Bài thí nghiệm xác định tổn thất năng lượng dòng chảy

XÁC ĐỊNH TỔN THẤT NĂNG LƯỢNG DÒNG CHẢY Mở đầu Vận chuyển chất lỏng là một những hoạt động rất phổ biến và cần thiết các nhà máy chế biến thực phẩm Thí dụ vận chuyển sữa nhà máy, hệ thống cung cấp nước phục vụ cho sinh hoạt và sản xuất, cung cấp nước cho nồi Hiệu quả sử dụng lượng phụ thuộc vào đặc tính dòng chảy và đặc tính của hệ thống vận chuyển Hiệu quả vận chuyển cao nhất có thể đạt được làm giảm đến mức có thể được các tổn thất ma sát Bài thực tập nầy giúp tìm hiểu và đánh giá tổn thất lượng quá trình vận chuyển chất lỏng Mục đích Dưạ tính toán lý thuyết và thực tế để đánh giá tổn thất (lý thuyết và thực tế) làm sở cho việc thiết kế hệ thống vận chuyển chất lỏng nhà máy chế biến thực phẩm Biết cách sử dụng phương pháp toán học để so sánh các dữ liệu Tiến hành thí nghiệm Thí nghiệm được tiến hành theo các bước sau: 1) Trước tiến hành thí nghiệm, tìm hiểu mô hình các đường ống thí nghiệm, các van, co, các măng sông chuyển đường kính,v.v Vẽ lại sơ đồ đường ống, đo độ cao của đồng hồ, chiều dài của các đoạn ống, đường kính ống và các phụ kiện Xác định đơn vị và cách đọc của lưu lượng kế, áp kế 2) Mở bơm và van hệ thống, điều chỉnh lưu lượng tới mức thích hợp dựa vào lưu lượng kế 3) Ghi lại áp suất các đồng hồ 4) Điều chỉnh van để có lưu lượng mới Tiếp tục tiến hành thí nghiệm theo bước 2) (trong thí nghiệm cần thay đổi mức lưu lượng) 6.Thu nhận dữ liệu Sinh viên điền các dữ liệu thu thập được vào bảng sau : Bảng Số liệu thu được từ thí nghiệm Đoạn Lưu lượng, lít/phút Đường kính ống, mm Mức (1) Mức (2) Chiều dài ống, mm Mức (3) Mức (4) Áp suất các áp kế - Mức (1) Mức (2) Mức (3) Tính toán - Tính số Re ở các đoạn ống có đường kính khác - Viết phương trình Bernoulli qua 1đoạn ống (giữa áp kế) - Tính tổn thất theo phương trình Bernoulli Báo cáo kết qua Vẽ lại sơ đồ hệ thống ống thí nghiệm Số Reynolds cho các đoạn Kết quả tính tổn thất Giải thích kết quả Cách tính toán thí nghiệm Bảng Suy từ số liệu thu được ở bảng Lưu lượng m3/s Áp kế 1, Pa Áp kế 2, Pa Q1 p11 p22 Q2 p12 p22 Q3 p13 p23 Q4 p14 p24 Mức (4) … … KG/cm2 = 9,81.104 Pa 1.Tính tổn thất thực tế: Áp suất p1, p2 vận tốc v1 và v2 H thucte1− p1 − p2 v12 − v 22 = ( z1 − z ) + + ρg 2g Tính Hthựctế ứng với mỗi lưu lượng và mỗi đoạn giữa đồng hồ a) Xác định vận tốc ống Re = D.V ρ µ v= 4Q πD ,m/s D: đường kính ống dẫn, m b) Xác định số Reynold của dung dịch ống dẫn ρ : khối lượng riêng; µ : độ nhớt XÁC ĐỊNH PHƯƠNG TRÌNH LỌC Mục đích Trở lực bã lọc là một tham số rất quan trọng việc tính toán, thiết kế, điều khiển quá trình lọc Thí nghiệm được bố trí nhằm thu thập các số liệu có liên quan đến việc tính toán trở lực bã lọc (α) Dụng cụ - Phễu lọc - Cốc thủy tinh - Bình định mức - Giấy lọc, vải lọc - Đũa thủy tinh Cơ sở lý thuyết lọc Gọi U: Vận tốc của dịch lọc (tốc độ lọc) [m/s] µ: Độ nhớt của dịch lọc [Pa.s] A: diện tích bề mặt lọc [m2] m: Khối lượng của bã lọc [kg] Trở lực vật liệu lọc được tính bằng công thức: Rm = ∆Pm µU [1/m] ∆Pm: Chênh lệch áp suất [Pa] Trở lực của bánh lọc α α= ∆Pc m µU    A [m/kg] Tổn thất áp suất dịch lọc qua bã lọc và vật liệu lọc ∆P = ∆Pm + ∆Pc Hay m ∆P = αµU   + Rm µU  A V: thể tích dịch lọc , m3 c: Nồng độ chất rắn dịch lọc, kg/m3 Nếu gọi Vận tốc lọc U= dV A dt [m/s] Thay U vào phương trình ta được phương trình lọc dV  m  dV ∆P = αµ   + Rm µ A dt  A  A dt Nếu lọc với áp lực lọc bằng hằng số ΔP=Constant dV  cV  dV ∆P = αµ  + Rm µ  A dt  A  A dt Lấy tích phân phương trình ta được 1V  c.V  V ∆P = αµ  + Rm µ  A t  2A  A t Chuyển thành t A  c.αµ  R µ = V + m V ∆P  A.∆P  Phương trình có dạng y = ax + b Hệ số góc a được tính  c.αµ  a=   A.∆P  Giao điểm với trục Y Rm µ b= ∆P Từ thí nghiệm thu được quan hệ thể tích dịch lọc thu được theo thời gian ta xác định được α và Rm Tiến hành thí nghiệm Chuẩn bị thí nghiệm Pha dịch lọc Sau chuẩn bị dung dịch trên, thí nghiệm tiến hành phễu lọc lớn, với các vật liệu lọc khác vải lọc, giấy lọc nhằm so sánh hiệu suất của quá trình lọc Đo các thông số của quá trình lọc bao gồm: Diện tích bề mặt lọc A (m2) (diện tích bề mặt giấy lọc) Áp suất lọc ΔP (Pa) (tùy áp suất lọc) Độ nhớt dịch lọc µ (Pa.s) (đo trực tiếp bằng nhớt kế) Nồng độ chất không tan dung dịch c (kg/l) (xác định trực tiếp) Thời gian, s t1 t2 tn Lượng dịch lọc, lít V1 V2 Vn Với các dữ liệu thu nhận từ thí nghiệm tính toán kết quả: t A Thời gian t(s) Dịch lọc V (lít) V V t1 V1 t1 A V1 V1 t2 V2 t2 A V2 V2 … tn … Vn … … Vn tn A Vn Dùng hồi qui theo phương trình đường thẳng để tính toán hệ số a và b phương trình y = ax + b  c.αµ  a=   A.∆P  R µ b= m ∆P suy trở lực của bã lọc suy trở lực giấy lọc Rm Viết phương trình lọc với các tham số biết theo t,V và ΔP  ... hồ a) Xác định vận tốc ống Re = D.V ρ µ v= 4Q πD ,m/s D: đường kính ống dẫn, m b) Xác định số Reynold của dung dịch ống dẫn ρ : khối lượng riêng; µ : độ nhớt XÁC ĐỊNH PHƯƠNG... được quan hệ thể tích dịch lọc thu được theo thời gian ta xác định được α và Rm Tiến hành thí nghiệm Chuẩn bị thí nghiệm Pha dịch lọc Sau chuẩn bị dung dịch trên, thí nghiệm tiến... quan đến việc tính toán trở lực bã lọc (α) Dụng cụ - Phễu lọc - Cốc thủy tinh - Bình định mức - Giấy lọc, vải lọc - Đũa thủy tinh Cơ sở lý thuyết lọc Gọi U: Vận tốc của