Báo cáo thực hành quá trình thiết bị

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC -    - BÁO CÁO THỰC HÀNH MÔN THỰC HÀNH Q TRÌNH & THIẾT BỊ HĨA HỌC BÀI 7: Q TRÌNH CƠ ĐẶC Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Mã số sinh viên: Nhóm: Ngày thực hiện: ThS Võ Thanh Hưởng Nguyễn Khắc Đức 14078431 18/08/2017 TP.Hồ Chí Minh, Tháng năm 2017 P a g e | 26 P a g e | 26 MỤC LỤC PHẦN I: TÓM TẮT PHẦN II: GIỚI THIỆU 7.2 GIỚI THIỆU 7.2.1 Khái quát trình cô đặc 7.2.2 Cơ sở lý thuyết 7.2.2.1 Nhiệt độ sôi dung dịch 7.2.2.2 Cô đặc nồi làm việc gián đoạn 7.2.2.3 Cân vật chất lượng PHẦN III: MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 12 7.3 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 12 PHẦN IV: THỰC NGHIỆM 13 7.4 MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM 13 7.4.1 Sơ đồ hệ thống 13 7.4.2 Trang thiết bị, Hóa chất 16 7.5 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 17 7.5.1 Chuẩn bị thí nghiệm 17 7.5.1.1 Chuẩn bị dung dịch 17 7.5.1.2 Kiểm tra hệ thống phụ trợ 18 7.5.1.3 Kiểm tra mơ hình thiết bị 18 7.5.2 Tiến hành thực nghiệm 19 7.5.2.1 Tiến hành thực nghiệm 19 7.5.2.2 Kết tính tốn 20 PHẦN V: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 24 PHẦN VI: KẾT LUẬN 26 P a g e | 26 PHẦN I: TĨM TẮT Q trình đặc trình làm tăng nồng độ dung dịch (chứa chất tan không hơi) cách tách phần dung mơi bay nhiệt độ sơi Q trình đặc ứng dụng rộng rãi đời sống, sản xuất (trong công đồ hộp để sản xuất cà chua cô đặc, mứt, nước cô đặc, loại soup khơ, sữa đặc ) Vì vậy, việc phải hiểu rõ, thực thao tác thiết bị giai đoạn xảy trình cần thiết cho kỹ sư ngành công nghệ hóa học trường Cuốn báo cáo thực hành Q trình đặc thuộc mơn thực hành q trình & thiết bị cơng nghệ hóa học cho hiểu rõ q trình đặc, giai đoạn xảy trình cách vận hành hệ thống thiết bị cô đặc gián đoạn làm việc áp suất khí Đồng thời báo cáo đưa số lời nhận xét sai lệch lượng suốt trình Cuốn báo cáo chia làm phần chính: Phần I: Tóm tắt Tóm tắt sơ lược báo cáo Phần II: Giới thiệu Giới thiệu tổng quan báo cáo sở lý thuyết báo cáo, phương trình cân vật chất, lượng báo cáo Phần III: Mục đích thí nghiệm Nêu lên mục đích thí nghiệm Phần IV: Thực nghiệm Trong phần giới thiệu mơ hình thí nghiệm, trang thiết bị thí nghiệm,các bước chuẩn bị thí nghiệm, bước tiến hành thí nghiệm điều kiện đảm bảo an tồn phòng thí nghiệm thí nghiệm Phần V: Kết bàn luận Đưa tồn kết thí nghiệm, thông số cần thiết phù hợp yêu cầu thiết bị, đưa đánh giá kết thực thực tế với kết tính toán lý thuyết mà toán đưa Phần VI: Kết Luận Rút kết luận cho thí nghiệm báo cáo P a g e | 26 Mặc dù có cố gắng trình thực báo cáo kiến thức kỹ chưa tinh nên khơng tránh khỏi thiếu sót Rât mong Thầy (Cơ) bạn góp ý bổ sung để báo cáo lần sau hoàn thiện Em xin trân trọng cảm ơn ! P a g e | 26 PHẦN II: GIỚI THIỆU 7.2 GIỚI THIỆU 7.2.1 Khái qt q trình đặc Cơ đặc q trình tăng nồng độ dung dịch (chứa chất tan không hơi) cách tách phần dung môi bay nhiệt độ sôi Dung môi tách khỏi dung dịch lên gọi thứ Mục đích q trình đặc - Làm tăng nồng độ chất hòa tan dung dịch - Tách chất rắn hòa tan dạng rắn (kết tinh) - Tách dung môi dạng nguyên chất (nước cất) Ưu điểm q trình đặc: - Tiết kiệm chi phí đốt - Áp dụng nhiều trường hợp Ví Dụ : chất dễ bị phân hủy nhiệt độ cao, chất có nhiệt độ sơi cao áp suất thường, sinh phản ứng phụ không mong muốn 7.2.2 Cơ sở lý thuyết 7.2.2.1 Nhiệt độ sôi dung dịch Nhiệt độ sôi dung dịch thông số kỹ thuật vô quan trọng tính tốn, thiết kế thiết bị đặc Nhiệt độ sơi dung dịch phụ thuộc vào tính chất dung môi chất tan Nhiệt độ sôi dung dung dịch lớn nhiệt độ sôi dung môi nguyên chất điều kiện áp suất P a g e | 26 Hình 7.1: Quan hệ áp suất bão hòa dung mơi nguyên chất PS dung môi dung dịch P với nhiệt độ t Nhiệt độ sôi dung dịch phụ thuộc vào độ sâu dung dịch thiết bị Trên mặt thống nhiệt độ sơi thấp, xuống sâu nhiệt độ sôi tăng 7.2.2.2 Cô đặc nồi làm việc gián đoạn Trong thực tế cô đặc nồi thường ứng dụng suất nhỏ nhiệt khơng có giá trị kinh tế Cơ đặc nồi thực theo phương pháp sau: - Dung dịch cho vào nồi lần cho bốc hơi, mức dung dịch thiết bị giảm dần nồi độ đạt yêu cầu - Dung dịch cho vào mức định, cho bốc đồng thời bổ sung dung dịch liên tịch để giữ mực chất lỏng không đổi nồng độ đạt yêu cầu, sau tháo dung dịch làm sản phẩm thực mẻ 7.2.2.3 Cân vật chất lượng a Nồng độ Nồng độ sử dụng trình xác định khối lượng chất tan so với khối lượng dung dịch, biểu thị dạng: P a g e | 26 𝑥̅ = 𝑚𝑐ℎấ𝑡 𝑡𝑎𝑛 𝑘𝑔 𝑚𝑑𝑢𝑛𝑔 𝑑ị𝑐ℎ (𝑘𝑔) Ngoài nồng độ xác định khối lượng chất tan thể tích dung dịch, biểu diễn dạng: 𝐶̅ = 𝑚𝑐ℎấ𝑡 𝑡𝑎𝑛 𝑘𝑔 ( ) 𝑉𝑑𝑢𝑛𝑔 𝑑ị𝑐ℎ 𝑚3 Mối liên hệ nồng độ sau: 𝑥̅ = 𝐶̅ 𝜌𝑑𝑢𝑛𝑔 𝑑ị𝑐ℎ Với 𝜌𝑑𝑢𝑛𝑔 𝑑ị𝑐ℎ khối lượng riêng dung dịch (kg/m3) b Cân vật chất Phương trình cân vật chất tổng quát Lượng chất vào + lượng chất phản ứng = lượng chất + lượng chất tích tụ Đối với q trình đặc - Khơng có lượng tích tụ - Khơng có phản ứng hóa học nên khơng có lượng chất phản ứng Do phương trình vật chất viết lại Lượng chất vào = lượng chất Đối với chất tan Khối lượng chất vào = khối lượng chất Gđ.𝑥 ̅̅̅đ = Gc ̅̅̅ 𝑥𝑐 Đối với hỗn hợp P a g e | 26 Khối lượng dung dịch ban đầu=khối lượng dung dịch lại+khối lượng thứ Gđ = Gc + Gw Dùng phương trình cho phép tính khối lượng dung mơi bay q trình đặc Trong đó: Gđ: Khối lượng dung dịch ban đầu nồi đun (kg) 𝑥̅đ : Nồng độ ban đầu chất tan nồi đun (kg/kg) Gc: Khối lượng dung dịch lại nồi đun (kg) 𝑥̅𝑐 : Nồng độ cuối chất tan nồi đun (kg/kg) Gw: Khối lượng dung môi bay (kg) c Cân lượng Phương trình cân lượng tổng quát Năng lượng vào = lượng + lượng thất Để đơn giản tính tốn xem khơng có thất lượng Đối với giai đoạn đun sôi dung dịch Năng lượng nồi đun cung cấp cho trình Qk1 = P1 𝜏1 Năng lượng dung dịch nhận Q1 = Gđ Cp (Tsdd – Tđ) Cp = 𝐶𝐻2 𝑂 (1 − 𝑥̅ ) Năng lượng nồi đun cung cấp cho trình QK1 đặc trưng cho lượng mang vào, lượng dung dịch nhận Q1 đặc trưng cho lượng mang Do phương trình cân lương trường hợp (bỏ qua tổn thất lượng nhiệt thất thơng qua dòng nước giải nhiệt) QK1 = Q1 Đối với giai đoạn bốc dung môi P a g e | 26 Năng lượng nồi đun cung cấp cho trình QK2 = P2 𝜏2 Năng lượng nước nhận để bốc Q2 = Gw (iw – CH2O.tsdd) Năng lượng nồi đun cung cấp cho trình QK2 đặc trưng cho lượng mang vào, lượng nước nhận để bốc Q2 Cân lượng thiết bị ngưng tụ 𝑄𝑛𝑔 = 𝐺𝑤 𝑟𝑤 = 𝑉𝐻2𝑂 𝜌𝐻2𝑂 𝐶𝐻2𝑂 (𝑇𝑟 − 𝑇𝑣 ) 𝜏2 Các phương trình cân lượng giúp so sách lý thuyết với thực nghiệm Trong đó: QK1: Nhiệt lượng nồi đun cung cấp cho q trình đun nóng (J) QK2: Nhiệt lượng nồi đun cung cấp cho q trình hóa dung mơi (J) Qng : Nhiệt lượng nước giải nhiệt nhận thiết bị ngưng tụ (J) P1: Công suất điện trở nồi đun sử dụng cho q trình đun nóng (W) P2: Công suất điện trở nồi đun sử dụng cho q trình hóa (W) 𝜏1 : Thời gian thực q trình đun sơi dung dịch (s) 𝜏2 : Thời gian thực q trình hóa (s) Q1: Nhiệt lượng dung dịch nhận (J) Q2: Nhiệt lượng nước nhận để hóa (J) iw : Hàm nhiệt nước q trình áp suất thường (J/kg) 𝑟𝑤 : Ẩn nhiệt nước áp suất thường (J/kg) (𝑇𝑠𝑑𝑑 − 𝑇đ ):Chênh lệch nhiệt độ sôi nhiệt độ đầu dung dịch (OC) P a g e 10 | 26 PHẦN III: MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 7.3 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM - Vận hành hệ thống đặc gián đoạn, đo đạc thơng số q trình - Tính tốn cân vật chất, cân lượng cho q trình đặc gián đoạn - So sánh lượng cung cấp cho trình theo lý thuyết thực tế - Xác định suất hiệu suất q trình đặc - Xác định hệ số truyền nhiệt thiết bị ngưng tụ P a g e 12 | 26 PHẦN IV: THỰC NGHIỆM 7.4 MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM 7.4.1 Sơ đồ hệ thống Mơ hình trình bày chế q trình đặc bay cục dung môi Mô hình khảo sát trình làm việc gián đoạn áp xuất khí Mơ tả chung mơ hình - Nồi đun dung tích 10 lít - Bộ điều chỉnh công suất gia nhiệt (2000W) điều chỉnh tay - Một thiết bị ngưng tụ vỏ làm thủy tinh phận làm lạnh ống xoắn thép không rỉ (bề mặt truyền nhiệt 0,2m2) - Một bơm định lượng vật liệu cho trình làm việc liên tục - Tất van điều chỉnh tay - Nhiệt độ đo đầu dò nhiệt độ kết nối với hiển thị gắn với điều khiển gắn bảng trước - Công suất gia nhiệt điều chỉnh tay đọc trực tiếp điều khiển phía trước bảng hiển thị số nhiệt độ nồi đun - Lưu lượng dòng chất tải nhiệt thiết bị trao đổi nhiệt đo thiết bị Rotamet viên bi với thiết bị ngưng tụ 40-400lít/h - Lớp bảo vệ cách nhiệt đặt mức thoát nồi đun thiết bị kết tinh khơng cho phép nung nóng suốt q trình di chuyển dung dịch thất nhiệt để tránh việc kết tinh huyền phù ống P a g e 13 | 26 Hình 7.2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống cô đặc Các thiết bị phụ trợ mơ hình W1 Nguồn gia nhiệt nồi đun 2000W P1 Bơm định lượng lưu lượng tối đa 15lít/h EHC1 Thiết bị ngưng tụ nồi đun EHC2 Thiết bị trao đổi nhiệt ống xoắn thiết bị kết tinh Hệ Thống van V1 Van cung cấp cho nồi đun V2 Van xả nồi đun V3 Van cung cấp cho thiết bị kết tinh trình gián đoạn V4 Van cung cấp cho thiết bị kết tinh trình liên tục V5 Van xả nước ngưng bồn chứa nước ngưng tụ P a g e 14 | 26 V6 Van điều chỉnh lưu lượng nước giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ V7 Van điều chỉnh chất tải lạnh thiết bị kết tinh V8 Van xả nước ngưng thiết bị làm nguội nước ngưng V9 Van ngừng cung cấp nước giải nhiệt cho hệ thống thiết bị ngưng tụ VP1 Van điều chỉnh lưu lượng phần cất Các dụng cụ TI1 Đầu dò nhiệt độ nồi đun TI2 đầu dò nhiệt độ thiết bị kết tinh TI3 Đầu dò nhiệt độ nước giải nhiệt vào thiết bị ngưng tụ TI4 Đầu dò nhiệt độ chất tải lạnh khỏi thiết bị kết tinh TI5 Đầu dò nhiệt độ chất tải lạnh khỏi thiết bị ngưng tụ TI6 Đầu dò nhiệt độ điều khiển nhiệt độ điều lạnh LL Bộ cảm biến mực nước chất lỏng(bảo vệ an toàn cho nồi đun) RV1 Lưu lượng kế thiết bị ngưng tụ 40-400 lít/h RV2 Lưu lượng kế thiết bị kết tinh 4-40 lít/h Thành phần hộp điều khiển Hình 7.3: Các thành phần tủ điều khiển P a g e 15 | 26 Công tắc tổng Đèn báo nguồn Bộ hiển thị nhiệt độ nước giải nhiệt vào thiết bị ngưng tụ Bộ hiển thị nhiệt độ nước giải nhiệt khỏi thiết bị ngưng tụ Bộ hiển thị nhiệt độ nước lạnh thiết bị kết tinh Bộ hiển thị nhiệt độ thiết bị kết tinh Nhiệt độ nồi đun Công suất nồi đun theo phần trăm (100% - 2000W) Điều chỉnh công suất nồi đun 10 Công tắc cấp nguồn cho thiết bị phụ trợ công tắc khẩn cấp 11 Công tắc ON-OFF bơm 12 Công tắc ON-OFF motor khuấy thiết bị kết tinh 13 Công tắc ON-OFF điện trở nồi đun Chống định Cấm sử dụng hệ thống thiết bị cô đặc trường hợp sau - Các chất gây tắc nghẽn - Tiến hành áp suất chân khơng - Để mơ hình làm việc mà khơng có giám sát người điều hành huấn luyện nguy máy - Dùng với vật cứng viết, chìa khóa … - Dùng với chất phản ứng mà không cho phép dùng với mơ hình thí nghiệm 7.4.2 Trang thiết bị, Hóa chất Q trình làm việc có nhiệt độ đến 100oC làm việc áp suất khí với trang thiết bị phụ trợ tiện nghi khác phục vụ cho q trình thí nghiệm Bên cạnh đó, để phục vụ cho q trình cần có thêm hóa chất, máy, thiết bị - Dung dịch đồng sulphate - Cân phân tích ống đong 100ml dùng để xác định khối lượng riêng dung dịch P a g e 16 | 26 - Máy đo độ hấp thu A dùng để xác định nồng độ (g/l) dung dịch thông qua đường 52 51 50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 3.583 3.477 3.396 3.335 3.279 3.239 3.189 3.155 2.999 2.986 2.916 2.822 2.787 2.724 2.644 2.574 2.505 2.431 2.361 2.284 2.215 2.156 2.081 2.022 1.948 1.899 1.85 1.786 Nồng độ (g/l) chuẩn bên Độ hấp thụ A Hình 7.4: Đường chuẩn xác định nồng độ dung dịch CuSO4 Nồng độ dung dịch g/l xác định thông qua độ hấp thu A Độ hấp thụ A xác định qua máy đo có bước sóng 𝜆 = 890𝑛𝑚, nhiệt độ phòng 30OC Cuvet chứa mẫu phải khô ráo, bên ống khơng có bọt khí đặt máy đo yêu cầu 7.5 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 7.5.1 Chuẩn bị thí nghiệm 7.5.1.1 Chuẩn bị dung dịch - Chuẩn bị lít dung dich CuSO4 loãng - Xác định nồng độ (g/l) ban đầu dung dịch P a g e 17 | 26 - Xác định khối lượng riêng dung dịch 7.5.1.2 Kiểm tra hệ thống phụ trợ - Bật công tắc cấp nguồn cho tủ điện - Kích hoạt điều khiển cách chuyển cơng tắc tổng sang vị trí 1, cơng tắc đèn hiển sáng trắng - Kích hoạt mơ hình nghiệm cơng tắc cấp nguồn cho thiết bị phụ trợ (nếu cần thiết sử dụng công tắc khẩn cấp) để kích hoạt mơ hình, lúc đèn xanh sáng - Bộ hiển thị số cấp điện - Mở van nguồn cung cấp nước giải nhiệt cho hệ thống - Kiểm tra ống nhựa mềm dẫn nước giải nhiệt đầu đặc nơi quy định - Mở van V9 - Kiểm tra áp suất hệ thống đạt bar - Mở van V6 để lưu thông nước thiết bị ngưng tụ 7.5.1.3 Kiểm tra mơ hình thiết bị Trước thí nghiệm - Nồi đun thiết bị kết tinh tháo hết - Các van thoát V2, V5, V8 đóng - Thùng chứa dung dịch đặc phải rỗng - Các van V3 V4 đóng Kết thúc thí nghiệm - Tắt W1 - Khóa van VP1 - Đợi dung dịch nồi đun đạt đến nhiệt độ khoảng 30OC - Khóa van nguồn nước giải nhiệt cấp cho thiết bị ngưng tụ ECH1 - Tháo hết dung dịch nồi đun quan van V2 - Tháo dung mơi (nước) bình chứa thứ P a g e 18 | 26 7.5.2 Tiến hành thực nghiệm 7.5.2.1 Tiến hành thực nghiệm - Bước 1: Đóng tồn van xả thiết bị bao gồm van : V2, V3, V4, V5, V8 - Bước 2: Nhập liệu qua đường nhập liệu thành bình - Bước 3: Bật cơng tắc cấp nguồn cho thiết bị phụ trợ - Bước 4: Bật ON công tắc điện trở nồi đun điều chỉnh công suất đạt 100% - Bước 5: Giám sát trình, ghi lại thông số cần thiết nhiệt độ , áp suất, thời gian bảng hiển thị - Bước 6: Kết thúc trình thực nghiệm dung tích nước ngưng tụ bình chứa nước ngưng đạt V = lít - Bước 7: Tắt W1 , Khóa van VP1, khóa van nguồn nước giải nhiệt cấp cho thiết bị ngưng tụ ECH1 Kết Thúc Thực nghiệm Nhật kí thí nghiệm: Thời gian Nội dung Kết - Thiết bị phụ trợ hoạt - Kiểm tra thiết bị phụ trợ 9h30 – 9h40 - Kiểm tra đường nước vào, nước khỏi thiết bị => Xả động bình thường - Đường nước vào, nước chảy bình thường ổn định 9h40 – 10h15 10h15 – 10h20 - Chuẩn bị lít mẫu CuSO4 - A1=2,832=>𝐶̅ =39 g/l - Xác định nồng độ mẫu CuSO4 - 𝑥̅đ = 0.0377 g/g - Đo khối lượng riêng mẫu - 𝜌đ = 1037 g/l - Nhập liệu (thể tích V=6 lít) V = lít P a g e 19 | 26 - Bắt đầu gia nhiệt (Tđ = 34,8OC, Công 10h30 - Tđ = 34,8OC suất gia nhiệt P1 = 100% - 2000W) - Lưu lượng nước tải nhiệt khỏi thiết bị ngưng tụ VH2O = 100lít/h - P1 = 2000W - VH2O = 100lít/h - Dung dịch bắt đầu sôi nhiệt độ 10h50 - P2 = 1800W T1 = 89,2OC - Công suất nồi đun giảm 90% 10h53 - Dung dịch sơi nhiệt độ ổn định - TSdd = 93,8OC O TSdd = 93,8 C - Nhiệt độ sôi dung dịch TSdd = 93,8OC 11h15 - Tv = 29,4OC; - Nhiệt độ nước giải nhiệt vào thiết bị - Tr = 40,6OC ngưng tụ: Tv = 29,4 C ; Tr = 40,6 C O O - V1ng = lít - Lượng nước ngưng thu lít 11h40 11h50 - Lượng nước ngưng đạt lít - V2ng = lít => Dừng thiết bị - Đo đạc thông số dung dịch sau - Độ hấp thụ A = 3,743 đặc 7.5.2.2 Kết tính tốn  Kết thí nghiệm Nhiệt độ Nhiệt độ Nhiệt độ Nồng độ dòng vào dòng C g/lít (TV) (Tr) Thời gian Cơng suất Thể tích dung dịch O (giây) W (lít) 2000 34,8 39,106 29,4 29,4 1200 1800 89,2 - 29,4 40,6 1380 1800 93,8 - 29,4 40,6 P a g e 20 | 26 2580 1800 93,8 - 29,4 40,6 4080 1800 93,8 - 29,4 40,6  Tính tốn a Cân vật chất Trước cô đặc - Độ hấp thụ A1 = 2,832 => Nồng độ 𝐶1̅ = 39,106 ( g/l ) - Với thể tích dung dịch Vdd = 250 ml => Khối lượng dung dịch mdd = 259,32 (g)  ρdd = m V = 259,32 0,25 = 1038 (𝑔/𝑙) - Cân vật chất: x̅đ = ̅đ C ρdd = 39.106 1037 = 0,0377 (g/g) Sau cô đặc - Độ hấp thụ A2 = 3,743 => Nồng độ 𝐶2̅ = 52,233 Đối với hỗn hợp: Khối lượng dung dịch ban đầu = khối lượng dung dịch lại + lượng thứ 𝐺đ = 𝐺𝑐 + 𝐺𝑤 Khối lượng dung dịch lại = Khối lượng dung dịch ban đầu – Lượng thứ → 𝐺𝑐 = 𝐺đ − 𝐺𝑤 = (1038 0,008) − 1,788 = 6,516 (𝑘𝑔) Khối lượng riêng dung dịch sau cô đặc: → 𝜌𝑐 = 𝐺𝑐 6,516 𝑘𝑔 = = 1086 ( ) 𝑉𝑐 0,006 𝑚 Nồng độ chất tan sau cô đặc: P a g e 21 | 26 𝐶𝑐 = 52,233 1086 = 0,048 (kg/kg) - Khối lượng chất tan sau cô đặc: 𝑚𝑐𝑡 = 𝐶𝑐 𝐺𝑐 = 0,048 6,516 = 0,3127 (𝑘𝑔) b Cân lượng: Giai đoạn đun sôi dung dịch - Nhiệt lượng nồi đun cung cấp cho q trình đun nóng: 𝑄𝑘1 = 𝑃1 𝜏1 = 2000 18 60 = 2160 (kJ) - Năng lượng dung dịch nhận Q1 = Gđ Cp (Tsdd – Tđ) Cp = 𝐶𝐻2 𝑂 (1 − 𝑥̅ ) = 4178 × (1 − 0,0377) = 4020,5  𝑄1 = 1038 × 0,008 × 4020,5 × (93,8 − 34,8) = 1967,9 (kJ) - Bỏ qua tổn thất nhiệt lượng: QK1 = Q1 Giai đoạn bốc dung môi - Nhiệt lượng nồi đun cung cấp cho q trình hóa dung mơi: 𝑄𝑘2 = 𝑃2 𝜏2 = 1800 50 60 = 5400 (kJ) - Nhiệt lượng nước giải nhiệt nhận thiết bị ngưng tụ: 𝑄𝑛𝑔 = 𝐺𝑤 𝑟𝑤 = 𝑉𝐻2𝑂 𝜌𝐻2𝑂 𝐶𝐻2 𝑂 (𝑇𝑟 − 𝑇𝑣 ) 𝜏2 = 2,77 10−5 1038 4,18 (40,6 − 29,4) 300 = 4038,245 (kJ) Ta có: 𝑄𝑛𝑔 = 𝐺𝑤 𝑟𝑤 P a g e 22 | 26 → 𝐺𝑤 = 𝑄𝑛𝑔 4038,245 = = 1,783 (𝑘𝑔) 𝑟𝑤 2264 Hệ số truyền nhiệt thiết bị 𝐾𝑡𝑛 = 𝑄𝑛𝑔 4038,245 𝑘𝐽 = = 1802,7 ( ⁄𝑚2 độ) 𝐹 × ∆𝑡 0,2 × (40,6 − 29,4) P a g e 23 | 26 PHẦN V: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 7.5.1 Kết Thông số Trước cô đặc Thời gian tiến hành Sau cô đặc 4080 giây = 68 phút Nồng độ dung dịch 0,0377 (g/g) 0,048 (g/g) Khối lượng riêng 1038 (g/l) 1086(g/l) Nhiệt lượng cung 7560 kJ cấp cho trình Tổng nhiệt lượng 6006.145 kJ dung dịch nhận Hệ số truyền nhiệt 𝑘𝐽 1802,7 ( ⁄𝑚2 độ) thiết bị ngưng tụ Thời gian thu nước ngưng tụ V1 = lít T1 = 1200s = 20 phút V2 = lít T2 = 1500s = 25 phút 7.5.2 Bàn luận Sau trình thực nghiệm , ta thấy có chênh lệch nhiệt lượng nồi đun cung cấp cho trình nhiệt lượng mà dung dịch nhận vào điều lý giải dựa phương trình cân lượng: Năng lượng cung cấp = Năng lượng hữu ích + Năng lượng thất QV = QHI + QTT Theo lý thuyết ta bỏ qua thất nhiệt mơi trường thực tế thất thoát diễn điều lý giải lượng nhiệt nồi đun cung cấp lại khác so với lượng nhiệt mà dung dịch nhận vào Một lý khác gây sai lệnh sai số hệ thống thiết bị, sau thời gian sử dụng hệ thống bị gỉ sét, đóng cặn gây nên tượng P a g e 24 | 26 cản trở trình thiết bị, phần lượng bị lớp gỉ, cặn cản lại dẫn đến sai số cho q trình Ta thấy có khác khoảng thời gian mà dung tích nước ngưng nhận lít lít Điều lý giải dựa sở sức căng bề mặt dung dịch Trong thời gian đầu tiến hành gia nhiệt cho dung dịch nhiệt độ tăng sức căng bề mặt dung dịch giảm xuống làm tốc độ hóa dung dịch tăng lên, sau nồng độ dung dịch tăng lên lượng thứ nhiệt độ sôi dung dịch không đổi làm dẫn đến sức căng bề mặt dung dịch lúc lại tăng lên làm giảm hóa dung dịch dẫn đến thời gian thu nước ngưng lúc sau dài lúc đầu P a g e 25 | 26 PHẦN VI: KẾT LUẬN P a g e 26 | 26 ... 9h40 – 10h15 10h15 – 10h20 - Chuẩn bị lít mẫu CuSO4 - A1=2,832=>