BÁO CÁO THỰC HÀNH QTTB TRUYỀN KHỐI

Trong các môn quá trình thiết bị đối với các bạn sinh viên ngành hóa thiết bị đều phải gặp rất nhiều khó khăn trong quá trình học tập và đặc biêt là trong quá trình học thực hành, trong đó môn quá trình thiết bị truyền khối cần phải làm nhiều báo cáo thực hành, vì vậy tài liệu này có thể hỗ trợ một phần nào đó cho các ban nào cần tham khảo.

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Tháng 3 năm 2013

Trang 2

MỤC LỤC

I/.Mục đích thí nghiệm 3

II/ Kết quả thí nghiệm và xử lý kết quả thí nghiệm 3

1/.Kết quả thí nghiệm 3

2/ Xử lý kết quả 4

3 Đồ thị: 5

III/.Nhận xét và bàn luận 7

IV/.Tài liệu tham khảo 8

V/.Phụ lục 8

1/ Công thức tính toán: 8

2/.Tính mẫu 9

Trang 3

BÀI 1: KHẢO SÁT CHẾ ĐỘ CỘT CHÊM (THÁP ĐỆM) Ngày thực hành : 4/3/2013

Họ và tên : nguyễn Văn Anh Nhóm : 1 – Tổ : 1

- Sự biến đổi của thừa số liên hệ giữa độ giảm áp của dòng khí khi cột khô

và khi cột ướt với vận tốc dòng lỏng

II/ Kết quả thí nghiệm và xử lý kết quả thí nghiệm

Trang 4

a/ Kết quả tính toán cột khô.

Bảng 3: Kết quả tính toán cột khô

b/ Kết quả tính toán cột ướt.

Bảng 4: Sự liên hệ giữa độ giảm áp khô và ướt: =

Trang 5

-1.600 -1.400 -1.200 -1.000 -0.800 -0.600 -0.400 -0.200 0.000

logG

log(∆Pck/Z)

Trang 6

Đồ thị: Biểu diễn sự biến đổi hệ số ma sát cột khô theo chuẩn số Re Khảo sát cột ướt:

Đồ thị: Biểu diễn sự biến đổi áp suất theo lưu lượng khí cho cột ướt

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00

Re

f ck

0.0000 0.5000 1.0000 1.5000 2.0000 2.5000 3.0000 3.5000 4.0000

log G

log(∆pcư/Z)

1.67 2 2.33 2.67 3

Trang 7

Đồ thị: Biểu diễn sự biến đổi hệ số ma sát cột ướt theo chuẩn số Re

III/.Nhận xét và bàn luận

- Dựa vào đồ thị và kết quả tính toán thực nghiệm:

o Đối với cột khô:khi G tăng thì độ giảm áp tăng theo gần như đường thẳng

o Đối với cột ướt: khi G tăng thì độ giảm áp tăng theo nhưng chia thành từng vùng như đồ thị trên

- Các yếu tố ảnh hưởng đến độ giảm áp ở cột khô và cột ướt:

o Lưu lượng dòng lỏng và dòng khí không ổn định trong quá trình làm thí nghiệm

o Mực nước duy trì ở đáy cột không đảm bảo yêu cầu làm cho nước xâm nhập vào ống đo độ chênh áp làm ảnh hưởng đến kết quả

o Trong quá trình làm thí nghiệm có một số thao tác không đúng như yêu cầu dẫn đến sai số trong kết quả tính toán

- Mục đích của giản đồ f theo Re là biểu diễn sự phụ thuộc của trở lực vào lưu lượng của dòng lưu chất

- Cách sử dụng giản đồ f theo Re: từ giá trị f hoặc Re cho trước, kẻ một đường thẳng theo phương ngang hoặc phương đứng cắt đồ thị f –Re tại một điểm

từ giao điểm đó kẻ một đường vuông góc với trục x hoặc y ta sẽ xác định được giá trị cần tìm

-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Re

f cư

1.67 2 2.33 2.67 3

Trang 8

IV/.Tài liệu tham khảo

[1] Giáo trình quá trình thiết bị truyền khối - Trường ĐH công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh – 2011

[2] TS Huỳnh Bá Lân - Bảng tra cứu quá trình cơ học – truyền nhiệt – truyền khối – NXB ĐHQG TPHCM – 2011

[3] Giáo trình hướng dẫn thực hành quá trình và thiết bị - Trường ĐH công

0 (0C) tra bảng 5 Tính chất vật lý cơ bản của một số chất khí (bảng tra cứu quá trình truyền nhiệt – truyền khối)

 Công thức tính Re:

Với a – diện tích bề mặt riêng của vật chêm, a = 360 (m3/m2)

– độ nhớt của dòng khí, = 17,3 Pa.s ở 0 (0C) tra bảng 5 Tính chất vật

lý cơ bản của một số chất khí (bảng tra cứu quá trình truyền nhiệt – truyền khối)

 Công thức tính fck:

Trang 9

0 (0C) tra bảng 5 Tính chất vật lý cơ bản của một số chất khí (bảng tra cứu quá trình truyền nhiệt – truyền khối)

logG = log(0,07154) = -1,146

∆Pck = 0,2 cmH2O = 0,2.98,1 = 19,62 (Pa) /Z = 19,62/1,6 = 12,2625 (Pa/m) Log( /Z) = log(12,2625) = 1,0886

 Công thức tính fck:

- Trường hợp Re < 50:

Tính mẫu dòng 5 bảng 4:

Trang 10

Với a – diện tích bề mặt riêng của vật chêm, a = 360 (m3/m2)

– độ nhớt của dòng khí, = 0,0000173 kg/m.s ở 0 (0C) tra bảng 5 Tính chất vật lý cơ bản của một số chất khí (bảng tra cứu quá trình truyền nhiệt – truyền khối)

 Công thức tính fcư:

; ;

Trang 11

BÀI 2: TĨNH LỰC HỌC SẤY Ngày thực hành : 8/3/2013

Họ và tên : HUỲNH VĂN THÌN – 10050551 Nhóm : 1 – Tổ : 1

H (kg/kgkkk)

̅ (kg/kgkkk)

H (kg/kgkkk)

̅ (kg/kgkkk)

H (kg/kgkkk)

Trang 12

Stt

̅ (kg/kgkkk)

H (kg/kgkkk)

̅ (kg/kgkkk)

H (kg/kgkkk)

̅ (kg/kgkkk)

H (kg/kgkkk)

Trang 13

- Đồ thị so sánh năng lượng cung cấp của quá trình sấy lý thuyết và sấy thực

tế

- Qua kết quả tính toán thực nghiệm đồ thị trên ta thấy:

o Lượng không khí khô sử dụng cho quá trình sấy thực tế nhỏ hơn

lượng không khí khô sử dụng cho quá trình sấy lý thuyết

o Năng lượng sử dụng cho quá trình sấy lý thuyêt lớn hơn năng lượng

sử dụng cho quá trình sấy thực tế

o Từ đó thấy được quá trình sấy đạt hiệu quả như mong muốn

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

Trang 14

- Theo quá trình sấy lý thuyết thì hàm nhiệt của không khí không thay đổi trong suốt quá trình H = const, nhưng trong quá trình sấy thực tế thì hàm nhiệt của không khí thay đổi H1 < H2

- Các nguyên nhân tạo nên sự khác biệt giữa quá trình sấy thực tế và sấy lý

thuyết:

o Các thao tác và cách đọc số liệu trong quá trình làm thí nghiệm không chính xác

o Sai số trong quá trình tính toán

o Do giản đồ Ramzin H - ̅ nhỏ nên việc tra cứu số liệu không được chính xác

Trang 15

: lượng ẩm được tách ra khỏi vật liệu khi qua máy sấy, kg

Lượng ẩm không khí khô cần sử dụng cho quá trình sấy lý thuyết

̅̅̅ ̅̅̅̅ , kg/s Trong đó :

LLT – lượng không khí khô đi qua máy sấy, kgkkk/s

̅ – hàm ẩm không khí trước khi vào caloriphe sưởi, kg/kgkkk

̅ ̅̅̅ – hàm ẩm của không khí trước khi vào máy sấy (sau khi đi qua caloriphe sưởi) và sau khi ra khỏi máy sấy, kg/kgkkk

- Từ tư, tk của các điểm trong bảng 1 Kết quả thí nghiệm, tra giản đồ

Ramzin H – ̅ trang 220, sách giáo trình và thiết bị truyền khối ta được

̅ ̅̅̅

Lượng không khí khô cần sử dụng cho quá trình sấy thực tế

LTh = wk.f , m3/s Trong đó: wk – vận tốc dòng khí, m/s

f – tiết diện phòng sấy, m2

Cân bằng năng lượng

Tính mẫu dòng 4 bảng 3 Cân bằng vật chất và năng lượng

- Độ ẩm vật liệu trước và sau khi sấy, tính theo % khối lượng vật liệu

ướt

Trang 16

̅̅̅

- Độ ẩm vật liệu trước và sau khi sấy, tính theo % khối lượng vật liệu

khô tuyệt đối

- Lượng không khí khô cần sử dụng cho quá trình sấy thực tế

Trang 17

BÀI 3: ĐỘNG LỰC HỌC SẤY Ngày thực hành : 11/3/2013

I/.Mục đích thí nghiệm

- Khảo sát quá trình sấy đối lưu vật liệu là giấy lọc trong thiết bị sấy bằng không khí được nung nóng nhằm:

- Xác định đường cong sấy ̅ = f ( )

- Xác định đường cong tốc độ sấy N = ̅

f ( ̅)

- Giá trị độ ẩm tới hạn ̅̅̅̅ , tốc độ sấy đẳng tốc N, hệ số sấy K

1/.Kết quả thí nghiệm

Bảng 1: Kết quả thí nghiệm: G0= 0,070 (kg)

Mức 50 ( 0 C) Stt (ph) G i (g) t ư ( 0 C) t k ( 0 C)

Trang 18

Trang 19

Trang 22

Đồ thị : Biểu diễn đường cong tốc độ sấy thực nghiệm N - X

Trang 23

Đồ thị : Biểu diễn đường cong tốc độ sấy thực nghiệm N - X

- Qua kết quả tính toán và đồ thị trên ta thấy:

o Đường cong sấy giảm đều như một đường thẳng xiên do hàm ẩm của vật liệu giảm dần theo thời gian

o Đường cong tốc độ sấy giảm dần theo hàm ẩm của vật liệu và đạt giá trị N = 0

o Trong thực tế, nhiệt độ càng cao thì thời gian sấy càng giảm

- Các nguyên nhân dẫn đến sai số trong thí nghiệm và tính toán:

o Cân và đọc số liệu không chính xác do khối lượng vật liệu thay đổi theo tời gian

o Do các thiết bị trong mô hình thí nghiệm bị hư hỏng dẫn đến quá trình làm thí nghiệm không được chính xác

o Thao tác trong quá trình làm thí nghiệm không chính xác

Trang 24

nghiệp thành phố Hồ Chí Minh – 2011

V/.Phụ lục

1/ Công thức tính toán:

Các thông số ban đầu

- Diện tích bề mặt bay hơi: F = m(a.b), (m2)

Trong đó: m – số tấm giấy ;

a – chiều rộng tờ giấy ; b – chiều dài tờ giấy

- Khối lượng giấy lọc khô tuyệt đối: G0 (kg)

- Bề mặt riêng khối lượng của vật liệu:

(m2/kg)

- Độ ẩm của giấy lọc:

̅

Với G0: khối lượng vật liệu theo thời gian, (g)

- Vận tốc của dòng không khí sấy: wk = 1,7 (m/s)

Xác định cường độ bay hơi ẩm

- Cường độ bay hơi ẩm:

Jm = αm.(pb – ph). , (kg/m2.h)Trong đó:

αm – hệ số trao đổi ẩm,(kg/m2.h.mmHg)

Trang 25

pb - Áp suất hơi ẩm trên bề mặt vật liệu và bằng áp suất hơi nước bão hòa ở nhiệt độ bầu ướt (mmHg)

ph - áp suất riêng phần hơi nước trong không khí (mmHg)

B - áp suất không khí trong phòng sấy,(mmHg)

- Xác định áp suất hơi bão hòa pb và áp suất riêng phần ph:

o Từ nhiệt độ bầu khô ̅ và nhiệt độ bầu ướt ̅ ( xác định ph theo giản đồ không khí ẩm Ramzin H - ̅.(trang 220, giáo trình quá trình

và thiết bị truyền khối)

o Từ nhiệt độ bầu ướt ̅ ( ta tra bảng 38 Áp suất hơi nước bão hòa (bảng tra cứu quá trình cơ học – truyền nhiệt – truyền khối)

Xác định thời gian sấy

- Thời gian trong giai đoạn đẳng tốc:

o Thực nghiệm:

̅ ̅

o Lý thuyết:

Trang 26

- Diện tích bề mặt bay hơi: F = m(a.b) = 0,2.0.3.6 = 0,36 (m2)

- Khối lượng giấy lọc khô tuyệt đối: G0 = 0,07 (kg)

- Bề mặt riêng khối lượng của vật liệu:

Trang 27

- Độ ẩm cân bằng: Từ đồ thị biểu diễn đường cong tốc độ sấy ta xác định được ̅

Xác định cường độ bay hơi ẩm

- Hệ số sấy lý thuyết:

̅

, (l/h)

Xác định thời gian sấy

- Thời gian trong giai đoạn đẳng tốc:

o Thực nghiệm:

̅ ̅

(h)

o Lý thuyết:

̅ ̅

(h)

- Thời gian sấy trong giai đoạn giảm tốc:

o Thực nghiệm:

( ̅ ̅

̅ ̅ ) ( ) , (h)

Trang 28

o Lý thuyết:

( ̅ ̅

Trang 29

BÀI 4: CHƯNG GIÁN ĐOẠN KHÔNG HOÀN LƯU Ngày thực hành : 15/3/2013

- Khảo sát sự biến đổi nồng độ sản phẩm đỉnh theo thời gian chưng

- Khảo sát sự biến đổi thông số qua các bậc của quá trình chưng

- Khảo sát sự biến đổi năng lượng theo thời gian chưng

1/.Kết quả thí nghiệm VF = 12,4 lít; vF = 22%V

Bảng 1: Kết quả thí nghiệm

STT vD (%V) VD (lít) T1 (

0C) Nhập liệu

T4 (0C) Đáy

T8 (0C) Đỉnh

̅ (kg) (mol/mol)

̅(kg/kg)

̅ (kg/kg)

̅ (kg)

ln( ̅ ̅ (kg)

1 0.0956 0.2127 11.520 0.691 0.851 0.203 0.165 11.351 0.015

Trang 30

STT

(mol/mol)

̅(kg/kg)

̅ (kg) (mol/mol)

̅(kg/kg)

̅ (kg/kg)

̅ (kg)

ln( ̅ ̅ (kg)

Trang 31

- Qua số liệu thực nghiệm ta thu được trên bảng số liệu ta thấy: nồng độ của sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy đều giảm dần theo thời gian chưng Ban đầu nồng độ của dung dịch trong nồi đun là cao nhất nên một thời gian ta thu được sản phẩm đỉnh có nồng độ cao nhất, nhưng sau những khoảng thời gian lấy mẫu, nồng độ trong nồi đun (hay sản phẩm đáy) giảm dần vì thế cho nên nồng độ sản phẩm đỉnh cũng giảm theo sự giảm nồng

độ đáy

- Ứng dụng của quá trình chưng gián đoạn: dùng để tách hỗn hợp, trong đó các cấu tử có độ bay hơi khác nhau, tuy nhiên quá trình này chỉ dung để tách sơ bộ hoặc dùng để làm sạch các cấu tử khỏi tạp chất

nghiệp thành phố Hồ Chí Minh – 2011

V/.Phụ lục

0.203 0.203 0.204 0.204 0.205 0.205 0.206 0.206 0.207 0.207 0.208

Trang 32

̅ ̅ ̅ – phần khối lượng cấu tử dễ bay hơi trong

- Nồng độ phần mol etanol nhập liệu:

- Diện tích giới hạn bởi đường cong và ̅ ̅ :

Trang 34

̅

- Lượng nhập liệu: ̅

o Từ giá trị VF (%V) và t0C tra bảng 4 Khối lượng riêng các chất lỏng theo nhiệt độ (trang 11 & 12 bảng tra cứu quá trình cơ học - truyền nhiệt – truyền khối), sau đó nội suy ta được kết quả dưới đây : STT VF (%V) t0C (kg/m3) 1 22 82 929.071 2 22 86 926.713 3 22 88 925.534 4 22 89 924.945 5 22 90 924.355 6 22 90 924.355 7 22 91 923.766 8 22 92 923.176 9 22 93 922.587 10 22 93 922.587 11 22 94 921.997 12 22 95 921.408 Suy ra: ̅

- Nồng độ phần mol etanol sản phẩm đỉnh:

o Từ giá trị VD (%V) và t0C tra bảng 4 Khối lượng riêng các chất lỏng theo nhiệt độ và bảng 39 Tính chất vật lý của nước (bảng tra cứu quá trình cơ học - truyền nhiệt – truyền khối), sau đó nội suy ta được kết quả dưới đây :

STT t0C VD (%V) (kg/m3) (kg/m3)

Trang 35

STT t0C VD (%V) (kg/m3) (kg/m3)

- Nồng độ phần khối lượng etanol sản phẩm đỉnh: ̅

- Lượng sản phẩm đỉnh: ̅

o Từ giá trị VD (%V) và t0C tra bảng 4 Khối lượng riêng các chất lỏng theo nhiệt độ (trang 11 & 12 bảng tra cứu quá trình cơ học - truyền nhiệt – truyền khối), sau đó nội suy ta được kết quả dưới đây : STT VF (%V) t0C (kg/m3) 1 87 37 824.1 2 84 38 832.2 3 81 40 840.3 4 79 41 830.5 5 77 42 835.5 6 75 42 840.5 7 72 42 848 8 69 42 855.5 9 67 43 860.5 10 64 43 868 11 61 43 875.5 12 59 43 880.25 Suy ra: ̅

Trang 36

- Diện tích giới hạn bởi đường cong và ̅ ̅ :

( ̅̅ ) (

)

Trang 37

BÀI 4: CHƯNG LIÊN TỤC Ngày thực hành : 18/3/2013

- Khảo sát ảnh hưởng lưu lượng dòng nhập liệu

- Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ dòng nhập liệu

- Khảo sát ảnh hưởng vị trí nhập liệu

- Khảo sát ảnh hưởng chỉ số hồi lưu

Trang 38

STT xF (mol/mol) F (mol/h) xD (mol/mol) xW

(mol/mol)

D (mol/h)

W (mol/h)

Trang 39

- Dòng hoàn lưu càng nhiều thì độ tinh khiết của sản phẩm càng cao, vì dòng hoàn lưu sẽ nhập trở lại vào phần nhập liệu, vì vậy dòng hoàn lưu càng nhiều thì độ tinh khiết của dòng nhập liệu càng cao, mà độ tinh khiết của dòng nhập liệu càng cao thì độ tinh khiết sản phẩm càng cao Nhưng dòng hoàn lưu càng nhiều thì thời gian chưng cất sẽ càng dài, độ tinh khiết càng cao

- Dòng hoàn lưu tăng thì chỉ số hoàn lưu tăng do Khi dòng hoàn lưu L0 tăng thì D giảm Do đó L0 tăng thì Rx tăng

- Số bậc thang càng ít thì hiệu suất càng giảm do số bậc thang tỷ lệ thuận với hiệu suất

- Trong thực tế ứng dụng của thiết bị chưng cất là tách các cấu tử dễ bay hơi dựa vào sự chênh lệch nhiệt độ bay hơi

0.0000 0.0200 0.0400 0.0600 0.0800 0.1000 0.1200 0.1400 0.1600

Định dạng
Số trang	44
Dung lượng	1,05 MB