Đang tải... (xem toàn văn)
Trong sản xuất và trong các ngành công nghiệp hóa chất, công nghệ môi trường, phương pháp lắng thường được sử dụng để tách chất rắn và các hạt lơ lửng ra khỏi môi trường lỏng, khí, VD tách bụi khỏi không khí, tách bùn từ nước thải v.v Vì vậy việc nghiên cứu sự lắng của các hạt đóng một vai trò quan trọng. Trong bài thí nghiệm này, sinh viên tiến hành lắng cát trong môi trường nước, đo vận tốc lắng, tính toán chuẩn số Reynolds, hệ số trở lực và vận tốc lắng
LỜI MỞ ĐẦU Ngày , nhu cầu thực phẩm ngày đa dạng, đòi hỏi nhà sản xuất khơng ngừng tìm tòi đưa cơng thức Ngồi nắm vững chất q trình sinh học, hóa học xảy , kiểm sốt chúng q trình chế biến yếu tố cơng nghệ máy móc, thiết bị phụ trợ cho trình thiếu Việc nắm rõ yếu tố công nghệ, vai trò,cơ chế hoạt động cách vận hành loại thiết bị ,… , ưu , khuyết điểm chúng, giúp nhà sản xuất lựa chọn loại máy thích hợp với quy trình sản xuất đặt Khơng vậy, giúp nhà sản xuất tiết kiệm chi phí sản xuất, dẫn đến giá thành sản phẩm giảm, tăng sức cạnh tranh với thị trường, sản phẩm dễ dàng đến tay người tiêu dùng Trong q trình thí nghiệm mơn q trình thiết bị học, chúng em hỗ trợ cô Ths.Phạm Thanh Hương thầy Ths.Trần Quốc Tiệp , tận tình giúp đỡ dẫn cho chúng em thời gian thí nghiệm Em làm quen với máy móc chun dùng, tìm hiểu nguyên lý hoạt động máy gia công cơ; xác định độ đồng trình khuấy trộn xác định công nghiền riêng sản phẩm thực phẩm Bài báo cáo em gồm có ba phần : Bài 1: Thí nghiệm khuấy trộn Bài 2: Xác định công nghiền riêng sản phẩm thực phẩm Bài 3: Tính tốn vận tốc lắng hạt môi trường lỏng MỤC LỤC Lời Mở đầu Bài 1: Thí nghiệm khuấy trộn I Cơ sở lý thuyết 1, Tìm hiểu máy khuấy trộn 2, Cách sử dụng khúc xạ kế đo nồng độ Bx II Báo cáo thí nghiệm Bài 2: Xác định cơng nghiền riêng sản phẩm thực phẩm Cơ sở lý thuyết Báo cáo thí nghiệm Bài 3: Tính tốn vận tốc lắng hạt môi trường lỏng Cơ sở lý thuyết Báo cáo thí nghiệm Bài 1: Thí nghiệm máy khuấy trộn I, Cơ sở lý thuyết 1, Máy khuấy trộn a, Mục đích cơng nghệ - Tạo đồng tính chất hỗn hợp nhiều cấu tử • mơi trường lỏng gọi khuấy • mơi trường khơ hạt gọi trộn - Nhằm tăng cường trình truyền nhiệt - Ngồi ra, hòa tan nhanh chất rắn lỏng tăng cường phản ứng hóa học hỗn hợp b, Cấu tạo *Cấu tạo: Gồm có động cơ, cánh khuấy thùng chứa ngun liệu.Ngồi có bảng điều khiển, giá đỡ van xả đáy c, Nguyên lí hoạt động Động quay tác dụng lên cánh khuấy dựa vào bảng điều khiển để điều khiển tốc độ quay cánh khuấy Dung dịch hòa tan đồng nhờ cánh khuấy d, Cách vận hành máy khuấy trộn Bảng điều khiển Sau khi, chuẩn bị thùng chứa , có hỗn hợp cần khuấy, ta để vào vị trí giá đỡ, cánh khuấy thùng để vị trí thích hợp thuận lợn cho việc hỗn hợp khuấy đồng Sau cắm dây , bẳng điều khiển có công tác on/off, ta vặn kim on, để bắt đầu Tiếp, ta nhấn nút set để cài đặt - Nhấn nút set lần để điều chỉnh thời gian khuấy - Nút ↑ để điều chỉnh thời gian tăng dần, ↓ để điều chỉnh thời gian giảm dần - Nhấn nút set lần để điều chỉnh tốc độ khuấy , nút ↑↓ chức tương tự Cuối cùng, đặt chế độ mong muốn, ta bấm start, để bắt đầu, q trình khuấy hồn thành ta bấm stop để kết thúc 2, Cách sử dụng khúc xạ kế Bước 1: Nhỏ – giọt dung dịch cần đo lên lăng kính Bước 2: Đậy chắn sáng Bước 3: Nước phải phủ lăng kính Bước Đưa lên mắt ngắm Bước Đọc số thang đo Chỉnh tiêu cự cho số thấy rõ Bước Lau khô giấy thấm mềm Ghi chú: không làm ướt khúc xạ kế Ghi chú: Khi nồng độ muối dung dịch cao, hình quan sát xuất màu trắng II, Báo cáo thí nghiệm a, Các bước tiến hành Bước 1: Đổ 10 lít nước vào thùng, cho 1.5 kg muối hạt vào Cho cánh khuấy chạy( bắt đầu tính thời gian khuấy) Bước 2: Sau phút lấy mẫu lần, đo nồng độ muối Bx( nồng độ chất tan/ 100 g dung dịch) chiết quang kế Bước 3: Đến nồng độ Bx = const dừng khuấy Bước 4: Xác định thời gian khuấy vẽ đồ thị biểu diễn quan hệ nồng độ Bx theo thời gian b, Kết Chạy máy với tốc độ cánh khuấy : n= 70 vòng/phút Thời gian (phút) Bx 10 12 14 16 18 20 22 24 6,2 9,1 11,2 12,9 14,0 15,1 16,1 16,7 16,9 17,1 17,1 17,1 Chạy máy với tốc độ cánh khuấy : n= 65 vòng/phút Thời gian (phút) Bx 5,2 8,1 10 c, vẽ đồ thị 10 11,8 13 12 14 16 14,1 15,2 16 18 20 22 24 26 28 16,5 16,8 16,9 17 17 17 Mối quan hệ nồng độ Bx theo thời gian 18 16 14 12 10 2 10 12 14 n=70 vòng/phut 16 18 20 22 24 26 28 n=65 vòng/phút d, Nhận xét kết Dựa vào đồ thị ta khẳng định tốc độ đảo trộn nhanh độ đồng sản phẩm nhanh Tốc độ đảo trộn tăng tăng khả độ đồng cho sản phẩm nhanh Ngồi q trình khuấy trộn, chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố như: nhiệt độ tốc độ khuấy trộn, chất chất khô Bản chất dung môi: độ nhớt ,ví dụ: dung mơi lỗng dễ khuấy trộn ngược lại Kết cấu cánh khuấy Bài : Xác định công nghiền riêng sản phẩm thực phẩm I, Tìm hiểu máy nghiền búa a, Mục đích cơng nghệ Máy nghiền búa nghiền nhỏ vật liệu khơ, giòn, dễ vỡ, qnh dính loại hạt khơ, xương, muối đường loại khống sản… nhằm : - Mở rộng bề mặt để tăng cường trình trao đổi nhiệt chất - Đưa kích thước để trộn b, Cấu tạo Gồm có hộp chính: hộp thứ để nghiền hộp thứ hộp hút bột, hai hộp thông với ống dẫn bột trùng trục quay Ngồi động cơ, đĩa búa búa, quạt hút gió, phễu chứa nguyên liệu vào sản phẩm ra……… Hình 10: Cấu tạo máy nghiền gạo, nghiền ngơ Hình 11: Cấu tạo máy nghiền gạo, nghiền ngô c Nguyên lý hoạt động Nguyên liệu đưa vào phễu nạp liệu theo chiều tiếp tuyến với chiều quay búa Quá trình nghiền nhỏ vật liệu máy nghiền búa va đập búa vào vật liệu, chà xát vật liệu với búa với thành vỏ máy, hạt vật liệu to chưa lọt qua lưới lại búa tiếp tục nghiền nhỏ Để nghiền được, động búa quay phải lớn công làm biến dạng để phá vỡ vật liệu.kích cỡ sản phẩm phụ thuộc vào lưới sàng, tùy theo yêu cầu sản phẩm mà ta thay lưới sang phù hợp Sau qua lưới sang rơi xuống ống dẫn bột hộp hút gió với tác động quạt hút với luồng gió từ hút gió hút bột lên hộp đưa lên túi chứa bột II, Báo cáo thí nghiệm 1, Các bước tiến hành - Cho máy chạy không tải để xác định công suất chạy không tải P0= kW ( đọc đồng hồ đo) - Làm thí nghiệm nghiền gạo ngơ với kích thước lỗ lưới sàng : 0.5mm, 1.5mm,2mm 2, Kết - Bảng số liệu: Vật Khối liệu lượng Kích vật liệu Thời gian thước lỗ nghiền sàng nghiền (mm) 0.24 Ngô 0.25 Gạo 0.25 Ngô 0.25 Gạo 0.25 Ngô 0.25 0.5 1.5 riêng Lúc nghiền nghiền xong (A đầu) kWh (A cuối) kWh 1’45 0.021 0.0125 2’15 0.029 0.02 1’47 0.023 0.016 2’02 0.024 0.008 1’53 0.021 0.004 1’57 0.026 0.02 b Tính cơng nghiền Công nghiền không tải P0 =0,0109 kWh , với A0= P0×T, ta có bảng sau Cơng nghiền Lúc bắt đầu (kg) Gạo Số đồng hồ (kWh/kg) t 0.5 1.5 2.5 A 0.005 0.01 0.016 0.021 0.027 0.032 Từ bảng ta có đồ thị biểu diễn mối quan hệ A0 t với Ac= at +b Vật Khối Kích Thời Cơng Cơng Cơng Cơng Cơng liệu lượng thước gian nghiền chạy có ích nghiền nghiền có tải khơng (Aci = riêng riêng tải A– (A riêng = thực tế nghiền thời tương Aci/m) (A riêng tt = (kg) gian ứng nghiền với T thời (A) gian vật liệu lỗ sàng nghiền (T) (mm) A0) (kWh/kg) A riêng x 0.6) nghiền (kWh/kg) T (A0) Gạo 0.24 Ngô 0.25 Gạo 0.25 Ngô 0.25 Gạo 0.25 Ngô 0.25 0.5 1.5 1’45 0.021 0.018 0.003 0.0125 0.0075 2’15 0.029 0.024 0.005 0.02 0.012 1’47 0.023 0.019 0.004 0.016 0.0096 2’02 0.024 0.022 0.002 0.008 0.0048 1’53 0.021 0.020 0.001 0.004 0.0024 1’57 0.026 0.021 0.005 0.02 0.012 a, Đồ thị biểu diễn công nghiền riêng với kích thước lỗ lưới sàng vật liệu ngơ Đồ thị biểu diễn cơng nghiền riêng với kích thước lỗ lưới sàng vật liệu gạo Nhận xét: Ta tính cơng nghiền riêng tính lượng điện tiêu thụ, chất giá thành sản phẩm, hay giá sản xuất , nghiền sản phẩm Để có cơng nghiền riêng nhỏ toán kinh tế kĩ thuật Mà công nghiền riêng phụ thuộc vào yếu tố như: - Bản chất vật liệu ngơ hay gạo hay sắn… cấu tạo vật liệu nghiền xốp hay đặc - Kích thước lỗ sàng - Thời gian nghiền …… Bài : Tính tốn vận tốc lắng hạt môi trường lỏng I, Cơ sở lý thuyết Trong sản xuất ngành công nghiệp hóa chất, cơng nghệ mơi trường, phương pháp lắng thường sử dụng để tách chất rắn hạt lơ lửng khỏi mơi trường lỏng, khí, VD tách bụi khỏi khơng khí, tách bùn từ nước thải v.v … Vì việc nghiên cứu lắng hạt đóng vai trò quan trọng Trong thí nghiệm này, sinh viên tiến hành lắng cát môi trường nước, đo vận tốc lắng, tính tốn chuẩn số Reynolds, hệ số trở lực vận tốc lắng Sự khác vận tốc lắng thực tế lý thuyết đưa so sánh thảo luận Trong môi trường chất lỏng, theo định luật Archimedes, trọng lực hạt hình cầu KS tính sau: Trong đó: d: đường kính hạt (m) ρ1: khối lượng riêng hạt cầu (kg/m3) ρ2: khối lượng riêng chất lỏng (kg/m3) g: gia tốc trọng trường (m/s2) Khi hạt cầu rơi (lắng) với vận tốc u, chịu trở lực gây môi trường chất lỏng Trở lực phụ thuộc vào tính chất vật lý mơi trường lỏng (khối lượng riêng, độ nhớt), phụ thuộc vào kích thước hình dáng vật thể, phụ thuộc vào vận tốc rơi gia tốc trọng trường Theo Newton, trở lực S xác định sau: ξ: hệ số trở lực F: tiết diện hạt theo hướng chuyển động Đối với hạt hình cầu: Giả thiết hạt hình cầu lắng với vận tốc khơng đổi Khi S = KS: Hệ số trở lực ξ hàm số Renolds, nghĩa phụ thuộc vào tốc độ lắng, kích thước hạt, khối lượng riêng chất lỏng độ nhớt chất lỏng Sự phụ thuộc ξ = f(Re) xác định thực nghiệm, cụ thể sau: với: μ: độ nhớt động lực học chất lỏng, Pa.s Mơ tả thí nghiệm bước tiến hành Trước tiến hành trình lắng, xác định khối lượng riêng cát hộp thủy tinh với thể tích V = dm3 Tiến hành thí nghiệm lắng cát mơi trường nước Kích thước cát xác định thước kẹp (d=0,0003m), sau thả vào bể nước có kích thước m3 Chiều cao mực nước bể h = mm Đo thời gian tồn lượng cát chìm xuống đáy bể t (giây) Các bước tiến hành thí nghiệm: Bước 1: Đo nhiệt độ nước: T = ᵒC Bước 2: Cho cát vào hộp thủy tinh, cân, xác định khối lượng riêng cát: ρ1 = kg/m3 Bước 3: Tiến hành lắng cát bể Đo thời gian từ lúc cho cát vào bể đến hạt cuối chìm xuống đáy bể Lặp lại thí nghiệm lần Tính toán kết nhận xét Từ nhiệt độ nước, tra đại lượng: khối lượng riêng, độ nhớt Xác định vận tốc lắng thực: ut = h/t Từ vận tốc kích thước đo cát, tính chuẩn số Re, từ xác định hệ số trở lực Tính vận tốc lắng lý thuyết theo cơng thức (5) So sánh vận tốc lắng thực tế lý thuyết, đưa nhận xét II, Kết thí nghiệm Ta có: - chiều cao mực nước h= 26.5 cm Kích thước hạt cát : 0.3mm Thể tích bể chứa V=14×14×9.4=1842.4 cm3= 1,84 lít Khối lượng riêng cát = == 1.41 ×10-3(kg/cm3) Nhiệt độ nước : T= 24 0C = 0.0568 (N) u = 0.0604 (m/s) Bảng số liệu Thời gian lắng t (s) Vận tốc lắng thực Vận tốc lắng lý Lần 4.41 tế utt (m/s) 0.0601 thuyết u (m/s) 0.0604 Lần 9.67 4.28 0.0274 0.0619 0.0604 Lần 10.18 4.45 0.0260 0.0596 0.0604 Lần 9.75 4.30 0.0271 0.0616 0.0604 Lần 9.49 4.45 0.0279 0.0596 0.0604 10.02 0.0264 • Nhận xét: Vận tốc lắng thực tế phụ thuộc vào : nhiệt độ môi trường, độ nhớt dung môi, chất vật liệu, khơng phụ thuộc kích thước vật liệu, khối lượng riêng… Như ta thấy hạt cát có kích thước khơng đều, tính khối lượng riêng tương đối hạt cát chỗ trống chưa điền đầy, …do mà ta có thời gian lắng hạt đầu hạt cuối ... độ Bx II Báo cáo thí nghiệm Bài 2: Xác định công nghiền riêng sản phẩm thực phẩm Cơ sở lý thuyết Báo cáo thí nghiệm Bài 3: Tính tốn vận tốc lắng hạt môi trường lỏng Cơ sở lý thuyết Báo cáo thí... làm ướt khúc xạ kế Ghi chú: Khi nồng độ muối dung dịch cao, hình quan sát xuất màu trắng II, Báo cáo thí nghiệm a, Các bước tiến hành Bước 1: Đổ 10 lít nước vào thùng, cho 1.5 kg muối hạt vào... hút gió với tác động quạt hút với luồng gió từ hút gió hút bột lên hộp đưa lên túi chứa bột II, Báo cáo thí nghiệm 1, Các bước tiến hành - Cho máy chạy không tải để xác định công suất chạy không