Bộ Công Thương

Bộ Công Thương Trường Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chí Minh Viện Cơng Nghệ Sinh Học – Thực Phẩm - - BÁO CÁO THỰC HÀNH Kỹ Thuật Thực Phẩm Họ tên: Trần Quang Thắng MSSV: 14106991 Lớp: DHTP10TT Nhóm: Tổ: Bài 1: Mạch Lưu Chất I) Nguyên Tắc Trong thực hành mạch lưu chất, ta tiến hành thí nghiệm dựa mơ hình ống dẫn, gồm ống có đường kính khác 16, 21, 27, ống có đường kính giống có độ nhám khác nhau; ngồi mơ hình cịn có vị trí đột thu, đột mở, co 900 có vai trị quan trọng q trình tiến hành thí nghiệm Mơ hình thiết kế cho người thực hành nghiên cứu chi tiết tổn thất cột áp lưu chất dịng lưu chất khơng nén chuyển động qua ống, từ xác định mối quan hệ tổn thất áp suất ma sát tốc độ dòng chảy lòng ống, hệ số ma sát f; xác định trở lục cục vị trí co nối, van thiết bị đo lưu lượng Thí nghiệm kết thúc thu nhận kết bước đầu cho thấy, loại vật liệu có đường kính khác lưu lượng dịng chảy, ống có đường kính lớn tổn thất áp suất nhỏ; lưu lượng dòng chảy tăng ống tổn thất áp suất tăng theo Bên cạnh đó, so sánh ống 27 trơn 27 nhám, ống 27 nhám có hệ số ma sát lớn hơn; dựa vào chuẩn số Renolds xác định chế độ dòng chảy đồ thị mối quan hệ tổn thất cột áp vận tốc loại ống, ta thấy có chế độ chảy khác từ chảy tầng, chảy độ đến chảy rối; ống đường kính khác đường cong không nhau, hệ số ma sát thay đổi theo vị trí phụ thuộc nhiều vào tốc độ dòng chảy Như thực tế, thiết kế đường ống dẫn lưu lượng sinh hoạt, công nghiệp phải thiết kế cho ống dẫn có dịng chảy ổn định, chế độ chảy đều, khơng có chênh lệch áp suất mạnh, hạn chế tối đa ma sát, độ nhám lòng ống II) Giới thiệu: Khi dịng lưu chất khơng nén chảy qua ống, khớp nối, van hay thiết bị đo bị tổn thất áp suất (năng lượng) điều làm tăng lượng cần thiết để vận chuyển chất lỏng Mơ hình thí nghiệm mạch lưu chất mà ta cần tiến hành thiết kế phép nghiên cứu chi tiết tổn thất cột áo lưu chất xuất dịng lưu chất khơng nén chuyển động qua ống, co, van, thiết bị đo lưu lượng Trở lực ma sát ống thẳng ống khác nghiên cứu khoảng chuẩn số Reynolds từ 103 đến 105, cao Trở lực ma sát của chất lỏng hf = f Trong đó: f: hệ số ma sát (khơng có thứ ngun) L: chiều dài ống dẫn (m) D: đường kính ống dẫn (m) V: vận tốc chuyển động dòng lưu chất (m/s) Xác định hệ số ma sát theo chế độ chảy: Re = Dtd = Dtd Trong đó: V: vận tốc chuyển động lưu chất ống (m/s) : khối lượng riêng lưu chất (kg/m3) : độ nhớt động lực học lưu chất (Pa.s)(kg/m.s) v: độ nhớt động học lưu chất (m2/s) Dtd: đường kính tương đương (m) Vận tớc xác định lưu chất: V= Trong đó: ⩒: lưu lượng dịng chảy ống (m3/s) A: diện tích mặt cắt ống dẫn (m) Trở lực cục bộ: hm = k k: hệ số trở lực cục III) Mục đich thí nghiệm: Tìm hiểu dạng tổn thất áp suất gây ống dẫn dòng chất lỏng chảy qua ống, loại khớp nối, van, thiết bị đo dùng mạng ống, so sánh với tổn thất áp suất xác định trình tiến hành thí nghiệm đo lưu lượng dựa chênh lệch áp suất Thí nghiệm 1: Xác định mối quan hệ tổn thất áp suất ma sát vận tốc nước chảy bên ống trơn, xác định hệ số ma sát f Thí nghiệm 2: Xác định trở lực cục co 90, van, đột thu, đột mở độ mở van m hon ton, ẵ, ẳ, ắ vũng IV) Thực nghiệm: 4.1) Thiết bị sử dụng dụng cụ: Hệ thống mạch lưu chất gồm có nhánh chứa nước để đo chênh lệch áp suất, bồn chứa nước, ba loại ống trơn có đường kính khác nhau, có hai ống đường kính giống khác độ nhám gồm 16, 21, 27 (trơn), 27 (nhám) Ngồi hệ thống cịn có van điều chỉnh lưu lượng, lưu lượng kế, van ống, vị trí đột thu, đột mở, co 90 4.2) Các bước tiến hành thí nghiệm: Để tiến hành thí nghiệm cho mạch lưu chất, trước hết ta phải có khâu chuẩn bị để q trình đo không bị sai số cách lưu ý điểm sau Kiểm tra xem cột nước nhánh có hay chưa, chưa phải chỉnh cho Kiểm tra bồn chứa cho nước chiếm bồn, mở công tắc tổng, mở tất van, bật bơm cho nước chảy vào hệ thống, đợi khoảng 2-3 phút cho ổn định, đuổi hết bọt khí ngồi Thí nghiệm 1:Xác định tổn thất ma sát của chất lỏng với thành ống trơn _ Mở hoàn toàn van lưu lượng kế _ Cần xác định tiến hành thí nghiệm ống phải mở van ống khóa tất van cịn lại _ Bật cơng tắc bơm cho nước chảy vào mạng ống _ Điều chỉnh van lưu lượng mức lưu lượng khác Trong ta chọn mức lưu lượng 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12 tiến hành đọc kết độ chênh áp ứng với lưu lượng _ Sau ghi nhận kết quả, chuyển sang tiến hành thí nghiệm ống phải mở van ống trước, khoa van lại _ Tiến hành thí nghiệm tương tự cho ống Ø21, Ø27 trơn, Ø27 nhám Thí nghiệm 2:Xác định trở lực cục _ Mở hoàn toàn van lưu lượng kế _Cần xác định tiến hành thí nghiệm đột thu đột mở ống phải mở van ống đó, khóa tất van cịn lại _ Bật cơng tắc bơm _ Điều chỉnh van lưu lượng mức lưu lượng khác Trong ta chọn mức lưu lượng 2, 4, 6, 8, 10, 12 tiến hành đọc kết độ chênh áp nhánh áp kế ứng với lưu lượng _ Tiến hành thí nghiệm xác định trở lực cục đột thu đột mở cho ống Ø16 _ Lặp lại thí nghiệm với co 90º Tiến hành thí nghiệm xác định chênh lệch áp suất dòng lưu lượng thay đổi số vịng van 5: _ Khóa van lưu lượng kế hoàn toàn _ Tiến hành mở hoàn toàn van _ Mở bơm cho dòng lưu chất chảy qua hệ thống, đợi đến hệ thống ổn định tiến hành đọc lưu lượng dịng lưu chất lưu lượng kế với độ chênh lệcháp suất _ Sau tiếp tục tiến hành thí nghiệm điều chỉnh độ mở van mức mở hồn tồn _ Ta xác định số vịng cách lấy số vịng mở hồn tồn nhân với _ Quay số vịng theo tính tốn ghi nhận kết độ chênh áp nhánh áp kế lưu lượng dòng lưu chất thời điểm vòng quay van V) Kết quả bàn luận: 5.1) Bảng số liệu ghi nhận quá trình làm thí nghiệm: Thí nghiệm 1: Xác định tổn thất ma sát của chất lỏng với thành ống: STT Tiết diện (m) Q(l/p) Chênh lệch Q( ống áp suất(cm) 0,01 0.2 0,000017 0,01 0,3 0,000033 0,01 0,4 0,000067 0,01 0,6 0,000100 0,01 0,7 0,000133 0,01 10 1,4 0,000167 0,01 12 1,8 0,000200 0,015 0,1 0,000017 0,015 0,2 0,000033 10 0,015 0,4 0,000067 0,015 0,7 0,000100 12 0,015 1,4 0,000133 13 0,015 10 0,000167 14 0,015 12 2,9 0,000200 15 0,021 0,1 0,000017 16 0,021 0,2 0,000033 17 0,021 0,3 0,000067 0,021 0,5 0,000100 19 0,021 1,1 0,000133 20 0,021 10 1,4 0,000167 21 0,021 12 1,9 0,000200 0,019 0,1 0,000017 23 0,019 0,3 0,000033 24 0,019 0,7 0,000067 11 18 22 16 21 27 (trơn) 27 (nhám) 25 0,019 1,6 0,000100 26 0,019 3,4 0,000133 27 0,019 10 5,3 0,000167 28 0,019 12 6,9 0,000200 Thí nghiệm 2: Trở lực cục bộ: STT Vị trí Q(l/p) Chênh lệch áp suất(cm) 0.4 0,7 1,4 3,9 10 5,5 12 6,8 0,2 0,2 0,3 0,5 11 10 0,7 12 12 13 11,2 14 11,3 11,7 11,8 17 10 12 18 12 13,5 10 15 16 Đột thu Đột mở Co 900 STT Sớ vịng mở Q(l/p) van Chênh lệch áp suất(cm) 17 3,4 1/2*6 16.5 28,8 1/4*6 16 6,1 3/4*6 16.8 5,7 5.2) Cơng thức tính toán: 5.2.1) Thí nghiệm 1: _ Cơng thức tính vận tốc dịng chảy: V=(m/s) F= (m2); Q= (m3/s) _ Chuẩn số Re: Re = Trong đó: khối lượng riêng lưu chất, H2O = 1000 kg/m2 µ độ nhớt động lực học lưu chất (kg/ms) Dtd đường kính tương đương (m) , đường kính ống V Vận tốc dịng chảy ( m/s) _ Dựa vào Re để tính hệ số ma sát: Nếu Re < 2300: f = 2300 < Re < 4000: f= 4000 < Re < 10000: f =( Re > 10000: f=(-1.8.log.( _ Trở lưc ma sát: Hf = f Trong đó: L: Chiều dài ống dẫn, m f: Hệ số ma sát D: Đường kính ống dẫn, m V: Vận tốc dịng chảy, m/s 5.2.2) Thí nghiệm 2: _ Trở lực cục bộ: =k* _ Với: k hệ số trở lực Trong đó: tổn thất áp suất thực tế Pđ : áp suất động , Pđ 5.3) Xử lý sớ liệu: Thí nghiệm 1: Xác định tổn thất ma sát của chất lỏng với thành ống: Tiết diện ống: F = = = 2.01 x 10-4 (m2) Lưu lượng: Q = = 1,67 x 10-5(m3/s) Vận tốc dòng chảy: = = = 0.082 (m/s ) Chuẩn số Re: Re = = = 917.81 Do hệ số Re < 2300 nên hệ số ma sát : f = = 0.068 Tiết diện ống (mm) (m) Q (l/p) v (m/s) Chuẩn số Re f lệch áp suất(cm) 16 0,01 0,08 927,81 0,068 0.2 0,01 0,01 0,17 1855,63 0,058 0,3 0,04 21 27 (trơn) 27 (nhám) 0,01 0,33 3711,26 0,042 0,4 0,13 0,01 0,50 5566,88 0,037 0,6 0,26 0,01 0,66 7422,51 0,031 0,7 0,42 0,01 10 0,83 9278,14 0,028 1,4 0,63 0,01 12 1,00 11133,77 0,025 1,8 0,87 0,015 0,05 808,49 0,07 0,1 0,00 0,015 0,10 1616,97 0,061 0,2 0,01 0,015 0,19 3233,94 0,049 0,4 0,04 0,015 0,29 4850,91 0,043 0,7 0,08 0,015 0,39 6467,88 0,023 1,4 0,13 0,015 10 0,48 8084,85 0,022 0,20 0,015 12 0,58 9701,82 0,021 2,9 0,27 0,021 0,03 684,67 0,037 0,1 0,00 0,021 0,06 1369,34 0,06 0,2 0,00 0,021 0,12 2738,67 0,055 0,3 0,01 0,021 0,17 4108,01 0,043 0,5 0,02 0,021 0,23 5477,35 0,040 1,1 0,03 0,021 10 0,29 6846,68 0,021 1,4 0,04 0,021 12 0,35 8216,02 0,02 1,9 0,06 0,019 0,03 619,46 0,039 0,1 0,00 0,019 0,06 1238,92 0,031 0,3 0,00 0,019 0,12 2477,85 0,025 0,7 0,01 0,019 0,17 3716,77 0,029 1,6 0,02 0,019 0,23 4955,69 0,032 3,4 0,03 ... ống đẩy đơn vị thời gian Q( , , l/s) Công suất - Công suất động cung cấp bơm : n: số vòng quay bơm , vòng / phút t: momen xoắn trục Nm 3.4 3.5 Hiệu suất E= : công suất thủy lực tác động tới chất... việc chuẩn bị: TN Tiến hành: Đo chiều dài đường ống hệ thống ( không gồm phần qua bơm) Bật công tắc IFD7, công tắc bơm FM50 Cài đặt tốc độ bơm 100%, cho bơm chạy tuần hoàn để đuổi khí khỏi hệ thống... 29.6 1.103 1.989 Dựa vào công thức sau: biến thiên cột áp thủy tỉnh : biến thiên động (m) = : biến thiên , 0,075 m với mơ hình FM50 Với g = 10 m/s2 = 993 kg/m3 H= (m) Công suất động cung cấp