Báo cáo quá trình thiết bị Lọc khung bản

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TPHCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM MÔN THỰC HÀNH QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ Đề tài: LỌC KHUNG BẢN GVHD : Th.S TRẦN NGỌC THẮNG SVTH: Nguyễn Thị Thu Ngân MSSV: 15065141 LỚP: DHHO11E NHĨM: TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2018 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành tốt báo cáo này, xin chân thành: • Cảm ơn Nhà trường nói chung khoa Cơng nghệ Hóa học nói riêng tạo điều kiện tốt cho tơi học tập thực hành • Cảm ơn Trung tâm thư viện tạo điều kiện cho mượn sách tài liệu liên quan đến báo cáo Đặc biệt, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thạc sĩ Trần Ngọc Thắng, người trực tiếp hướng dẫn, tận tình giúp đỡ tơi suốt q trình thực hành Xin kính chúc Thầy nhiều sức khỏe thành công việc đào tạo hệ tri thức tương lai Một lần nữa,xin thành thật cảm ơn! Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2018 Sinh viên Nguyễn Thị Thu Ngân NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN BÀI LỌC KHUNG BẢN I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM − Khảo sát trình hoạt động máy lọc khung − Xác định vận tốc lọc trung bình, chu kì lọc suất lọc − Xác định hệ số lọc phương trình lọc, mối quan hệ động lực trình lọc suất máy lọc II CƠ SỞ LÝ THUYẾT II.1 Nguyên tắc làm việc Mục đích q trình lọc phân riêng pha liên tục pha phân tán tồn hỗn hợp Khái niệm: Lọc trình thực để phân riêng hỗn hợp nhờ vật ngăn xốp Một pha qua ngăn xốp pha giữ lại Vật ngăn dạng hạt: cát, đá, than; dạng sợi tơ nhân tạo, sợi bông, đay, gai; dạng lưới kim loại; dạng vật ngăn sứ xốp, thủy tinh xốp,… Chênh lệch áp suất hai bên vách ngăn lọc gọi động lực trình lọc nghĩa là: ∆P = P1 - P2 Động lực trình lọc tạo ba cách sau: - Dùng áp lực cột chất lỏng (áp suất thủy tĩnh) - Dùng máy bơm hay máy nén đưa huyền phù vào(lọc áp suất) - Dùng bơm chân không (lọc chân khơng) II.2 Phương trình lọc 2.2.1 Tốc độ lọc yếu tố ảnh hưởng đến thời gian lọc Lượng nước lọc thu đơn vị diện tích bề mặt vách ngăn lọc đơn vị thời gian gọi tốc độ lọc (1.1) Trong đó: V: Thể tích nước lọc thu được, m3 F: Diện tích bề mặt vách lọc, m2 τ: thời gian lọc, s Quá trình lọc huyền phù phụ thuộc vào yếu tố sau: Tính chất huyền phù: độ nhớt, kích thước hình dạng pha phân tán; động lực trình lọc; trở lực bã vách ngăn; diện tích bề mặt vách lọc Theo DAKSI, tốc độ lọc biểu diễn dạng phương trình sau: (1.2) Trong đó: : độ nhớt pha liên tục, N/s.m2 : động lực trình Rb, Rv: trở lực bã vách lọc 1/m Gọi: R0: trở lực riêng bã lọc (1/m2): trở lực bã dày 1m H0: chiều dày lớp bã, m : tỉ số thể tích bã ẩm thu thể tích nước lọc Vậy: Rb = r0.h0= r0.=r0.X0 (1.3) Thay (1.3) vào phương trình (1.2) ta được: (1.4) Khi nghiên cứu trình lọc, để đơn giản người ta tiến hành hai chế độ lọc với áp suất không đổi lọc với tốc độ lọc không đổi 2.2.2 Lọc với áp suất không đổi, ∆P = const Gọi q = V/F – lượng nước lọc riêng: lượng nước lọc thu 1m bề mặt vách lọc, m3/m2 Từ phương trình (1.4), với điều kiện bã lọc vách lọc không chịu nén ép nghĩa là: r0 = const RV = const, biến đổi tích phân hai vế phương trình ta được: (1.5) Hay: (1.6) Chia hai vế phương trình (1.6) cho ta được: ⇔ (1.7) Đây phương trình lọc với áp suất khơng đổi Trong đó: ; số lọc, đặc trưng cho trình lọc xác định Vi phân hai vế phương trình (1.7) theo dq ta được: 2q + 2C = k ⇔ Từ phương trình (1.8) ta nhận thấy: mối quan hệ (1.8) – q, đường thẳng có hệ số góc 2/K tung độ gốc 2C/K Như làm thí nghiệm lọc, dựng đồ thị mối quan hệ hai đại lượng này, quan hệ đường thẳng kết luận q trình lọc với áp lực khơng đổi đồng thời ta xác định số lọc C K 2.2.3 Lọc với tốc độ lọc không đổi (w=const) Do tốc độ lọc không đổi nên biến thiên thể tích nước lọc đơn vị thờigian số Do phương trình (1.4) viết dạng: (1.9) Nhận thấy rằng: ∆P= ∆Pb + ∆Pv= µ.ro.Xo.w2.τ + µ.Rv.w Vậy: ∆P = Aτ + B Nghĩa động lực trình lọc tuyến tính theo thời gian III TRANG THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, HÓA CHẤT, NGUYÊN LIỆU Thiết bị lọc thiết kế chế tạo nhiều dạng, nhiều kiểu khác để phù hợp với điều kiện cụ thể riêng biệt Theo theo cách thức hoạt động, người ta chia ra: thiết bị lọc gián đoạn thiết bị lọc liên tục Trong ta tiến hành với máy lọc khung Sơ đồ nguyên lý hoạt động: Máy lọc khung có cấu tạo gồm phận sau: Bồn chứa nguyên liệu, bơm tạo áp lực cho chất lỏng, khung lọc, van điều chỉnh, lưu lượng kế áp kế đo áp suất trước sau khung lọc Máy lọc gồm dãy khung kích thước xếp liền khung đỡ, khung có ngăn xốp thực phân riêng Bản gọi cố định, cuối di động Ép chặt khung cấu vít đai ốc thực tay quay Huyền phù đưa vào khung van V3, nước thu theo đường van V4, bã lọc bị giữ lại ngăn xốp Trên bề mặt người ta xẻ rãnh thẳng đứng song song với hai rãnh nằm ngang hai đầu Rãnh nằm ngang bên có thơng với van tháo nước lọc nước rửa Khung rỗng tạo thành phòng lọc để chứa cặn Ngun liệu thí nghiệm: Huyền phù IV CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM IV.1 Tiến hành thí nghiệm với áp suất lọc khơng đổi Các bước tiến hành thí nghiệm: Kiểm tra tổng quát thiết bị, cho huyền phù vào bể chứa nguyên liệu, lắp vách ngăn lọc vào khung ép chặt khung tay quay Kiểm tra nguồn điện, khóa van v2, v6; mở hồn tồn van v1, v4; mở ¼ van v3, bật cơng tắc bơm Thay đổi áp suất áp kế P1 cách điều chỉnh van số 3, đọc giá trị áp suất áp kế P1, P2 thời gian thu thể tích nước lọc cố định Dừng máy, tháo ngăn lọc, rữa bã đồng thời đo thời gian rữa bã thời gian thao tác phụ để xác định chu kỳ lọc 2.2.4 Tiến hành thí nghiệm với tốc độ lọc khơng đổi Các bước tiến hành thí nghiệm: Kiểm tra tổng quát thiết bị, cho huyền phù vào bể chứa nguyên liệu, lắp vách ngăn lọc vào khung ép chặt khung, tay quay Kiểm tra nguồn điện, khóa van v2, v6; mở hồn tồn van v1, v4; mở van v3, bật công tắc bơm Điều chỉnh van v4 cho lưu lượng không đổi giá trị định, đọc giá trị áp suất áp kế P1, P2 thời điểm khác Dừng máy, tháo ngăn lọc, rữa bã Lặp lại thí nghiệm hai lần với lưu lượng tương ứng Q1, Q2 V LẬP CƠNG THỨC TÍNH TỐN  Xác định lượng nước lọc riêng: q = V/F, m3/m2  Tính vận tốc lọc lưu lượng chia cho tổng diện tích bề mặt vách lọc W = Q/F ,m/s Dùng phương pháp bình phương cực tiểu để tìm phương trình cho đồ thị dạng: Y = A*x + B VI BÁO CÁO THÍ NGHIỆM 6.1 Kết đo Bảng Lọc với áp suất khơng đổi Thể tích lọc V (L) Thời gian lọc τ (s) 12,79 28,13 44,15 59,84 10 75,10 12,72 23,76 36,63 47,77 10 61 Lần đo 3 Áp suất lọc 0,3 bar 0,5 bar Xử lý số liệu Xác định số vách ngăn xốp sử dụng q trình làm thí nghiệm, đo kích thướt vách ngăn xốp để xác định diện tích bề mặt vách ngăn lọc: 10 Trong thí nghiệm có sử dụng 10 vách ngăn, kích thướt đo 200x200mm Vậy diện tích bề mặt vách ngăn lọc F = 0.2x0.2x10 = 0.4 m2 Xác định lượng nước lọc riêng q = V/F, m3/m2 Xác định biến thiên thời gian dτi Xác định biến thiên lượng nước lọc riêng: dqi, suy tỷ số dτi/dqi Bảng Kết xử lý số liệu (chung cho hai điều kiện áp suất) V (m3) τ (s) q (m /m2) 0,002 12,79 0,004 Lần đo Áp suất lọc ∆τ ∆q ∆τ/∆q 0.005 12.79 0.005 2558 28,13 0.01 15.34 0.005 3068 0,006 44,15 0.015 16.02 0.005 3204 0,008 59,84 0.02 15.69 0.005 3138 0,010 75,10 0.025 15.26 0.005 3052 0,002 12,72 0.005 12.72 0.005 2544 0,004 23,76 0.01 11.04 0.005 2208 0,006 36,63 0.015 12.87 0.005 2574 0,008 47,77 0.02 11.14 0.005 2228 0,010 61 0.025 13.23 0.005 2646 3 0,3 bar 0,5 bar Vẽ đồ thị mối liên hệ Δτ/Δq – q , theo lý thuyết đồ thị đường thẳng Dạng đường thẳng: Y = AX + B (A = 2/K; B = 2C/K) Đồ thị Δτ/Δq – q điều kiện áp suất lọc không đổi 0.3 bar Dựa vào đồ thị ta tính số lọc C K, sau viết phương trình lọc áp suất khơng đổi Đồ thị có dạng Y = 21160X + 2686,6; suy C= 0,1269 K= 9,45,10-5; ta viết phương trình lọc với áp suất khơng đổi là: 11 q2 + 0,2538q= 9,45.10-5 Tương tự, tiến hành thí nghiệm với áp suất lọc 0,5 bar ta có đồ thị kết quả: Đồ thị Δτ/Δq – q điều kiện áp suất lọc không đổi 0,5 bar Đồ thị có dạng y = 4480x + 2372,8, suy C =0,5291 K =4,46.10-4 ta viết phương trình lọc với áp suất khơng đổi q2 + 1,0583q= 4,46.10-4τ VII ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 7.1 Nhận xét kết thí nghiệm, dựa vào kết thí nghiệm so sánh với lý thuyết Dựa vào kết thí nghiệm, ta thấy có nhiều sai số; đồ thị không đường thẳng mà đường cong gần thẳng gần với lý thuyết 7.2 Đánh giá sai số thí nghiệm, loại bỏ sai số thơ Sai số hình thành trường hợp thao tác không đồng điều dẫn đến máy làm việc khơng xác Phần khác nước lọc tuần hoàn lại nhiều lần dẫn đến đo điều kiện lọc khác khơng có khác biệt đáng kể  ... BÀI LỌC KHUNG BẢN I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM − Khảo sát trình hoạt động máy lọc khung − Xác định vận tốc lọc trung bình, chu kì lọc suất lọc − Xác định hệ số lọc phương trình lọc, mối quan... LIỆU Thiết bị lọc thiết kế chế tạo nhiều dạng, nhiều kiểu khác để phù hợp với điều kiện cụ thể riêng biệt Theo theo cách thức hoạt động, người ta chia ra: thiết bị lọc gián đoạn thiết bị lọc liên... sau khung lọc Máy lọc gồm dãy khung kích thước xếp liền khung đỡ, khung có ngăn xốp thực phân riêng Bản gọi cố định, cuối di động Ép chặt khung cấu vít đai ốc thực tay quay Huyền phù đưa vào khung