán trình sấy cần biết nhiệt độ điểm sương giới hạn trình làm lạnh hỗn hợp không khí ẩm điều kiện x = const Biết nhiệt độ điểm sương để chọn nhiệt độ cuối trình sấy phải lớn nhiệt độ điểm sương để tránh ngưng tụ bề mặt vật liệu sấy Trong dự báo thời tiết người ta dùng phương pháp để xác định trạng thái không khí ẩm điểm đo vào thời điểm đo Lý thuyết phương pháp đo có dùng đồ thị I-x (đồ thị L.K Ramzin) Trạng thái không khí ẩm đặc trưng thông số trạng thái t C, I, x, φ Nếu dùng đồ thị I-x ta cần thông số trạng thái không khí ẩm, điểm đồ thị I-x giao điểm đường: đẳng nhiệt (t o), đẳng độ ϕ ẩm tương đối ( ), đẳng hàm ẩm (x) đẳng enthalpi (I) a Điểm sương (ts) Có hỗn hợp không khí ẩm chưa bão hòa nước Làm lạnh hỗn hợp điều kiện x = const nhiệt độ khối khí giảm dần, độ ẩm tương đối không ϕ = 100% khí tăng dần đến trang thái bão hòa nước nghĩa Nếu tiếp tục giảm nhiệt độ khí nước khối không khí bắt đầu ngưng tụ, hàm ẩm hỗn hợp khí bắt đầu giảm Nhiệt độ không khí tương ứng với trạng thái bão hòa nước gọi nhiệt độ điểm sương, ký hiệu ts Vậy điểm sương giới hạn trình làm lạnh không khí điều kiện hàm ẩm x = const b Nhiệt độ bầu ướt (tu) Nếu ta cho bay nước có khối không khí chưa bão hòa điều kiện đoạn nhiệt, nghĩa trình bay nước diễn nhiệt khối không khí cung cấp mà không cần cung cấp thêm nhiệt không cần lấy bớt nhiệt khối không Thí nghiệm QTTB-Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page khí Khi nhiệt độ không giảm dần, ẩm tăng dần đến khối không khí bão hòa nước hệ đạt trạng thái cân động Nghĩa đơn vị bề mặt bốc hơi, đơn vị thời gian Lượng ẩm bay vào không khí lượng ẩm ngưng tụ từ không khí vào nước Nhiệt độ gọi nhiệt độ bầu ướt, kí hiệu (tu) Vậy nhiệt độ bầu ướt thông số đặc trưng cho khả cấp nhiệt không khí để làm bay nước không khí bão hoa nước c Nhiệt độ bầu khô (t) Nhiệt độ bầu khô gọi giá trị đọc nhiệt kế thường, kí hiêu (t) Hiệu số ε = t − tu gọi sấy đặc trưng cho khả hút ẩm không khí Phương pháp đo nhiệt độ bầu ướt Để đo nhiệt độ bầu ướt ta dùng ẩm kế Ta dùng nhiệt kế thường có bọc vải ướt Một đầu vải ướt nhúng vào nước, để tạo môi trường không khí ϕ = 100% xung quanh bầu thủy ngân có Giá trị đọc nhiệt kế bầu ướt nhiệt độ bầu ướt (tu) Giá trị đọc nhiệt kế thường nhiệt độ bầu khô (t) Dụng cụ thiết bị thí nghiệm ÷ Nhiệt kế thủy ngân 100oc (2 chiếc) Cốc thủy tinh 50ml Giản đồ Ramzin Thí nghiệm QTTB-Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page 6 Tiến hành thí nghiệm xác định thông số - Lắp ráp dụng cụ thí nghiệm hình → Đo nhiệt độ bầu ướt tu (oc) Thí nghiệm QTTB-Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page - → Đo nhiệt độ bầu khô t (oc) → Xác định nhiệt độ điểm sương ts (oc) Đưa đại lượng có vào giản đồ RamJin theo thứ tự bước sau: Bước 1: Vạch đường đẳng nhiệt qua điểm tương ứng với t Bước 2: Vạch đường đẳng nhiệt qua điểm tương ứng với tu gặp đường Bước 3: Vạch đường thẳng Bước 4: Từ A vạch đường I = const x = const ϕ =1 (3) qua (3), cắt đường thẳng đẳng nhiệt qua t A tới cắt đường ϕ =1 điểm (5) Bước 5: Vạch đường đẳng nhiệt qua (5) ta có nhiệt độ điểm sương không khí trạng thái tương ứng điểm A Bước 6: Cũng theo đường x = const ta xác định hàm ẩm không khíx (điểm 8) Bước 7: Xác định áp suất riêng phần nước không khí (điểm 9) Ph Để đối chiếu với giá trị xác định giản đồ RamJin ta xác định áp suất riêng phần nước không khí theo công thức sau: PA = Pb′ − A(t − tu ) P Thí nghiệm QTTB-Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page Bước 8: Qua điểm A ta xác định độ ẩm tương đối ϕ không khí trạng thái A Kết luận Trạng thái không khí mà ta khảo sát đặc trưng thông số sau: Ngày………….………giờ………….………… Địa điểm khảo sát………….………….………….………….………… t ϕ tu ts Ph I Ph x tính cho giá trị -Dùng ẩm kế đọc kết độ ẩm mặt đồng hồ so sánh với giá trị xác định theo phương pháp Đưa nhận xét Tài liệu tham khảo [1] [2] f Nguyễn Bin Các trình, thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm, tập 4, NXB: KH & KT, Hà Nội, 2008 f Trịnh Văn Dũng QT TB công nghệ hóa học thực phẩm Bài tập f truyền khối NXB: ĐH Quốc gia TP.HCM, 2008 Thí nghiệm QTTB-Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page II- XÁC ĐỊNH HỆ SỐ PHÂN BỐ 1- Mục đích : Giúp cho sinh viên hiểu chuyển dich cấu tử phân bố hai pha cân với cách xác định hệ số phân bố Đó đại lượng đặc trưng cho trình chuyển khối, đặc biệt trình trích ly lỏng-lỏng 2- Lý thuyết cân pha Ta khảo sát chuyển chất amoniac làm ví dụ Amoniac cấu tử phân bố có hỗn hợp với không khí Hỗn hợp bị hấp thụ nước Khi chưa có cân amoniac chuyển tới pha Фy, nồng độ y, sang pha lỏng Фx có nồng độ đầu amoniac không, nghĩa x = Khi amoniac hòa tan vào nước bắt đầu chuyển phần phân tử amoniac theo hướng ngược lại với tốc độ tỷ lệ thuận với nồng độ amoniac biên giới pha Theo thời gian tốc độ chuyển dịch amoniac vào nước giảm dần tốc độ chuyển dịch ngược lại tăng dần Sự chuyển dịch diễn tốc độ chuyển dich hai phía Khi thiết lập cân động chuyển dịch vật chất từ pha đến pha khác diễn không rõ rệt Ở thời điểm cân bằng, nồng độ cân hay nồng độ giới han cấu tử pha có mối quan hệ xác định (tùy thuộc nhiệt độ áp suất) sau: Thí nghiệm QTTB-Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page 10 W F P x , x , x : Nồng độ phần khối lượng cấu tử dễ bay hỗn hợp đầu, đáy đỉnh tháp Cân nhiệt lượng tháp : Chấp nhận nhiệt độ mát môi trường xung quanh 5% lượng nhiệt đưa vào đáy tháp Vậy lượng nhiệt cần thiết đưa vào đáy tháp : x W W F F X P P Q = (R +1).P.i + W.C t - F.C t -G C t + 0.05 Q (R x + 1).P.i + W C W t W - F C F t F - G X C P t 0.95 Hay Q= Ở -i x - (R +1).P.i W - W.C t F - F.C t X W F P - G C t -R P x F P ,W : hàm nhiệt , j/kg : lượng nhiệt mang đỉnh tháp ,W : lượng nhiệt sản phẩm đáy mang ,W : lượng nhiệt hỗn hợp đầu mang vào ,W : lượng nhiệt hồi lưu mang vào ,W : số hồi lưu W P - C , C , C : nhiệt dung riêng dung dịch đĩa tiếp liệu, đáy đỉnh tháp, J/Kg.độ Nhiệt dung riêng dung dịch tính theo công thức : C=a c : phần trăm khối lượng cấu tử 2, J/Kg.độ c ,c F + a c a ,a 1 : nhiệt dung riêng cấu tử W t ,t ,t P : nhiệt độ hỗn hợp đầu vào tháp, sản phẩm đáy đỉnh, C III XÁC ĐỊNH SỐ BẬC THAY ĐỔI NỒNG ĐỘ VÀ CHIỀU CAO TƯƠNG ỨNG VỚI MỘT BẬC THAY ĐỔI NỒNG ĐỘ: Thí nghiệm QTTB-Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page 30 Xác định số đĩa lý thuyết : - Tìm số hồi lưu Rx = G x Vx = P VP Vx Vp , : Thể tích lượng lỏng hồi lưu, lượng sản phẩm đỉnh m /s ( Ở ta chấp nhận nhiệt độ sẩn phẩm đỉnh nhiệt độ hồi lưu) - Vẽ đường cong cân theo số liệu cân lỏng-hơi - Vẽ đường nông độ làm việc đoạn luyện đoạn chưng lý thuyết học (chú ý đổi nồng độ từ phần khối lượng hay phần thể tích phần mol) Ta có phương trình đường nồng độ làm việc đoạn luyện xp Rx x Rx + Rx + Rx + L x Rx + L −1 xw Rx + y= + Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn chưng: y= - Ở : L= F P : Lượng hỗn hợp đầu tính theo đơn vị sản phẩm đỉnh p W - Xác định số đĩa lý thuyết xuất phát từ x ( hay x ), đường nằm ngang thẳng đứng đường cân đường làm việc; đếm số tam giác thu lt số đĩa lý thuyết N Xác đinh chiều cao tương ứng bậc thay đổi nồng độ: Chiều cao tương ứng bậc thay đổi nồng độ xác định theo công thức : h = Ở h H N lt - Chiều cao tương ứng bậc thay đổi nồng độ H - Chiều cao đệm, m N lt - Số đĩa lý thuyết Thí nghiệm QTTB-Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page 31 Hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền với đặc tính kỹ thuật sau: Đường kính tháp D = 90 mm Chiều cao tháp đoạn luyện H = 400mm Chiều cao tháp đoạn chưng H = 600mm Số đĩa tháp đoạn luyện N = 2 Số đĩa tháp đoạn chưng N = Đun nóng nguyên liệu đầu điện trở, đun sôi đáy tháp điện trở Hệ thống thí nghiệm cho phép ta quan sát chế độ làm việc đĩa tháp Bảng số liệu cân pha lỏng- hệ rượu ethylic - nước áp suất p = 760 mmHg x (phần mol) 10 20 30 40 50 60 70 80 89,4 90 100 y* (phần mol) 33, 44, 53, 57, 61, 65, 69, 75, 81, 89,4 89, 100 tsôi 10 90, 86, 83, 81, 80, 80 79, 79 78, 78,1 78, 78,4 IV MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Làm quen với hệ thông chưng luyện liên tục loại tháp chóp Nghiên cứu chế độ làm việc tháp, tính cân vật liệu nhiệt lượng tháp Xác định số bậc thay đổi nồng độ ( số đĩa lý thuyết) hiệu suất tháp V SƠ ĐỒ HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM (Xem hình vẽ) Thùng chứa hỗn hợp đầu Lưu lượng kế đo nguyên liệu đầu Bơm nguyên liệu đầu Lưu lượng kế đo lưu lượng hồi lưu Bơm lượng hồi lưu Thiết bị gia nhiệt nguyên liệu đầu Thùng chứa sản phẩm Thí nghiệm QTTB-Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page 32 10 Tháp chưng luyện Thiết bị ngưng tụ hồi lưu Điện trở gia nhiệt sản phẩm hồi lưu T1 - nhiệt kế đo nhiệt độ hỗn hợp nguyên liệu đầu vào T2 - nhiệt kế đo nhiệt độ đỉnh tháp T3 - nhiệt kế đo nhiệt độ đáy tháp T4 - nhiệt kế đo nhiệt độ hồi lưu V - van khống chế lượng hỗn hợp đầu V - van khống chế lượng hỗn hợp đáy V - van khống chế lượng sản phẩm đỉnh lượng hồi lưu V - van nước làm lạnh ngưng tụ V - van tháo sản phẩm đỉnh V - van tháo sản phẩm đáy Thí nghiệm QTTB-Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page 33 VI THỨ TỰ TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM Kiểm tra : - Hệ thống thiết bị thí nghiệm theo sơ đồ - Các dụng cụ đo : nhiệt kế, kế, rượu kế, lưu lượng kế, bình chứa vv … Chuẩn bị : - Nguyên liệu đầu ( có nồng độ theo yêu cầu) - Chạy hệ thống gia nhiệt đáy tháp - Mở van cho nước vào thiết bị ngưng tụ hồi lưu Khi nhiệt độ đầu đáy tháp đạt đên 100 C, dung dịch bình cầu bắt đầu sôi thi ta mở van V cho nguyên liệu đầu vào tháp ; đồng thời cho chạy hệ thống gia nhiệt nguyên liệu đầu Đợi cho sản phẩm đỉnh xuất bắt đầu khống chế lượng hỗn hợp đầu lượng hồi lưu cho ổn định Khi tất thông số ổn định tiến hành đo : Thí nghiệm QTTB-Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page 34 x - Lượng hồi luu G (Đo lần lấy trung bình ) p -Lượng sản phẩm đỉnh P nồng độ x (Đo lần lấy trung bình ) f - Lượng nguyên liệu đầu F nồng độ x (Đo lần lấy trung bình ) w - Nhiệt độ sản phẩm đáy x (Đo lần lấy trung bình ) - Nhiệt độ đỉnh, đáy, đĩa tiếp liệu nhiệt độ đầu vào Sau lấy xong số liệu dừng thí nghiệm: - Tắt gia nhiệt nguyên liệu đầu đóng van V ngừng cung cấp nguyên liệu đầu - Ngừng gia nhiệt đầu tắt hệ thống điện ÷ - Nhiệt độ trung bình cần giảm 40 50 C, đóng van nước V Ghi số liệu vào nhật ký thí nghiệm, báo cáo với cán hướng dẫn, làm vệ sinh nơi thí nghiệm trước VII PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN Tính cân vật liệu Tính giống phần tháp đệm Tính cân nhiệt lượng : tính giống phân tháp đệm, ý nhiệt độ lớp cách nhiệt hai đoạn tháp khác nên tổn thất nhiệt môi trường xung quanh có khác Để đơn giản, ta coi mát Xác định số bậc thay đổi nồng độ hiệu suất tháp a Xác định số bậc thay đổi nồng độ giống phần tháp đệm b Xác định hiệu suất tháp N lt N tt η= Ở : N lt - số đĩa lý thuyết N tt - số đĩa thực tế( với tháp BẢNG KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Thí nghiệm QTTB-Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page 35 N tt = đĩa) Số TT Nhiệt độ đầu Nhiệt độ sản phẩm đáy D t w t ( C) ( C) Nhiệt độ hỗn hợp đầu vào tháp t Nhiệt độ sản phẩm đỉnh hồi lưu F ( C) Nồng độ sản phẩm đỉnh p P t ( C) x (Phần mol) Nồng độ sản phẩm đỉnh Nồng độ sản phẩm đỉnh w F x (Phần mol) x (Phần mol) Lượng hỗn hợp đầu F V (ml/s) Lượng hồi lưu x V (ml/s) Lượng sản phẩm đỉnh p V (ml/s) Trung bình VIII PHẦN BÁO CÁO THÍ NGHIỆM Mục đích thí nghiệm Sơ đồ hệ thống thí nghiệm Tính toán bảng kết Nhận xét thí nghiệm BÀI : THÍ NGHIỆM CÔ ĐẶC I Mở đầu: Định nghĩa: Cô đặc trình làm bay phần dung môi dung dịch chứa chất tan không bay nhiệt độ sôi dung dịch nhằm mục đích: - Làm tăng nồng độ chất tan Tách chất rắn hòa tan dạng tinh thể Thu dung môi nguyên chất Thí nghiệm QTTB-Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page 36 Cô đặc tiến hành áp suất dư, áp suất thường áp suất chân không, tiến hành liên tục hay gián đoạn hệ thống thiết bị nồi (một thiết bị) hay nhiều nồi theo sơ đồ xuôi chiều, ngược chiều hay chéo dòng Hơi dung môi bay trình cô đặc ( thường nước ) gọi “hơi thứ” Hơi thứ thường có nhiệt độ cao, ẩn nhiệt hóa lớn nên sử dụng làm đốt cho nồi cô đặc hệ thống Phương pháp cô đặc chân không để cô đặc dung dịch có nhiệt độ sôi cao dễ bị phân hủy nhiệt Khi cô đặc chân không nhiệt độ sôi dung dịch giảm, nên sử dụng thứ nồi cô đặc trước làm đốt cho nồi sau, làm tăng hiệu số nhiệt độ nhiệt dộ đốt nhiệt độ sôi trung bình dung dịch, đồng thời giảm tổn thất nhiệt môi trường xung quanh Cân vật liệu hệ thống cô đặc hai nồi Ký hiệu: - Gđ , Gc, W: Lượng dung dịch đầu, dung dịch cuối lượng thứ bay hơi, kg/s Phương trình cân vật liệu: Gđ = Gc + W, kg/s (1) - xd, xc : nồng độ chất tan trước sau cô đặc ( thùng chứa S1 S2 ), phần khối lượng ( %khối lượng ) Phương trình cân vật liệu hệ thống cô đặc viết theo chất tan: Gđ.xđ = Gc.xc , kg/s (2) Từ (1) (2) xác định lượng thứ bay hai nồi cô đặc ( A B ) : W = Gđ ( – xđ/xc ), kg/s (3) W = W1 + W2 , kg/s (4) : W1, W2 : lượng thứ bay nồi A nồi B W = Gđ ( 1- xđ/xc ) (5) W2: đo bình lường S1 ; x1 : nồng độ dung dịch khỏi nồi A Cân nhiệt lượng cho nồi cô đặc thứ Hình Sơ đồ cân nhiệt lượng hệ thống cô đặc hai nồi Thí nghiệm QTTB-Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page 37 Do sản phần nồi thứ hai (G2) lấy không liên tục ( thường sau dừng thí nghiệm lấy ra), thí nghiệm này, tính cân nhiệt lượng thực cho nồi thứ nhất, Phương trình cân nhiệt lượng nồi thứ có dạng: D.i’ + Gd.Gd.td = W1.i’1 + G1.C1.tS1 + D.θ1.Cn + Qm1 + Qcd1 (6) Lượng nhiệt đốt cấp cho nồi thứ nhất: Q1 = D.( i1 – Cnθ1) = D.r1 (7) Trong đó: - D, i1, θ1, Cn , r1: lượng đốt, hàm nhiệt đốt, nhiệt độ, nhiệt dung riêng ẩn nhiệt hóa nước ngưng - Gd, Cd, td : lượng dung dịch đầu, nhiệt dung riêng nhiệt độ dung dịch đầu - W1, i’1: lượng thứ, hàm nhiệt thứ - G1, C1, tS1: lượng dung dịch, nhiệt dung riêng nhiệt độ sôi dung dịch từ nồi - Qm1, Qcd1: lượng nhiệt môi trường xung quanh nhiệt cô đặc nồi ( Qm1 + Qcd1 ) chấp nhận 5% lượng nhiệt cấp cho trình cô đặc nồi Từ phương trình ( ) ( ) tính lượng đốt cần thiết D nhiệt Q cấp cho nồi cô đặc thứ II Mục đích yêu cầu thí nghiệm: Nắm vững cấu tạo, nguyên tắc làm việc thiết bị máy sơ đồ dây chuyển hệ thống cô đặc hai nồi Tính cân vật liệu Tính cân nhiệt lượng nồi thứ ( xác định D Q ) III Sơ đồ cấu trúc hệ thống cô đặc hai nồi: Hình : Sơ đồ cấu trúc hệ thống cô đặc Chú thích: 1.- Hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều - Thiết bị xử lý nước cứng trao đổi ion Nồi Thí nghiệm QTTB-Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page 38 IV Trình tự tiến hành thí nghiệm Chuẩn bị trước vận hành hệ thống cô đặc 1.1 Tìm hiểu hệ thống - Các thiết bị ( nồi cô đặc A B ) Các thiết bị phụ: bơm ly tâm, bơm chân không vòng nước, thiết bị ngưng tụ, đường tháo nước ngưng Các thùng chứa dung dịch Hệ thống đường ống, van, khóa Hệ thống phụ trợ: nồi hơi, thiết bị xử lý nước cứng phương pháp trao đổi ion 1.2 Chuẩn bị vận hành - Mở van nước cấp cho thiết bị trao đổi ion Tháo bớt phần nước nồi ( đầy): mở đồng thời van xả nước van xả khí đường ống dẫn đốt Khi nước nồi đạt mức cần thiết, đóng hai van lại Đóng cầu dao điện cấp điện cho tủ điện, nồi hệ thống cô đặc Kiểm tra áp suất nồi hơi, vượt 5at phải thay đổi giá trị đặt áp suất cách chỉnh Rơle áp suất Mở van cấp nước bơm chân không P2 Kiểm tra mức nước bình chứa nước ngưng S3 Nếu đầy phải tháo Chú ý nên để lại lượng nhỏ nước ngưng bình S3 Vận hành - Bơm dich từ thùng chứa nguyên liệu đầu vào nồi cô đặc A bơm P1, mở van cho nóng từ nồi sang đun nóng nồi A - Các thông số áp suất, nhiệt độ hiển thị điều khiển tay Lấy số liệu - Ghi số liệu mức dung dịch thùng chứa nguyên liệu đầu S1 bình chứa nước ngưng S3 thời điểm bắt đầu kết thúc Nên lấy thời điểm bắt đầu đo thời điểm sau thứ nồi B xuất ( bắt đầu thấy xuất nước ngưng thiết bị ngưng tụ) Thời gian thí nghiệm kéo dài 30 – 40 phút Lượng thứ thùng S3 lấy đo ống đong - Lấy mẫu dung dịch: dung dịch ban đầu lấy thời điểm qua van VS1, dung dịch khỏi nồi A (van VS2) nồi B (van VS3) lấy sau dừng hệ thống Nồng độ dung dịch đo chiết quang kế Kết thúc thí nghiệm - Sau kết thúc trình cô đặc, cần:  Đóng van cấp đốt Thí nghiệm QTTB-Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page 39  Bơm dung dịch nồi B thùng chứa sản phẩm S2 bơm tuần hoàn dung dịch hai nồi thùng chứa dung dịch đầu S1:  Phá chân không nồi cô đặc van V11, V12  Khi bơm S2: mở van V9, V14, khởi động bơm P4 cách nhấn vào biểu tượng bơm hồi dung dịch - Ghi sổ nhật ký thí nghiệm: thời gian, nhóm, lớp, danh sách nhóm, số liệu thí nghiệm Xử lý gặp cố - Khi áp suất nồi cao mức cho phép mà Rowle không tự ngắt, cần tắt điện nồi - Khi có cố hệ thống cô đặc cần phải tắt cầu dao tổng - Báo cáo với cán thí nghiệm tượng không bình thường, không tự tiện xử lý không phép Thí nghiệm QTTB-Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page 40 V Kết thí nghiệm tính toán: Kết thí nghiệm: Thời gian Δτ ( s) Mức dung dịch bình S1x 10 Khi bắt đầu S10 Khi kết thúc S11 Nồng độ % khối lượng xđ x1 Nhiệt độ, áp suất đốt nồi một: T1 = ………… Mức nước ngưng tụ bình S3(lít) x2 Khi bắt đầu S30 - Khi kết thúc S31 (oC); P1=…………… (at) - Nhiệt độ dung dịch đầu: Tđ = ……………….(oC) - Nhiệt độ, áp suất thứ nồi một: Tht1 = ………….(oC); Pht1= ………… (at) Tính toán cân vật liệu - Lượng dung dịch đầu vào hệ thống cô đặc: Gđ = ((S10 – S11) 10.ρ)/Δτ , kg/s (8) S1 độ cao bình, dm Ứng với diện tích mặt thoáng 10 dm2 ρ : khối lượng riêng dung dịch, kg/lít [Sổ tay tập I], dùng tỷ trọng kế để đo - Lượng nước ngưng tụ thu được: W2 = ( S3 ρnước)/Δτ , kg/s (9) S3 thể tích nước ngưng, lit (dm3) ρnước = 1kg/lít - Tính W – Tổng lượng thứ bay thời gian cô đặc Δτ theo pt( ) - Tính W1 – lượng thứ bay sau thời gian cô đặc Δτ nồi A theo phương trình (4) ( W tính kiểm tra theo phương trình (5) - Tính nồng độ dung dịch khỏi nồi A theo phương trình : X1 = Gđ.xđ/ (Gđ – W1) ( 10 ) Tính cân vật liệu nồi Thí nghiệm QTTB-Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page 41 - Tra cứu hàn nhiệt ( i ) đốt thứ theo nhiệt độ - Tra cứu nhiệt độ sôi, nhiệt dung riêng dung dịch nồi một, vào nồng độ X đo - Xác định lượng thứ bay nồi ( W1 ) - Tính lượng đốt D theo phương trình ( ) - Tính lượng nhiệt Q1 cấp cho nồi cô đặc thứ theo phương trình (7) Nhận xét thí nghiệm Thí nghiệm QTTB-Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page 42 HỆ THỐNG CÔ ĐẶC NỒI ( Hướng dẫn sử dụng) Sơ đồ hệ thống thiết bị cô đặc IC17/2D: A, B – Nồi cô đặc C– Thiết bị làm lạnh P1 – Bơm tải hỗn hợp đầu, bơm sản phẩm cô đặc P2 – Bơm chân không vòng nước P3 – Bơm cấp nước vào nồi S1 – thùng chứa hỗn hợp đầu cần cô đặc S2 – thùng chứa sản phẩm cô đặc S3 – Thùng chứa lượng thứ nồi B ngưng tụ T1, T2 – can nhiệt hiển thị nhiệt độ nồi A, nồi B AP1, AP2, AP3 – đồng hồ đo áp suất nồi A, nồi B, nồi Các van VV1 - Van vào nồi A VV2 – Van vào nồi B VV3 –Hơi thứ từ nồi A sang nồi B VS1 – van lấy mẫu hỗn hợp đầu cần cô đặc VS2 – van lấy mẫu sản phẩm cô đặc sau nồi A VS3– van lấy mẫu sản phẩm cô đặc nồi B C1, C2 Cốc tháo nước ngưng nồi A, nồi B V1 – van cho hỗn hợp đầu vào nồi cô đặc A V2 – van cho hỗn hợp đầu vào nồi cô đặc B V3 – van tháo sản phẩm cô đặc sau nồi A V4 – van tháo sản phẩm cô đặc sau nồi B Thí nghiệm QTTB-Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page 43 V5 – Van điều chỉnh hút dịch nồi A V6 – Van điều chỉnh hút dịch nồi B V7 – Van cấp dịch vào thùng chứa nguyên liệu đầu V8 – Van cấp dịch vào thùng chứa sản phẩm V9 – Van xả đáy thùng chứa sản phẩm cô đặc V10 – Van xả đáy thùng chứa nguyên liệu đầu V11 – Van xả áp nồi A V12 – Van xả áp nồi B V13 – Van tiết lưu V14 – Van xả nước ngưng nồi B V15 –Van điều chỉnh lượng vào bơm chân không Thí nghiệm QTTB-Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page 44 [...]... nghiệm QTTB- Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page 19 Lấy một độ cao nhất định (y) Sau đó đo vận tốc dòng nước w0 và chiều xa x, so sánh kết quả thực nghiệm và lý thuyết Tài liệu tham khảo: Các quá trình thi t bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm; tập 1: các quá trình thủy lực, bơm, quạt, máy nén; nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 2002; tác giả Nguyễn Bin Bài 3: CHƯNG CẤT CÓ HƠI NƯỚC 1 Mục đích : Thí nghiệm QTTB- Đại... các cấu tử cần tách Thí nghiệm QTTB- Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page 24 + chất hòa tan và dung môi sẽ khuếch tán từ vật rắn vào dung dịch - Quá trình trích ly rắn – lỏng tiến hành đến khi thi t lập được cân bằng giữa nồng độ cấu tử phân bố trên bề mặt vật rắn (Cgh) với nồng độ trung bình của nó trong dung dịch (C0) - Thường thì gần bề mặt vật rắn sự cân bằng nhanh chống được thi t lập nên C gh có thể lấy... (Xem hình vẽ) Thùng chứa hỗn hợp đầu Lưu lượng kế đo nguyên liệu đầu Bơm nguyên liệu đầu Lưu lượng kế đo lưu lượng hồi lưu Bơm lượng hồi lưu Thi t bị gia nhiệt nguyên liệu đầu Thùng chứa sản phẩm Thí nghiệm QTTB- Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page 32 8 9 10 Tháp chưng luyện Thi t bị ngưng tụ và hồi lưu Điện trở gia nhiệt sản phẩm hồi lưu T1 - nhiệt kế đo nhiệt độ hỗn hợp nguyên liệu đầu vào T2 - nhiệt kế đo nhiệt... đỉnh 6 V - van tháo sản phẩm đáy Thí nghiệm QTTB- Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page 33 VI THỨ TỰ TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 1 Kiểm tra : - Hệ thống thi t bị thí nghiệm theo sơ đồ - Các dụng cụ đo : nhiệt kế, thì kế, rượu kế, lưu lượng kế, bình chứa vv … 2 Chuẩn bị : - Nguyên liệu đầu ( có nồng độ theo yêu cầu) - Chạy hệ thống gia nhiệt ở đáy tháp - Mở van cho nước vào thi t bị ngưng tụ hồi lưu 0 3 Khi nhiệt độ... sau đó quan sát trạng thái dòng chảy ở ống có đường kính bé hơn và đưa ra nhận xét Tài liệu tham khảo: Các quá trình thi t bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm; tập 1: các quá trình thủy lực, bơm, quạt, máy nén; nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 2002; tác giả Nguyễn Bin Thí nghiệm QTTB- Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page 17 II: DÒNG CHẢY QUA LỖ 1) 2) 3) a) Mô tả: Xác định lượng chất lỏng chảy trong một... tiến hành trong pha lỏng nóng (Soxhlet) hoặc trong pha hơi nóng của dung môi (Grefe) - Trong thí nghiệm này ta thực hiện trong pha lỏng nóng (Soxhlet) Những dụng cụ hóa chất cần thi t + Sợi chỉ khâu (dùng để buộc mẫu) Thí nghiệm QTTB- Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page 26 + Chè rắn (bán ngoài chợ) + Bộ chưng cất (Soxhlet) + Cân phân tích + Tủ sấy - Sơ đồ bố trí thí nghiệm như hình vẽ: 3.1> Chuẩn bị mẫu Làm... Tài liệu tham khảo [1]: Nguyễn Bin : tập 4 (trang 218-222) Thí nghiệm QTTB- Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page 28 BÀI 5: CHƯNG LUYỆN I MỞ ĐẦU Chưng luyện là quá trình tách hỗn hợp lỏng nhiều cấu tử thành từng cấu tử riêng biệt dựa trên cơ sở độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp Quá trình chưng luyện được tiến hành trong các thi t bị loại tháp đĩa và tháp đệm Khi làm việc, hơi đi từ dưới lên tiếp... Lượng sản phẩm đáy, P : Lượng sản phẩm đỉnh, Thí nghiệm QTTB- Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page 29 Kg/s Kg/s Kg/s W F P x , x , x : Nồng độ phần khối lượng của cấu tử dễ bay hơi trong hỗn hợp đầu, đáy và đỉnh tháp 2 Cân bằng nhiệt lượng của tháp : Chấp nhận nhiệt độ mất mát do môi trường xung quanh bằng 5% lượng nhiệt đưa vào đáy tháp Vậy lượng nhiệt cần thi t đưa vào đáy tháp là : x W W F F X P P Q = (R +1).P.i... xalycilic đã tan vào trong 50ml nước là : m1 Và lượng axít phân bố trong toluene là : m2 = a – m1 Từ đây ta xác định hệ số phân bố : m= m1 m2 5 Tài liệu tham khảo : Thí nghiệm QTTB- Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page 12 [1] Nguyễn Bin Các QTTB trong công nghệ hóa chất và thực phẩm – tập 4 – NXB KHKT, 2006, Hà Nội , chương 4 Trích ly chất lỏng ( tr 197 ) Bài 2: Thí nghiệm reynold, dòng chảy qua lỗ I: THÍ NGHIỆM... Thí nghiệm này giúp sinh viên làm quan với một trong các phương pháp phân riêng một hỗn hợp chất bằng cách dùng một dung môi có tính hòa tan chọn lọc đối với một hoặc vài cấu tử cần thi t tách khỏi hỗn hợp chung Thí nghiệm QTTB- Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Page 23 - Phương pháp này được dùng rộng rãi trong công nghiệp hóa học, hóa dầu, thực phẩm, xử lí nước thải…một khi không thể dùng phương pháp chưng cất