1 TỔNG QUAN 1.1 Các Khái Niệm 1.1.1 Truyền nhiệt Truyền nhiệt là một quá trình phức tạp xẩy ra đồng thời cả 3 quá trình trao đổi nhiệt cơ bản như: dẫn nhiệt, đối lưu nhiệt và bức xạ nhiệt 1.1.2 Chiều quá trình Trong tự nhiên, quá trình truyền nhiệt chỉ xẩy ra theo một chiều từ nơi có nhiệt độ cao tới nơi có nhiệt độ thấp. 1.1.3 Chất tải nhiệt Chất tải nhiệt là chất mang nhiệt từ nơi này tới nơi khác, từ môi trường này tới môi trường khác theo quy luật tự nhiên. 1.1.4 Truyền nhiệt trực tiếp Là quá trình truyền nhiệt mà chất tải nhiệt tiếp xúc trực tiếp với vật liệu 1.1.5 Truyền nhiệt gián tiếp Là quá trình truyền nhiệt mà chất tải nhiệt không tiếp xúc trực tiếp với vật liệu mà thông qua vật liệu ngăn. 1.1.6 Truyền nhiệt ổn định Là quá trình truyền nhiệt mà nhiệt độ chỉ thay đổi theo không gian chứ không thay đổi theo thời gian. 1.1.7 Truyền nhiệt không ổn định Là quá trình truyền nhiệt mà nhiệt độ thay đổi theo cả không gian và thời gian 1.1.8 Trường nhiệt Trường nhiệt đặc trương cho đổ nóng của vật liệu là nhiệt độ (t, [ oC]; K, [oK] ). Tập hợp tất cả các giá trị nhiệt độ của vật hoặc của môi trường gọi là trường nhiệt. 1.1.9 Nhiệt trường ổn định Là nhiệt trường mà nhiệt độ chỉ thay đổi theo không gian àm không thay đổi theo thời gian 1.1.10 Nhiệt trường không ổn định Là nhiệt trường mà nhiệt độ thay đổi theo cả không gian và thời gian. 1.1.11 Mặt đẳng nhiệt Là tập hợp tất cả các chất điểm có nhiệt độ bằng nhau
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC BÁO CÁO THỰC HÀNH QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Giảng viên hướng dẫn : Võ Văn Sim Sinh viên thực hiện: Đỗ Thanh Sơn Lớp: 05DHHH3 MSSV: 2004140384 Hồ Chí Minh 12/2016 MỤC LỤC Thực Hành Quá Trình & Thiết Bị Page BÀI THÍ NGHIỆM TRUYỀN NHIỆT ỐNG LỒNG ỐNG TỔNG QUAN 1.1 Các Khái Niệm 1.1.1 Truyền nhiệt Truyền nhiệt trình phức tạp xẩy đồng thời trình trao đổi nhiệt như: dẫn nhiệt, đối lưu nhiệt xạ nhiệt 1.1.2 Chiều trình Trong tự nhiên, trình truyền nhiệt xẩy theo chiều từ nơi có nhiệt độ cao tới nơi có nhiệt độ thấp 1.1.3 Chất tải nhiệt Chất tải nhiệt chất mang nhiệt từ nơi tới nơi khác, từ môi trường tới môi trường khác theo quy luật tự nhiên 1.1.4 Truyền nhiệt trực tiếp Là trình truyền nhiệt mà chất tải nhiệt tiếp xúc trực tiếp với vật liệu 1.1.5 Truyền nhiệt gián tiếp Là trình truyền nhiệt mà chất tải nhiệt không tiếp xúc trực tiếp với vật liệu mà thông qua vật liệu ngăn 1.1.6 Truyền nhiệt ổn định Là trình truyền nhiệt mà nhiệt độ thay đổi theo không gian không thay đổi theo thời gian 1.1.7 Truyền nhiệt không ổn định Là trình truyền nhiệt mà nhiệt độ thay đổi theo không gian thời gian 1.1.8 Trường nhiệt Trường nhiệt đặc trương cho đổ nóng vật liệu nhiệt độ (t, [ oC]; K, [oK] ) Tập hợp tất giá trị nhiệt độ vật môi trường gọi trường nhiệt 1.1.9 Nhiệt trường ổn định Là nhiệt trường mà nhiệt độ thay đổi theo không gian àm không thay đổi theo thời gian 1.1.10 Nhiệt trường không ổn định Là nhiệt trường mà nhiệt độ thay đổi theo không gian thời gian 1.1.11 Mặt đẳng nhiệt Là tập hợp tất chất điểm có nhiệt độ Thực Hành Quá Trình & Thiết Bị Page 1.2 CÁC QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT 1.2.1 Dẫn Nhiệt Là truyền nhiệt từ nơi có nhiệt độ cai đến nơi có nhiệt độ thấp Do truyền động dự dao động va chạm vào nhau, chuyển rời vị trí phần tử vật chất Dẫn nhiệt xẩy chất rắn, chất lỏng chất khí đứng yên chuyển động dòng 1.2.1.1 Định luật Forrien Mật động dòng nhiệt truyền qua phương thức dẫn nhiệt theo phương quy định tỉ lệ với diện tich vuông góc với phương truyền nhiệt gradien nhiệt độ theo phương Qx= qx= Qx: Dòng nhiệt truyền qua diện tích S (j/s) qx: Mật độ dòng nhiệt (W/m2) F: Diện tích bề mặt truyền nhiệt vuông góc với phương x (m2) : Hệ số truyền nhiệt W/m.độ 1.2.1.1.1 Dẫn nhiệt qua tường phằng lớp Q= q.F = t1: Nhiệt độ bề mặt tường bên trái (oC) t2: Nhiệt độ bề mặt tường bên phải (oC) F: Nhiệt độ bề mặt tường trái nơi tiếp xúc với dòng nhiệt nóng (m2) : Bề dày tường (m) : Hệ số dẫn nhiệt ( W/m.độ) 1.2.1.1.2 Dẫn nhiệt qua tường phằng nhiều lớp Q= 1.2.1.1.3 Dẫn nhiệt ổn định qua ống lớp Q= 1.2.1.1.4 Dẫn nhiệt ổn định qua ống nhiều lớp (W/m.độ) 1.2.2 Đối Lưu Nhiệt Nhiệt Là truyền nhiệt mà phần tử khí lỏng đổi chổ cho nhau, đỏi chổ chênh lệch khối lượng riêng 1.2.2.1 Định luật Newton Thực Hành Quá Trình & Thiết Bị Page : Hệ số cấp nhiệt (W/m2.độ) tf: Nhiệt độ lưu chất tt: Nhiệt độ vách F: Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt 1.2.2.2 Các chuẩn số - Chuẩn số Nusselt: - Chuẩn sốPrandtl: - Chuẩn số Reynold: - Chuẩn số Grashof: : vật tốc chuyển động lưu chất (m/s) hệ số ẫn nhiệt (m2/s) cp: nhiệt dung riêng đẳng áp (j/kg oC) g: gai tốc trọng trường ( m/s2) : kích thước hình học : chênh lệch nhiệt độ vách lưu chất (oC ) : hệ số giãn nở tích TÍNH TOÁN 2.1 Thí nghiệm ống kép 2.1.1 Số liệu thô Thực Hành Quá Trình & Thiết Bị Page Lưu lượng dòng nóng (L/P) Lưu lượng dòng lạnh (L/P) Nhiệt độ dòng nóng Nhiệ độ dòng lạnh 74 61 30 44 74 60 30 42 75 59 30 41 77 65 30 46 77 64 30 44 76 62 30 42 77 67 30 47 76 65 30 45 76 44 30 49 Thực Hành Quá Trình & Thiết Bị Page 2.1.2 Tính toán theo yêu cầu Bảng 1: nhiệt lượng tỏa dòng nóng QN GN (kg/s) tNV (oC) tNR (oC) TTBN (oC) (kg/m ) 0,049 0,049 0,049 0,099 0,099 0,099 0,14 0,14 0,14 74 74 75 77 77 76 77 76 76 61 60 59 65 64 62 67 65 44 67,5 67 67 71 70,5 69 72 70,5 60 979,15 978,42 979,42 977,2 977,2 978,34 976,6 977,2 983,2 C1 (j/kg.độ ) 4185 4184,6 4184,6 4187,8 4187,4 4186,2 4188,6 4187,4 4179 QN (W) 2871,63 2870,63 3280,72 4971,54 5389,18 5802,07 5864,04 6448,89 18721,9 Bảng 2: nhiệt lượng thu vào dòng lạnh QL GL (kg/s) TLV (oC) TLR (oC) TTBL (oC) (kg/m ) 0,049 0,049 0,049 0,099 0,099 0,099 0,14 0,14 0,14 30 30 30 30 30 30 30 30 30 44 42 41 46 44 42 47 45 49 37 36 35,5 38 37 36 38,5 37,5 39,5 993,25 993,6 993,77 992,9 993,25 993,6 992,72 993,07 992,37 C2 (j/kg.độ ) 4174 4174 4174 4174 4174 4174 4174 4174 4174 QL (W) 2863,36 2454,31 2249,78 6611,61 5785,16 4958,71 9934,12 8765,4 11102,84 Bảng 3: tính Q, tlog, K*L QN (W) Ql (W) Q (W) tNV (oC) tNR (oC) tLV (oC) tLR (oC) L (m) log (oC) K*L (w/m.độ) 2871,63 2863,36 8127 74 61 30 44 1,05 30,49 89,43 2870,63 2454,31 416,32 74 60 30 42 1,05 31 77,91 Thực Hành Quá Trình & Thiết Bị Page 3280,72 4971,54 2249,78 6611,61 1030,94 -1640,07 75 77 59 65 30 30 41 46 1,05 1,05 31,43 33 68,17 190,81 5389,18 5785,16 -395,98 77 64 30 44 1,05 33.5 164,5 5802,07 4958,71 843,36 76 62 30 42 1,05 33 143,11 5864,04 9934,12 -4074,08 77 67 30 47 1,05 33,4 283,26 6448,59 8765,4 -2316,81 76 65 30 45 1,05 32,5 256,86 18721,92 11102,84 7535,91 76 44 30 49 1,05 20 528,7 tNV (oC) tNR (oC) tNTB (oC) (kg/m ) (N.s/m ) 74 74 75 77 77 76 77 76 76 61 60 59 65 64 62 67 65 44 67,5 67 67 71 70,5 69 72 70,5 60 979,13 979,42 979,42 977,2 977,2 978,34 976,6 977,2 983,2 421,92.10-6 425,09.10-6 425,09.10-6 401.10-6 403,55.10-6 412,43.10-6 395,9.10-6 403,55.10-6 469,4.10-6 Bảng 4: tính Re dòng nóng ReN (Re1) (L/P) FN (m2) dtdN (m) (m/s) 0,19 354,.10-4 0,018 0,39 0,58 Thực Hành Quá Trình & Thiết Bị Page ReN 7936,79 7879,78 7879,78 11707,09 16998,99 16632,78 25753,23 25280,55 21867,5 Bảng 5: tính Re dòng lạnh ReL (Re2) (L/P) FL (m2) dtdL (m) (m/s) 0,99 3,26.10-4 8.10-3 1,98 2,98 ReL TLV (oC) TLR (oC) TLTB (oC) (kg/m3) (N.s/m2) 30 44 37 993,25 697,76.10-6 11273,99 30 42 36 993,6 712,58.10-6 11043,4 30 41 35,5 993,77 719,99.10-6 10931,62 30 46 38 992,9 682,94.10-6 23029,16 30 44 37 993,25 697,76.10-6 22547,98 30 42 36 993,6 712,58.10-6 22086,81 30 47 38,5 993,72 675,53.10-6 35033,89 30 45 37,5 993,67 690,35.10-6 34293,89 30 49 39,5 993,37 660,71.10-6 35807,08 Bảng 6: tính chuẩn số Pranlt dòng nóng Pr1 tNV (oC) tNR (oC) tNTB (oC) C1 (j/kg.độ) (N.s/m2) (w/m.độ) 74 74 75 77 77 76 77 76 76 61 60 59 65 64 62 67 65 44 67,5 67 67 71 70,5 69 72 70,5 60 4185 4184,6 4184.6 4187,8 4187,4 4186,2 4188,6 4187,4 4179 421,92.10-6 425,09.10-6 425,09.10-6 401.10-6 403,55.10-6 412,43.10-6 395,9,10-6 403,55.10-6 469,4.10-6 66,57.10-2 66,53.10-2 66,53.10-2 66,86.10-2 66,83.10-2 66,71.10-2 66,92.10-2 66,83.10-2 65,9.10-2 Thực Hành Quá Trình & Thiết Bị Page Pr1 2,65 2,67 2,67 2,51 2,53 2,59 2,4 2,53 2,98 Bảng 7: tính chuẩn số Pranlt dòng lạnh Pr2 TLV (oC) 30 30 30 30 30 30 30 30 30 TLR (oC) 44 42 41 46 44 42 47 45 49 TLTB (oC) 37 36 30,5 38 37 36 38,5 37,5 39,5 C2 (j/kg.độ) 4174 4174 4174 4174 4174 4174 4174 4174 4174 (N.s/m2) 697,76.10-6 712,58,10-6 719,99.10-6 682,91.10-6 697,76.10-6 712,58.10-6 675,53.10-6 690,35.10-6 660,71.10-6 Pr2 (w/m.độ) 62,99.10-2 62,82.10-2 61,88.10-2 63,16.10-2 62,99.10-2 62,82.10-2 63,24.10-2 63,07.10-2 63,41.10-2 4,64 4,75 5,36 4,53 4,64 4,75 4,47 4,58 4,36 (W/m.độ) 66,57.10-2 66,53.10-2 66,53.10-2 66,86.10-2 66,83.10-2 66,71.10-2 66,92.10-2 66,83.10-2 65,9.10-2 (W/m2.độ) 592,47 590,63 590,63 2083,06 2815,77 2789,96 4584,87 3879,11 3643,9 Bảng 8: hệ số cấp nhiệt dòng nóng Re1 Pr1 7936,79 7879,78 7879,78 11707,09 16998,99 16632.98 25753,33 25280,55 21867.5 2,65 2,67 2,67 2,51 2,53 2,59 2,4 2,53 2,98 Nu1 1 1 1 1 Thực Hành Quá Trình & Thiết Bị 16,02 15,98 15,98 51,08 75,84 75,28 123,35 104,48 99,53 Page 10 dtđ1 (m) 0,018 0,018 0,018 0,018 0,018 0,018 0,018 0,018 0,018 Cột khô L = (l/p) Hàng V(fit3/p) PCK (cmH2O) Số lớn Số nhỏ 40 39,7 2,5 40 39,6 3 40,2 36,5 3,5 40,2 39,4 40,7 38,8 4,5 40,3 39,4 Cột ước L = Hàng V(fit3/p) PCU (cmH2O) Số lớn Số nhỏ 40,5 38 2,5 41 38,5 3 41,5 37 3,5 41,3 38,3 42,8 36,7 4,5 43,5 36,2 L=5 Hàng V(fit3/p) PCK (cmH2O) Số lớn Số nhỏ 40 38,6 2,5 41 38,7 3 41,4 38,2 3,5 41,8 37,8 41,4 38,2 4,5 42,2 37,3 L=6 Hàng V(fit3/p) Thực Hành Quá Trình & Thiết Bị PCK (cmH2O) Page 45 Số lớn Số nhỏ 41 38,7 2,5 41,3 38,5 3 41,3 38,3 3,5 41,4 38,3 41,6 38 4,5 41,6 38,2 L= Hàng V(fit3/p) PCK (cmH2O) Số lớn Số nhỏ 40,7 39 2,5 41,2 38,7 3 41,6 38,5 3,5 41,8 38 42,6 37,3 4,5 42,3 37,4 L–8 Hàng V(fit3/p) PCK (cmH2O) Số lớn Số nhỏ 40,8 38,7 2,5 41,8 37,7 3 42 37,5 3,5 42,7 37,3 44,5 35,4 4,5 48 31,5 Thực Hành Quá Trình & Thiết Bị Page 46 L=9 Hàng V(fit3/p) PCK (cmH2O) Số lớn Số nhỏ 40,1 38,5 2,5 41,3 38,2 3 42,3 37.3 3,5 43,2 36,5 43,3 36,3 4,5 44 35,3 Cột ngập lụt 2.2 L V Plớn Pnhỏ 11 4,5 52 27,5 12 52,3 28,5 13 43,5 26,4 Tính toán Bảng xử lý số liệu cột khô G PCK (N/m2) PCK/Z Log(PC K/Z) logG Re fCK logfCK log 9,43 0,1813 29,43 56,59 1,75 -0,74 1284,4 0,9079 -0,419 1,18 0,226 39,24 75,46 1,87 -0,64 1601,07 0,8687 -0,0611 3 1,415 0,271 68,67 132,05 2,12 -0,56 1919,86 0,8377 -0,0769 1,65 0,317 78,48 150,92 2,17 -0,49 2245,74 0,8119 -0,0904 1,88 2,12 0,361 0,407 186,39 88,29 358,44 169,78 2,55 2,22 -0,44 -0,39 2557,46 2883,34 0,791 0,7723 -0,1018 -0,1122 3 i V.104 (m3/s) Thực Hành Quá Trình & Thiết Bị Page 47 Đồ thị log(PCK/Z) - logG Xử lí số liệu cột ước: L=4(l/p) i V.104 (m3/s) G PCƯ PCƯ/Z Log (PCƯ/Z) 9.34 0.2416 245.25 471.63 2.67 1.18 0.3024 245.25 471.63 1.415 0.3626 441.45 1.65 0.4228 1.88 2.12 LogfCƯ LogRe -0.61 1711.58 7.56 0.87 3.23 2.67 -0.51 2142.31 5.42 0.73 3.33 848.94 2.92 -0.44 2568.79 5.38 0.73 3.40 194.3 565.96 2.75 -0.37 2995.27 3.04 0.48 3.47 0.4818 598.41 1150.78 3.06 -0.31 3416.25 2.53 0.40 3.53 0.5433 716.13 1373.17 3.13 -0.26 3848.94 6.26 0.19 3.58 L = (l/p) Thực Hành Quá Trình & Thiết Bị Page 48 logG Re fCƯ i V.104 (m3/s) G PCƯ PCƯ/Z Log (PCƯ/Z) LogG Re fCƯ LogfCƯ LogRe 9.34 0.2416 137.34 164.11 2.4 -0.61 1711.58 4.2 0.62 3.23 1.18 0.3024 225.63 433.9 2.6 -0.51 2142.31 4.9 0.69 3.33 1.415 0.3626 313.92 603.69 2.7 -0.44 2568.79 3.8 0.57 3.40 1.65 0.4228 392.4 754.61 2.8 -0.37 2995.27 0.6 3.47 1.88 0.4818 313.92 603.69 2.7 -0.31 3416.25 1.3 0.11 3.53 2.12 0.5433 480.69 924.4 2.9 -0.26 3848.94 4.2 0.62 3.58 Re fCƯ LogfCƯ LogR L = 6(l/p) i V.104 (m3/s) G PCƯ PCƯ/Z Log (PCƯ/Z) logG 9.34 0.2416 225.63 433.9 2.63 -0.61 1711.58 6.96 0.84 3.23 1.18 0.3024 274.68 528.23 2.72 -0.51 2142.31 6.08 0.78 3.33 1.415 0.3626 294.3 565.96 2.75 -0.44 2568.79 3.59 0.56 3.40 1.65 0.4228 304.11 584.82 2.76 -0.37 2995.27 3.14 0.49 3.47 1.88 0.4818 353.16 679.15 2.83 -0.31 3416.25 1.98 0.29 3.53 2.12 0.5433 333.54 641.42 2.8 -0.26 3848.94 2.19 0.46 3.58 Thực Hành Quá Trình & Thiết Bị Page 49 L=7(l/p): i V.104 (m3/s) G 9.34 0.2416 559.17 1075.32 3.03 -0.61 1711.58 17.25 1.32 3.2 1.18 0.3024 245.25 471.63 2.67 -0.51 2142.31 5.42 0.73 3.3 1.415 0.3626 304.11 584.82 2.76 -0.44 2568.79 3.7 0.56 3.4 1.65 0.4228 372.78 716.88 2.85 -0.37 2995.27 3.85 0.58 3.4 1.88 0.4818 519.93 999.86 2.99 -0.31 3416.25 4.2 0.34 3.5 2.12 0.5433 480.69 924.4 2.69 -0.26 3848.94 4.2 0.62 3.5 PCƯ PCƯ/Z Log (PCƯ/Z) logg Re fCƯ LogfCƯ Log L=8(l/p): i V.104 (m3/s) G PCƯ PCƯ/Z Log (PCƯ/Z) 9.34 0.2416 206.01 396.17 2.63 1.18 0.3024 402.21 773.48 2.72 1.415 0.3626 441.45 848.94 2.75 1.65 0.4228 529.74 1018.73 2.76 1.88 0.4818 892.74 1716.75 2.93 2.12 0.5433 1618.65 3112.78 Thực Hành Quá Trình & Thiết Bị 2.8 Page 50 logg Re 0.61 0.51 0.44 0.37 0.31 0.26 fCƯ LogfCƯ LogR 1711.58 6.35 0.8 3.23 2142.31 8.9 0.94 3.33 2568.79 5.38 0.73 3.40 2995.27 5.4 0.74 3.47 3416.25 3.78 0.57 3.53 3848.94 141 1.15 3.58 L= 9(l/p) i V.104 (m3/s) G PCƯ PCƯ/Z Log (PCƯ/Z) logg Re 9.34 0.2416 156.96 301.84 2.47 -0.61 1711.58 4.84 0.68 3.23 1.18 0.3024 304.11 584.82 2.76 -0.51 2142.31 12.94 1.11 3.33 1.415 0.3626 490.5 943.26 2.97 -0.44 2568.79 5.98 0.77 3.40 1.65 0.4228 657.27 1263.98 3.1 -0.37 2995.27 6.79 0.83 3.47 1.88 0.4818 686.7 1320.57 3.12 -0.31 3416.25 2.9 0.46 3.53 2.12 0.5433 853.47 1641.28 3.21 -0.26 3848.94 0.87 0.87 3.58 Đồ thị log(PCƯ/Z) - logG Thực Hành Quá Trình & Thiết Bị Page 51 fCƯ Logf CƯ LogRe Xử lý cột ngập lụt: i V.103 (m3/s) 2.12 1.88 1.65 104 104 log log 2.89 2.31 1.98 2.97 3.64 4.49 -3.54 -3.63 -3.7 -2.52 -2.43 -2.34 Đồ thị log - log Thực Hành Quá Trình & Thiết Bị Page 52 BÀI THÍ NGHIỆM LỌC KHUNG BẢNG TỔNG QUAN 1.1 Mục đích thí nghiệm - Làm quen với cấu tạo nguyên lý hoạt động thiết bị lọc khung - Biết chế độ vận hành, kiểm tra trước vận hành thiết bị - Vận hành thí nghiệm lọc huyền phù CaCO3 nước với áp suất không đổi - Xác định hệ số lọc theo số liệu thí nghiệm thu 1.2 Cơ sở lý thuyết 1.2.1 Lọc chất lỏng Lọc trình thực để phân riêng hỡn hợp nhờ vật ngăn xốp, vật xốp có khả cho pha qua giữ pha lại nên gọi vách ngăn lọc 1.2.2 Nguyên tắc lọc Tạo bề mặt huyền phù áp suất P1 P1pha lỏng xuyên qua lỗ mao dẫn, pha rắn bị giữ lại Chênh lệch áp suất hai bên vách ngăn lọc gọi động lực trình lọc ∆P= P1 - P2 (áp suất tạo máy bơm, máy nén, cột nước…) Lượng lưới lọc thu : (m/s) {tốc độ lọc} V: thể tích mức lọc thu S: diện tích bề mặt lọc ∆t: thời gian lấy mẫu (kể từ lúc bắt đầu chảy) Tính lượng nước lọc, lượng bã ẩm, lượng pha rắn, lượng pha lỏng Vh=V0+V1=Va+V Gh=G0+G1=Ga+G Trong đó: Vh, Gh: khối lượng thể tích hỗn hợp huyền phù đem lọc V0, G0: thể tích khối lượng chất rắn khô V1, G1: thể tích khối lượng nước lọc nguyên chất Va,Ga: thể tích khố lượng bã ẩm V, G: thể tích khối lượng nước lọc chưa nguyên chất Độ ẩm bã: (% kg ẩm/kg vật liệu ướt) 1.2.3 Áp suất lọc Thực Hành Quá Trình & Thiết Bị Page 53 1.2.3.1Khi lọc với áp suất không đổi V r0 X + Rv S V ∆P = µ 2S τ Trong : độ nhớt (kg/ms) V: thể tích nước lọc (m3) S: diện tích bề mặt lọc (m2) τ : thời gian lọc ấn đính trước r0: trở lực riêng (1/m2), trở lực lớp bã tạo thành (1kg bã khô/1m2 bề mặt) X0= Va/V0: tỉ số lượng bã ẩm (m3/ lượng nước lọc (m3)) Rv: trở lực vách ngăn (1/m) 1.2.3.2Lọc với tốc độ không đổi: W=const (kém hiệu quả) ∆P = µ V r0 X + Rv S V S τ (N/m2) 1.2.4 Vật ngăn lọc Phải có tính chất phù hợp với huyền phù, gốm loại vải đan loại sau: sợi len polypropylene, clorinaxeton, pvc, sợi thủy tinh chịu axit… 1.2.5 Chất trợ lọc Diatomit trắng tạo từ 94% SiO2, bề mặt riêng 20 m2/g, bền axit, sử dụng rộng rãi, tạo độ xốp 93% Perolit: tạo từ sản phẩm núi lửa, chất trợ lọc không tan dung dịch lọc 1.3 Máy lọc khung 1.3.1 Cấu tạo Máy lọc khung gồm có dãy khung kích thước xếp liền nhau, khung có vải lọc.Huyền phù đưa vào rảnh tác dụng áp suất vào khoảng trống khung Chất lỏng qua vải lọc sang rãnh theo van Các hạt rắn giữ lại tạo thành bã chứa khung 1.3.2 Quá trình lọc- trở lực vải lọc bã lọc Lọc ép đưa tới kết lớp hạt rắn tạo thành vải lọc gồm mao quản bã lọc vật ngăn chuyển động dòng cần phải có áp suất để khắc phục trở lực vật ngăn trở lực bã lọc Trở lực ống dẫn không đáng kể 1.3.2.1Trở lực bã lọc Thực Hành Quá Trình & Thiết Bị Page 54 Phương trình Kozeny-carman đo hiêu suất qua hạt rắn có dòng chảy dùng để tính hiệu áp suất qua lọc ∆Pb = µ r0 X V2 S τ (1) Trong µ: độ nhớt nước lọc X0 = Va V ; Va: thể tích bã lọc; V: thể tích nước lọc S: diện tích bề mặt lọc τ : thời gian lọc r0: trở lực bã lọc Trở lực bã lọc thay đổi tùy theo tính chất bã lọc.r0=r’0.∆Ps’(2) r’0: số s’: số chịu nén; s’=0 cho bã lọc không nén được, thông thường s có giá trị từ 0,1-1,0 1.3.2.2Trở lực vải lọc ∆Pv = µRv V τ (3) Rv: trở lực vật ngăn lọc 1.3.2.3Phương trình lọc tổng quát Phương trình (1) (3) đưa tới Phương trình vi phân trình lọc dV ∆Ρ = V S dτ µ r0 X + Rv S (4) Thực Hành Quá Trình & Thiết Bị Page 55 V2 + Rv S 2∆Ρ.S V= τ r0 X µ r0 X Tích phân với ∆P= const thu được: q= (5) V S Đặt :lượng nước lọc riêng (m3/m2) Phương trình (5) viết gọn lại sau:q2+2.C.q=K.τ C= Rv 2∆Ρ ;K = r0 X µ r0 X Trong đó: 1.4 Nguyên lý lọc cấp Sơ đồ thí nghiệm 1 Khung khuấy huyền phù Bơm huyền phù Thiết bị lọc khung Áp kế Thực Hành Quá Trình & Thiết Bị Page 56 TÍNH TOÁN 2.1 Số liệu thô P1 = 0.2kg/m2 (góc van 30o) (s) 10 V(l) 1.8 1.72 15 1.6 20 1.45 25 1.3 P1 = 0.4kg/m2 (góc van 45o) (s) 10 V(l) 2.4 2.2 15 1.9 20 1.55 25 1.2 P1 = 0.5kg/m2 (góc van 60o) (s) 10 V(l) 2.7 2.6 15 2.35 20 2.1 25 1.81 a = 20cm 20 khung bảng Xử lý số liệu P=0.2 V q q P=0.4 V q q P=0.5 V q q 1.8 0.74 0.033 151.25 1.72 0.71 0.049 201.67 1.6 0.66 0.061 242 1.45 0.59 0.061 322.67 1.3 0.53 2.4 0.991 0.082 60.5 2.2 0.909 0.123 80.7 1.9 0.785 0.144 103.7 1.55 0.640 0.144 138.2 1.2 0.495 2.7 1.115 0.041 121 2.6 1.074 0.103 96.8 2.35 0.971 0.103 145.2 2.1 0.867 0.119 166.98 1.81 0.747 Đồ thị: Ở P=0.2 Thực Hành Quá Trình & Thiết Bị Page 57 Thực Hành Quá Trình & Thiết Bị Page 58 Ở P = 0.4 Ở P = 0.5 Lập bảng tính C K 0,5 0,9 1,07 C 1,678 10-3 3,161 10-3 3,615 10-3 Thực Hành Quá Trình & Thiết Bị K 3,631.10-7 1,661 10-6 2,176 10-6 Page 59