báo cáo thực tập quá trình thiết bị về xác định phương trình lọc trong điều kiện áp suất không đổi

xác định phương trình lọc trong điều kiện lọc với áp suất không đổi. Tác dụng của bột trợ lọc là như thế nào trong quá trình lọc, khi nào quá trình lọc kết thúc. So sánh phương pháp lọc bằng giấy và lọc bằng vải, lọc ở các độ cao khác nhau. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc

Trang 1

GVHD: Ths Nguyễn Thị Thúy Hồng Page 1

 

PHÚC TRÌNH THỰC TẬP QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ

BÀI 2: XÁC ĐỊNH PHưƠNG TRÌNH LỌC TRONG ĐIỀU KIỆN

LỌC VỚI ÁP SUẤT BẰNG HẰNG SỐ 2.1 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

Trở lực bã lọc là một tham số rất quan trọng trong 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 ()

2.2 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 bề mặt lọc được tính bằng công thức:

R  P m

m .U [1/m]

Với P m : Chênh lệch áp suất [Pa]

Trở lực của bánh lọc 

  Pc

 m 

A 



[m/kg]

 



Tổn thất áp suất khi dịch lọc đi qua bã lọc và vật liệu lọc

P  P m  P c

Hay P  U  m   R U

 

Nếu gọi V: thể tích dịch lọc [m3]

c: Nồng độ chất rắn trong dịch lọc [kg/m3] m=V.c [kg]

U

Trang 2

A

Vận tốc lọc

A dt

Thay U vào phương trình trên ta được phương trình lọc

P   m  1 dV  R 1 dV (phương trình SPERRY)

 A  A dt A dt

Lọc với áp lực lọc bằng hằng số P = Constant

P   c.V  1 dV  R  1 dV

Lấy tích phân phương trình trên ta được

P   c.V  1 V  R  1 V

 2 A  A t A t

Chuyển thành:

t.A   c.  V  R m 



V 

2.A.P 

P

Phương trình có dạng Y   X   (Y=A.X +B)

Y  T A

Hệ số góc  được tính:

   c. . 

2.A.P 



Giao điểm với trục Y

  R m 

P

Từ thí nghiệm thu được quan hệ thể tích dịch lọc thu được theo thời gian ta sẽ xác định được  và R m

2.3 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

2.3.1 Dụng cụ thí nghiệm

 Phễu lọc

 Bình định mức 50 ml

 Đũa thủy tinh

Trang 3

 Cốc 100 ml, đũa khuấy

Trang 4

 Thước kẻ, đồng hồ bấm giây

 Ống đong 1000 ml

 Giấy lọc, vải lọc

2.3.2 Nguyên liệu

 Đường

 Bột mì

 Bột trợ lọc

 Men bia

2.4 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

 Chuẩn bị thí nghiệm:

 Dùng 4 đĩa cân 7,5 g đường; 4,5 g bột trợ lọc; 4,5 g tinh bột, 4,5 g nấm men Hòa tan hỗn hợp chất rắn trên vào bình chứa 1000 ml nước cất, khuấy đều cho hỗn hợp chất rắn hòa tan hoàn toàn

 Sau khi chuẩn bị dung dịch trên, thí nghiệm được tiến hành trong phiểu lọc lớn, với các vật liệu lọc khác nhau như vải lọc, giấy lọc nhằm so sánh hiệu suất của quá trình lọc

 Cân để xác định khối lƣợng riêng của dịch lọc:

 Lấy bình định mức 50 ml đi cân ta có m1, sau đó rót dịch lọc vào bình định mức tới vạch định mức rối đem đi cân ta có m2

Ta có:   m2  m1  m (kg/m3)

 Tiến hành lọc:

 Đặt phễu lọc lên giá, dùng bút lông vạch một đường để cố định chiều cao (lần lượt là 6cm, 9cm với giấy lọc, 9cm với vải lọc ) Dùng thước kẻ đo lại chiều cao từ đáy phễu lọc đến vạch định mức ta có h

 Dùng đũa khuấy dịch lọc trong bình chứa cho đều sau đó vừa khuấy vừa rót vào phiễu lọc lưu ý rót từ từ để dịch lọc không vượt qua vạch định mức, vừa rót vừa khuấy để cho bột trợ lọc áo một lớp mỏng dưới đáy phễu lọc

 Quan sát dịch lọc và đọc thể tích ở các thời điểm 3’30, 5’30, 8’30, 10’30, 11’30, 13’, 14’30, 16’, 21’ Lưu ý trong quá trình đọc ta cần phải liên tục rót dung dịch cần lọc vào phiễu lọc để cố định h (hay cố định  P)

 Kết thúc quá trình thí nghiệm:

 Tháo phiễu lọc ra khỏi giá và đem rửa Rửa các dụng cụ như bình chứa, cốc, ống đong…

 Để dụng cụ thí nghiệm lại vị trí cũ, ghi nhận số liệu lại

 Đo các thông số của quá trình lọc bao gồm:

1 Diện tích bề mặt lọc A (m2) (diện tích bề mặt giấy lọc)

2

A  

4 [m2]

d

Trang 5

2 Áp suất lọc P (Pa) (tùy vào áp suất lọc)

3 Độ nhớt dịch lọc

(Pa.s) (đo trực tiếp bằng áp kế) Cho giá trị

4 Nồng độ chất không tan trong dung dịch c (kg/l)

m=V.c [kg]

=> c = m/V [ kg/m3]

Hình 2.1 Biểu diễn quá trình lọc

2.4 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

2.4.1 Lọc bằng giấy với h=6 cm = 0,06 m

Bảng 2.1:Thể tích dịch lọc thu được với lọc bằng giấy có h=6cm

Thời gian

(phút)

Thời gian

3.5 210 320 0,00032 4173,75

8.5 510 620 0,00062 5231,612903 10.5 630 680 0,00068 5892,352941 11.5 690 700 0,0007 6269,142857

13 780 730 0,00073 6795,616438 14.5 870 755 0,000755 7328,741722

16 960 775 0,000775 7878,193548

21 1260 825 0,000825 9713,454545

Trang 6

Hình 2.2 Đồ thị biểu diễn sự biến đổi dung dịch lọc trong quá trình lọc bằng giấy (h = 6 cm)

 Các thông số trong quá trình lọc :

 Diện tích bề mặt lọc:

A=π =π

 Khối lượng bã lọc

m=7,5 + 4,5 + 4,5 + 4,5 =21 g = 0,021 (kg)

V =1000 ml = 0,001 m3

 Nồng độ chất rắn trong dịch lọc

Ta có: m1 = 42 g = 0,042 (kg)

m2 =91,96 g = 0,09196 (kg)

 = = = 999,2 (kg/m 3)

 Áp suất lọc:

P = gh = 999,2 * 9,81 * 0,06 = 588,13 (Pa)

µ = 200cP = 0,2 (Pa.s)

X=V

0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,001

0

2000

y=tA/V(s/ml) Linear (y=tA/V(s/ml))

4000

6000

y = 9E+06x + 472,87 R² = 0,7669

8000

10000

12000

y=tA/V(s/m)

Trang 7

 Dựa vào đồ thị ta có:

 Trở lực của bã lọc

 Trở lực của giấy lọc:

m

2.4.2 Lọc bằng giấy với h=9cm = 0,09 m

Bảng 2.2:Thể tích dịch lọc thu được với lọc bằng giấy có h=9cm

Thời gian

(Phút)

Thời gian

3.5 210 430 0,00043 3106,046512 5.5 330 510 0,00051 4115,294118 8.5 510 600 0,0006 5406

10.5 630 700 0,0007 5724

11.5 690 710 0,00071 6180,84507

13 780 740 0,00074 6703,783784 14.5 870 765 0,000765 7232,941176

16 960 790 0,00079 7728,607595

21 1260 840 0,00084 9540

Hình 2.3: Đồ thị biểu diễn sự biến đổi dung dịch lọc trong quá trình lọc bằng giấy (h = 9cm)

X=V

0,001 0,0002 0,0004 0,0006 0,0008

0

2000

y=tA/V(s/m) Linear (y=tA/V(s/m))

6000

4000

y = 1E+07x - 2982,8 R² = 0,9181

8000

10000

12000

Trang 8

A=π =π

=6,36.10-3 (m2)

m=7,51+ 4,51 + 4,5 + 4,51 = 21,03 g = 0,02103 (kg)

V=1000 ml= 0,001 m3

 Nồng độ chất rắn trong dịch lọc

Ta có: m1 = 41,96 g = 0,04196 kg

m2 = 91,92 g = 0,09192 kg

 = = =999,2 kg/m 3

P = gh = 999,2 * 9,81 * 0,09 = 882,2 Pa

µ = 200cP=0,2 Pa.s

Σ = 107 và ɸ = 2982,8

α =  == 26679942,94 (m/kg)

 Trở lực của giấy lọc:

R = == 13154484,2 (l/m)

m

2.4.3 Lọc bằng vải với h= 9cm = 0,09m

Bảng 2.3:Thể tích dịch lọc thu được với lọc bằng vải có h=9cm

Thời gian

(Phút)

Thời gian

3.5 210 695 0,000695 1921,726619

5.5 330 780 0,00078 2690,769231

8.5 510 840 0,00084 3861,428571

10.5 630 870 0,00087 4605,517241

11.5 690 880 0,00088 4986,818182

13 780 895 0,000895 5542,793296

14.5 870 905 0,000905 6114,033149

16 960 915 0,000915 6672,786885

21 1260 935 0,000935 8570,695187

Trang 9

A=π =π

=6,36.10-3 (m2)

m=7,51+ 4,5 + 4,5 + 4,5 = 21,01 g = 0,02101 kg

V= 1000 ml= 0,001 m3

Nồng độ chất rắn trong dịch lọc

c = = = 21,01 kg/m3

Ta có: m1

m2

== 0,04198 kg

== 0,09194 kg

 =

== 999,2 kg/m3

P = gh =999,2 * 9,81 * 0,09 = 882,2 Pa

µ = 200cP=0,2 Pa.s

Σ = 2.107 và ɸ = 16086

α =  == 53410680,63 (m/kg)

Hình 2.4 Đồ thị biểu diễn sự biến đổi dung dịch lọc trong quá trình lọc bằng vải (h = 9cm)

0,001 0,0008

0,0006

X=V

0 0,0002 0,0004

6000

5000

2000

1000

0

y = 2E+07x - 16086

R² = 0,8409

9000

8000

7000

Trang 10

GVHD: Ths Nguyễn Thị Thúy Hồng Page

10

 Trở lực của vải lọc:

R = == 70955346 (l/m)

m

2.5 CÂU HỎI THẢO LUẬN

1 Tác dụng của bột trợ lọc là như thế nào trong quá trình lọc ?

 Nhiệm vụ của bột trợ lọc là tạo trên bề mặt lọc cấu trúc mạng tinh thể xốp, vững chắc và có thể thấm nước nhằm ngăn sự xâm nhập của các hạt mịn (fine particle) vào môi trường lọc.Chúng được sử dụng như một lớp phủ với mục đích cơ bản là bảo vệ môi trường lọc, qua đó gián tiếp àm giảm trở lực của pha lỏng

2 Khi nào quá trình lọc kết thúc?

 Khi bã lọc đạt đến mức bão hòa, dịch lọc không còn chảy xuống hoặc hết thời gian quy định để lọc thì qua trình lọc kết thúc

3 So sánh 2 phương pháp lọc bằng giấy và lọc bằng vải?

Đặc điểm so

Thời gian Dài hơn Ngắn hơn

Vận tốc Chậm hơn Nhanh hơn Chất lượng dịch

lọc Dịch lọc trong suốt

Dịch lọc không trong suốt,

màu đục

 Do vải được cấu tạo từ các sợi nên tạo thành các lỗ nhỏ li ti, từ đó

mà quá thời gian và vận tốc nhanh hơn so với lọc giấy Tuy nhiên do dịch lọc khi đi qua lỗ nhỏ li ti này cuốn theo 1 phần bã làm cho dịch lọc không được trong suốt, còn đục Phương pháp lọc bằng giấy , do giấy không có cấu tao như vải nên thời gian và vận tố lọc châm hơn nhưng cho chất lượng dịch lọc tốt hơn, trong suốt do hạn chế được bã rơi xuống

4 Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc?

 Chênh lệch áp suất qua bản lọc

 Nhiệt độ của huyền phù

 Tính đồng nhất về hình dạng và kích thước hạt

 Khả năng bị biến dạng khi chịu áp suất

 Đặc tính lắng và tác dụng của trọng lực

 Kích thước hạt và hình dạng của lỗ trống trong bã và môi trường lọc

 Độ dày của bã

 Diện tích môi trường lọc

Định dạng
Số trang	10
Dung lượng	1,02 MB