Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 14 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
14
Dung lượng
1,02 MB
Nội dung
699 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM - - BÁO CÁO THÍ NGHIỆM Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRONG CNSH II Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp sinh viên: Mã lớp học: Hà Nội, ngày 10/01/2020 PHẦN I: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM BÀI SẤY BƠM NHIỆT I Mục đích thí nghiệm: a Làm quen nắm vững quy trình vận thành thiết bị sấy bơm nhiệt thí nghiệm b Xác định quan hệ độ ẩm vật liệu với thời gian sấy (đường cong sấy) c Xác định quan hệ độ ẩm vật liệu với tốc độ sấy (đường cong tốc độ sấy) II Thiết bị nguyên lý hoạt động: Sơ đồ nguyên lý thiết bị: Thiết bị sấy bơm nhiệt theo nguyên lý gồm thành phần sau: I – Calorife, calorife có dàn lạnh để tách ẩm dàn nóng để gia nhiệt cho TNS II – Buồng sấy III, IV – Kênh gió vào buồng sấy V – Hộp kỹ thuật, nơi chứa máy nén, van tiêt lưu, dàn nóng dàn lạnh phụ 2 Nguyên lý làm việc: III Thiết bị sấy bơm nhiệt làm việc dựa chu trình tuần hồn khép kín sau: 2.1 Chu trình TNS: TNS tách ẩm dàn bay BH1 nâng nhiệt độ dàn ngưng tụ NT1 nằm calorife I Sau quạt QTN đưa vào buồng sấy II qua kênh gió vào III, TNS lấy ẩm VLS theo kênh gió IV quay lại calorife I Cứ vây, chu trình tuần hồn kín 2.2 Chu trình bơm nhiệt: Chu trình bơm nhiệt tuần hồn liên tục giai đoạn sau: + Giai đoạn – nén đoạn nhiệt: q trình nén mơi chất lạnh từ áp suất thấp, nhiệt độ thấp lên áp suất vao, nhiệt độ cao máy nén + Giai đoạn – ngưng tụ đẳng nhiệt: trạng thái môi chất lạnh thay đổi từ nhiệt nước sôi ẩm thơng qua q trình thải nhiệt ngồi nhờ thiết bị ngưng tụ (dàn nóng) + Giai đoạn – Tiết lưu, entanpy không đổi: Môi chất lạnh bị giảm áp suất qua van tiết lưu, q trình khơng làm thay đổi entanpy mơi chất lạnh + Giai đoạn – Bay đẳng nhiệt: Trạng thái môi chất lạnh thay đổi từ ẩm thành bão hịa khơ q nhiệt thơng qua q trình thu nhiệt nhờ thiết bị bay (dàn lạnh) Kết tính tốn: BẢNG SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM KẾT QUẢ TÍNH TỐN Thời gian (phút) Nhiệt độ buồng sấy (C) Khối lượng VLS (g) Lượng ẩm bay W (g) Khối lượng ẩm Ga (g) Độ ẩm VLS W (%) Vận tốc sấy dW/dt (g/ph) 40,2 895 13 65,5 0,073184358 0,001366055 10 40,8 882 11,5 52,5 0,05952381 0,001242444 20 40.2 870,5 10,5 41 0,047099368 0,001163425 30 40 860 30,5 0,035465116 0,000791529 40 39,9 853 5,5 23,5 0,027549824 0,000631089 50 40.8 847,5 18 0,021238938 0,000580867 60 39.5 842,5 13 0,015430267 0,000469681 70 41,5 838,5 0,010733453 0,000712985 80 39,6 832,5 1,5 0,003603604 0,000179855 STT 10 90 40,8 831 1,5 0,001805054 0,000120264 11 100 40 830 0,5 0,5 0,00060241 6,0241E-05 12 110 40,2 829,5 0 0 IV Đồ thị nhận xét: Đường cong tốc độ Đường cong sấy 120 14 12 100 10 80 60 40 20 10 11 12 13 14 15 10 11 12 13 14 15 Lượng ẩm bay W (g) Vận tốc sấy dW/dt (g/ph) Lượng ẩm bay W (g) Thời gian (phút) Nhận xét: - Thời gian tăng lượng ẩm nhỏ, nhiên có chỗ gián đoạn cấu trúc mao dẫn vật liệu sấy làm cho chỗ dễ nước, sau phần nhỏ ẩm sâu bên mao dẫn, thời gian sấy dài hơn, đường cong tốc độ không bị dốc trước PHẦN II: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM BÀI CHƯNG CẤT I Mục tiêu thí nghiệm: - Củng cố lý thuyết nguyên lý chưng cất hỗn hợp hai cấu tử - Hiểu quy trình vận hành tháp chưng luyện (tháp chóp) với hỗn hợp cấu tử ethanol-nước - Đo đạc thơng số q trình - Xây dựng đường làm việc đoạn chưng đoạn luyện Xác định số đĩa lý thuyết phương pháp đồ thị Mc Cabe Thiele - Tính hiệu suất làm việc tháp II Cơ sở lý thuyết tiến hành thí nghiệm: Quá trình chưng luyện hỗn hợp hai cấu tử gồm ethanol nước thực tháp chưng luyện Trong tháp, từ lên, lỏng từ xuống Nồng độ cấu tử thay đổi theo chiều cao tháp Nhiệt độ sôi thay đổi tương ứng với thay đổi nồng độ Cụ thể, đĩa 1, chất lỏng có nồng độ ethanol (cấu tử dễ bay hơi) x1, bốc lên có nồng độ y1, y1 > x1 Hơi lên đĩa 2, tiếp xúc với lỏng đĩa Vì nhiệt độ chất lỏng đĩa thấp đĩa 1, nên phần ngưng tụ lại Mặt khác, lỏng đĩa nhận nhiệt từ hơi, nên phần lỏng bay Tại đĩa xảy trình chuyển khối pha lỏng pha Cấu tử ethanol di chuyển từ pha lỏng vào pha phần cấu tử di chuyển từ pha vào pha lỏng Quá trình bốc ngưng tụ lặp lại nhiều lần dọc theo tháp Do đỉnh tháp, thu hỗn hợp có nồng độ ethanol cao; đáy tháp thu hỗn hợp có nồng độ ethanol thấp Sơ đồ tháp chưng luyện: L, xP F, xF P, xP nước làm mát, vào W, xW nước làm mát, Hỗn hợp ban đầu F với nồng độ xF thùng bơm bơm vào thiết bị gia nhiệt Từ 3, hỗn hợp F tiếp vào tháp vị trí đĩa tiếp liệu, sau chảy qua đĩa xuống đáy tháp Tại đáy tháp, hỗn hợp dung dịch gia nhiệt gia nhiệt Hơi từ dung dịch bốc lên, qua đĩa đoạn chưng đoạn luyện tới đỉnh tháp Sau đó, tiếp tục khỏi tháp vào thiết bị ngưng tụ Tại đây, làm mát nước lạnh bơm bơm số Hơi ngưng tụ thành lỏng khỏi thiết bị ngưng tụ với nồng độ xp Một phần dịch lỏng dẫn quay trở lại tháp với lưu lượng L Phần lại dung dịch xuống thiết bị làm mát sau thành dòng sản phẩm đỉnh P khỏi hệ thống tháp chưng cất Dòng hồi lưu L quay trở lại tháp, tiếp tục chảy xuống choán đầy đĩa đoạn luyện Tại đáy tháp, dung dịch dẫn ngồi thành dịng sản phẩm đáy W với nồng độ xW Các bước tiến hành thí nghiệm: - Bước 1: Bơm nguyên liệu vào thiết bị gia nhiệt vào đáy tháp Mức nguyên liệu đạt 3/4 chiều cao đáy tháp tắt bơm - Bước 2: Bật thiết bị gia nhiệt thiết bị gia nhiệt đáy tháp Duy trì nhiệt độ thiết bị gia nhiệt 93C đáy tháp 103C - Bước 3: Kiểm tra bay lên tháp Bật bơm nước làm mát Mở van thoát khí khơng ngưng Mở hết cỡ van hồi lưu Đánh dấu thời gian bắt đầu có hồi lưu - Bước 4: 20 phút sau có hồi lưu, liên tục lấy sản phẩm đỉnh, đo nồng độ Nếu nồng độ sản phẩm đỉnh ổn định, tiến hành bước - Bước 5: Bật bơm nguyên liệu mức 0,1 – 0,56 l/min Đồng thời lấy sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy - Nếu nồng độ sản phẩm đỉnh thấp, tăng lưu lượng hồi lưu, giảm dòng nguyên liệu - Bước 6: Đo lưu lượng sản phẩm đỉnh, lưu lượng sản phẩm đáy, nồng độ sản phẩm đỉnh, đọc lưu lượng hồi lưu Nếu đại lượng ổn định sang bước - Bước 7: Kết thúc thí nghiệm Tắt bơm nguyên liệu, tắt gia nhiệt đáy, gia nhiệt Tháo hết sản phẩm đỉnh Chờ 15 phút tắt bơm nước làm mát III Kết thí nghiệm - Lưu lượng thể tích sản phẩm đỉnh: P(ml/min)(ml/phút)=4/7(l/h) - Nồng độ thể tích sản phẩm đỉnh: xP (% thể tích)=268/3(%V) - Lưu lượng thể tích sản phẩm đáy: W =1(ml/min) - Lưu lượng hồi lưu: L=2 (l/h) IV Tính tốn - Quy đổi lưu lượng thể tích sang lưu lượng mol xW= 1,74M, xF=40,43 - Quy đổi nồng độ thể tích sang nồng độ mol xP=13,8M - Phương trình cân vật chất chung: F = P + W - Phương trình cân chất với cấu tử ethanol: F xF = P xP + W xW - Chỉ số hồi lưu: R = L/P=3,5 - Chỉ số hồi lưu tối thiểu: Rmin - Xây dựng đương làm việc đoạn chưng: với f = F/P - Xây dựng đường làm việc đoạn luyện: Vậy: y = = 0,78x+3,07 - Xác định số đĩa lý thuyết phương pháp đồ thị Mc Cabe Thiele: x - Số đĩa lý thuyết: nlt =4 đĩa - Hiệu suất tháp: V Nhận xét kết luận Nguyên nhân sai số cách khắc phục: • Sai số thiết bị dụng cụ đo: + Hệ thống có độ xác khơng cao +Sai số dụng cụ đo nhiệt độ, nhiệt kế, dụng cụ đo độ rượu • Sai số thao tác thí nghiệm • Sai số q trình tính tốn + Làm trịn số + Vẽ đồ thị khơng xác PHẦN II: THÍ NGHIỆM TRAO ĐỔI NHIỆT HAI DỊNG LƯU THỂ NGƯỢC CHIỀU I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Củng cố kiến thức cấu tạo nguyên lý hoạt động thiết bị trao đổi nhiệt Hiểu trình vận hành hệ thồng trao đổi nhiệt Biết cách đo thu thập thông số trình Đánh giá hiệu suất trình trao đổi nhiệt ngược chiều so sánh với trình trao đổi nhiệt xi chiều II QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM Sơ đồ nguyên lý hoạt động: Bình trao đổi nhiệt Ống xoắn ruột gà Thanh nhiệt Bình gia nhiệt Động khuấy Ống chảy tràn Van Bơm Thùng chứa nước nóng 10 Cốc đong 11 Thùng chứa nước lạnh Các bước thí nghiệm: Bước 1: Cấp điện cho hệ thống Kiểm tra lại Van 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 đóng, mở Van 12 Cấp nước vào thùng chứa 9, bật bơm để bơm nước vào thùng gia nhiệt Bước 2: Khi nước thùng gia nhiệt ngập gia nhiệt cánh khuấy bật nhiệt động cánh khuấy Bước 3: Mở Van 11 để cấp nước nóng vào khơng gian ống xoắn ruột gà thành bình trao đổi nhiệt Mở van để nước tuần hoàn thùng chứa Bước 4: Khi nước từ thùng gia nhiệt chảy tràn qua ống chảy tràn xuống thùng chứa điều chỉnh lưu lượng chảy vào khoảng không gian ống xoắn thành thiết bị trao đổi nhiệt cách điều chỉnh độ mở van 9, đồng thời điều chỉnh lượng nước bơm lên thùng gia nhiệt điều chỉnh van 10 Bước 5: Đo vào điều chỉnh lưu lượng nước nóng cấp vào thùng trao đổi nhiệt trì khoảng lít/phút Ta đo lưu lượng dịng nước nóng cách đóng van mở van dịng nước nóng chảy vào cốc đong đồng thời bấm thời gian để biết dịng nước nóng chảy lít cốc đong bn thời gian Điều chỉnh van 11 đến dịng nước nóng chảy lít khoảng phút (đo lần) Bước 6: Khi nhiệt độ dịng lưu thể nóng cấp vào bình trao đổi nhiệt trì nhiệt độ đặt (50oC) ta mở van van để cấp nước lạnh vào không gian bên ống xoắn ruột gà từ xuống Bước 7:Mở van nước lạnh chảy vào thùng chứa đợi đến dịng ổn định ta đo điều chỉnh lưu lượng dịng nước lạnh khoảng lít/phút (đo lần) điều chỉnh độ mở van 3,đóng van mở van cho nước lạnh chảy vào cốc đong bấm thời gian Bước 8:Khi dịng nước nóng lạnh cấp vào bình trao đổi nhiệt ổn định lưu lượng khoảng lít/phút tiến hành đo nhiệt độ nước nóng, nước lạnh đầu vào khỏi thiết bị trao đổi nhiệt (mỗi thơng số đo lần) Bước 9:Kết thúc thí nghiệm ngắt điện, đóng hết van lại mở van để xả nóng khơng gian ngồi ống xoắn ruột gà xuống thùng chứa II XỬ LÝ SỐ LIỆU Các số liệu cho trước: Diện tích truyền nhiệt: F = 0,12 mm2 Đường kính ngồi ống: dn = mm dt Đường kính ống: = mm Đường kính vịng xoắn: 200mm Đường kính bình trao đổi nhiệt: DB = 250 mm Bước xoắn ống ruột gà: x = 22 mm Chiều dày ống truyền nhiệt: = mm Số vòng xoắn: n = 12 Các số liệu cần tra cứu: Nhiệt dung riêng nước nguồn nóng: CN =4,1765 kJ/kg.K Nhiệt dung riêng nước nguồn lạnh: CL =4,1740 kJ/kg.K Hệ số dẫn nhiệt vách truyền nhiệt : =24,15 W/m.K (tra cho thép Crom-Niken) Hệ số dẫn nhiệt nước nguồn nóng: ’ =0,654 Khối lượng riêng nước: W/m.K =985,65 kg/m3 Độ nhớt nước nhiệt độ nước nguồn nóng: = 0,00051 Ns/m2 Các số liệu lấy q trình làm thí nghiệm: Trung Thông số Đơn vị Lần Lần Lần bình Nhiệt độ nước nóng vào o C 50 52 53 52 Nhiệt độ nước nóng o C 34,7 37,2 Nhiệt độ nước lạnh vào o C 28 Nhiệt độ nước lạnh o C 31,1 Lưu lượng nước nóng lít/phút Lưu lượng nước nóng Lưu lượng nước lạnh lít/phút 27 27,5 27,5 32,3 33,5 32,3 1 16,67 16,67 16,67 16,67 x10-6 x10-6 x10-6 x10-6 1 1 16,67 16,67 16,67 16,67 x10-6 x10-6 m3/s tL1 =27,5oC Nhiệt độ nguồn lạnh vào: Nhiệt độ nguồn nóng vào: 36 m3/s Lưu lượng nước lạnh Nhiệt độ nguồn lạnh ra: 36 tL2= 32,30C tN1 = 520C Nhiệt độ nguồn nóng ra: tN2 = 36 C Các bước tính tốn: Chiều dài vịng xoắn: x10-6 x10-6