Bài thực hành thí nghiệm

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC - - BÁO CÁO : QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ GVHD:Hồ Tấn Thành SVTH: Trương Tứ Luận Ngữ MSV: 2004180064 LỚP: 09DHHH1 TpHCM,11/11/2020 MỤC LỤC Bài 1: Cô đặc I.Cơ sở lý thuyết 1.Mục tiêu thí nghiệm: - Trình bày cấu tạo,nguyên lý làm việc ưu nhược điểm thiết bị cô đặc Vận hành hệ thống cô đặc 2.Cơ đặc q trình làm tăng nồng độ dung dịch cách tách phần dung môi nhiệt độ sôi, dung môi tách khỏi dung dịch bay lên gọi thứ 3.Mục đích trình đặc: - Làm tăng nồng độ chất hòa tan dung dịch Tách chất rắn hòa tan dạng rắng ( kết tinh) Tách dung môi dạng nguyên chất ( cất nước) 4.Các bước chuẩn bị q trình thí nghiệm: - Tìm hiểu hệ thống thiết bị, van tác dụng Tìm hiểu thiết bị đo nhiệt độ, vị trí đo cách điều chỉnh công tắc để đo nhiệt độ Tìm hiểu thiết bị đo nồng độ chất khơ (Brix kế) Xác định đại lượng cần đo Chuẩn bị dung dịch đường đem cô đặc Chuẩn bị bảng số liệu thí nghiệm 5.Các bước tiến hành thí nghiệm: Bước 1: Chạy nước nóng - Kiểm tra van, mở van 6, van cịn lại đóng Mở cơng tắc tổng Chuẩn bị 20 lít nước Hút chân không thiết bị cách chạy bơm chân không, kim áp kế chân khơng 0,60,8at tắt bơm Mở van hút hết nước vào nồi Kiểm tra mược nước vỏ áo trắng cách mở van Mở công tắc điện trở Mở công tắc khuấy trộn - Khi nhiệt độ nước nồi đạt 60oC xả nước cách xả chân khơng van 1, sau mở van để xả nước nồi Tắt máy khuấy trộn Bước 2: Cô đặc dung dịch - - - Pha lít dung dịch đường 15% Kiểm tra van: van mở, van cịn lại đóng Hút chân khơng thiết bị cách chạy bơm chân không, kim áp kế chân khơng 0,6 0,8at tắt bơm Mở van để hút hết lít dung dich vào nồi Mở van để nước vào ống xoắn ngưng tụ thứ Mở công tắc khuấy trộn ( % phút khuấy lần, lần phút) Kể từ lúc dung dịch nồi đạt 60oC, 10 phút lấy mẫu lần đo độ Brix, lấy nước ngưng tụ đo thể tích ghi nhận giá trị nhiệt độ theo bảng Cách lấy mẫu: Mở công tắc khuấy trộn phút cho mở van thời gian 5s sau đóng van lại, mở van lấy mẫu Cách lấy nước ngưng tụ: Đóng van 6, mở van 7, van 8, lấy nước ngưng xong thao tác van ngược lại trở trạng thái ban đầu ( ý lúc nước ngưng tụ không hút chân không) Khi dung dịch nồi đạt 50oBx trở lên tắt điện trở, dừng q trình đặc Mở van để cân áp suất (thơng áp khí trời) Mở van xả dung dịch sau cô đặc để cân khối lượng Tắt máy khuấy trộn Bước 3: Vệ sinh thiết bị - Kiểm tra van: Van mở, van cịn lại đóng Mở cơng tắc tổng Chuẩn 20 lít nước xơ nhựa Hút chân không thiết bị cách chạy bơm chân không, kim áp kế chân không 0,6 0,8at tắt bơm Mở van để hút vào nồi Mở công tắc khuấy trộn thời gian phút Mở van xả nước nồi Rửa lại lần Tắt máy khuấy trộn Tắt công tắc tổng II.Báo cáo số liệu: Bảng 1.2.Số liệu thí nghiệm Nồng độ dd đường (Brix) Thờigian(phút) 10 20 30 40 50 60 STT 14,8 16,8 17,1 24,7 25,2 26,1 52,5 Nhiệt độ nước vào (℃) Nhiệt độ nước (℃) 30 31 32 32 32 32 33 31 34 35 35 35 34 35 Nhiệt độ nước vỏ (℃) 87 83 87 84 87 84 88 BẢNG KẾT QUẢ TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT Gđ(kg) Gc(kg) xđ(%) 5,3024 1,4948 0,1480 Tính khối lượng dd Gđ = Vđ đ [ kg ] xc = - Lượn g nước ngưng V (ml) 800 850 800 700 400 390 Nhiệt độ dung dịch (℃) Nhiệt độ thứ (℃) 58 60 61 62 63 64 64 60 66 67 69 69 70 70 xc(%) 0,5250 đường nhập liệu: Bx 14,8 52,5 1060,48 1246,7 BẢNG KẾT QUẢ TÍNH SAI SỐ GIỮA LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM ST T W(kg) W*(kg) SSw(%) xc xc* SSxc (%) 3,8076 4,002714 5,12 0,6423 0,525 18,262 - w= Tính phần trăm sai số nồng độ dung dịch sau đặc: BẢNG KẾT QUẢ TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT THIẾT BỊ NGƯNG TỤ ST T W(kg) r (j/kg) t ht Qnt tv tr Gn 126000 60 30 31 14,5610384 0,8 126000 66 100800 31 34 0,85 126000 67 107100 32 35 0,8 126000 69 100800 32 35 0,7 126000 69 88200 32 35 0,48 126000 70 60480 32 34 0,39 126000 70 49140 33 35 Cn (j/kg.độ) 4200 tn 30 Cc (j/kg.độ) 4189 Cđ (j/kg.độ) 4189 10,7796216 10,5432830 10,7796216 11,2522987 12,2921883 12,7175977 I’ 280770,2 Nhiệt dung riêng sản phẩm nguyên liệu 63°C Cc = Cđ= 4189 j/kg.độ Tv = 63 Là nhiệt độ vách thiết bị (cho gần nhiệt độ sôi dung dịch cô đặc) Tn =85,71 Là nhiệt độ trung binh nước nóng vỏ áo: Nhiệt dung riêng thứ Nhiệt độ thứ BẢNG KẾT QUẢ TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT THIẾT BỊ CƠ ĐẶC s t Q1 Q2 Q3 Q4 139934 1834690,8 400742,34 Q5 Q6+Q7 1834690,8 323403,1 139934 139934 139934 139934 139934 139934 1358232,3 1328453,6 1358232,3 1417789,6 1548815,7 1602417,3 400742,34 400742,34 400742,34 400742,34 400742,34 400742,34 224616,1 238654,6 224616,1 196539,1 134769,7 109500,3 1403506,7 1417017,2 1448781,1 1512308,9 1652070,1 1762659,0 275757,2 272779,4 275757,2 281713,0 294815,6 300175,7 Q1 = Gđ.Cđ.tđ: nhiệt dung dịch mang vào Q2 = Gn.Cn.tn : nhiệt nước nóng cung cấp Q3 = Gc.Cc.tc: nhiệt lượng dung dịch đường mang Q4 = W.i’: nhiệt thứ mang Q5 = Gn.Cn.tv: nhiệt cịn lại sau làm nóng dung dịch đường Q6 +Q7 = Qcđ + Qmt = 10 % (Q1+Q2): nhiệt q trình đặc + nhiệt tổn thất môi trường III.Bàn luận Nhận xét 1.Đồ thị: - Đồ thị biểu diễn Bxτ đường thẳng Chỉ số Bx tăng dần theo thời gian 2.Kết thí nghiệm có sai số - - Ngun nhân: Thiết bị cô đặc gián đoạn nồi sử dụng thí nghiệm đặc,giúp thực hành hiểu quy trình cách vận hành thiết bị đặc Q trình làm tăng nồng độ dung dịch cách tách phần dung môi nhiệt độ sôi môi trường chân không nên nhiệt độ sôi dung dịch đường giảm, làm giảm hao phí nhiệt giúp cho sản phẩm khơng bị biến tính nhiệt độ cao.Trong q trình thực hành thí nghiệm khơng tránh khỏi sai xót thơng số,nhiệt độ,thời gian Các thao tác kỹ thuật q trình thí nghiệm cịn vụng Dụng cụ thiết bị thí nghiệm cịn nhiều hạn chế Sai số làm tròn lớn Cân đong dung dịch đường chưa xác Thơng số thiết bị khơng ổn định Thời gian không đồng Cách khắc phục : Kiểm tra thiết bị trước sau làm thí nghiệm.Báo cho phận sửa chữa có phát hư hỏng Cần nắm vững kiến thức trước thực hành thí nghiệm Vệ sinh khởi động thiết bị để nhiệt độ áp suất ổn định Thao tác vận hành nhanh,pha dung dịch phải chuẩn Tính tốn cẩn thận xác Bài 2: Chưng cất I.Cơ sở lý thuyết: Chưng cất trình dùng để tách cấu tử hỗn hợp lỏng hỗn hợp khí – lỏng thành cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay khác cấu tử hỗn hợp ( điều kiện) Các phương pháp chưng cất: - Chưng cất đơn giản: Dùng để tách hỗn hợp gồm cấu tử có độ bay khác Chưng nước trực tiếp: Dùng để tách hỗn hợp gồm chất khó bay tạp chất không bay Chưng cất: Dùng để tách hoàn toàn hỗn hợp cấu tử dễ bay có tính chất hịa tan phần hịa tan hoàn toàn vào Định luật Henry - Đối với dung dịch lý tưởng áp suất riêng phần p khí chất lỏng tỷ lệ với phần mol x dung dịch y= H.p H: Hằng sơ Henry, (khi nhiệt độ tăng H tăng) Định luật Raoult - - Áp suất riêng phần cấu tử dung dịch áp suất bão hòa cấu tử ( nhiệt độ ) nhân với nồng độ phần mol cấu tử dung dịch p= pbh.x Trong đó: p: Áp suất riêng phần cấu tử hỗn hợp hơi, [N/m2] pbh: Áp suất bão hòa cấu tử nhiệt độ, [N/m2] x: Nồng độ phần mol cấu tử dung dịch, [% mol] Mơ hình mâm lý thuyết - Mơ hình mâm lý thuyết mơ hình tốn đơn giản dựa sở sau: Cân hai dòng pha lỏng- cho hỗn hợp khí hai cấu tử Điều kiện động lực học lưu chất lý tưởng mâm lý tưởng cho hai pha lỏng- là: + Pha lỏng phải hịa trộn hồn tồn mâm + Pha không lôi giọt lỏng từ mâm lên mâm đồng thời nồng độ đồng vị trí tiết diện + Trên mâm đạt cân hai pha Phương trình cân vật chất: F=D+W F.xF = D.xD + W.XW Trong đó: F: suất lượng nhập liệu, [kmol/h] D: suất lượng sản phẩm đỉnh, [kmol/h] W: suất lượng sản phẩm đáy, [kmol/h] xF: nồng độ nhập liệu ( cấu tử dêc bay hơi), [%mol] xD: nồng độ sản phẩm đỉnh ( cấu tử dễ bay hơi), [%mol] xw: nồng độ sản phẩm đáy (của cấu tử dễ bay hơi), [%mol] Hiệu suất: - - - - - Để chuyển từ số mâm lý thuyết sang số mâm thực ta cần phải biết hiệu suất mâm.Có ba loại hiệu suất mâm dùng là: suất tổng quát, liên quan đến toàn tháp; hiệu suất mâm Murphree, liên quan đến mâm; hiệu suất cục bộ, liên quan đến vị trí cụ thể mâm Hiệu suất tổng quát Eo: Là hiệu suất đơn giản sủ dụng xác nhất, định nghĩa tỉ số số mâm lý tưởng số mâm thực cho toàn tháp: Eo= Hiệu suất mâm Murphree: Là tỉ số biến đổi nồng độ pha qua mâm với biến đổi nồng độ cực đại đạt pha rời mâm cân với pha lỏng rời mâm thứ n: EM = Trong đó: yn: Nồng độ thực pha rời mâm thứ n,[% mol] yn+1: Nồng độ thực pha vào mâm thứ n,[% mol] y*n: Nồng độ pha cân với pha lỏng rời mâm thứ n, [% mol] Nói chung, pha lỏng rời mâm có nồng độ khơng với nồng độ trung bình pha lỏng mâm nên dẫn đến khái niệm hiệu suất cục Hiệu suất cục định nghĩa sau: EM = Trong đó: y’n: Nồng độ pha rời khỏi vị trí cụ thể mâm n, [% mol] 10 ... nhiệt độ cao.Trong q trình thực hành thí nghiệm khơng tránh khỏi sai xót thơng số,nhiệt độ,thời gian Các thao tác kỹ thuật q trình thí nghiệm cịn vụng Dụng cụ thiết bị thí nghiệm cịn nhiều hạn chế... Bx tăng dần theo thời gian 2.Kết thí nghiệm có sai số - - Ngun nhân: Thiết bị cô đặc gián đoạn nồi sử dụng thí nghiệm đặc,giúp thực hành hiểu quy trình cách vận hành thiết bị đặc Q trình làm tăng... trước sau làm thí nghiệm. Báo cho phận sửa chữa có phát hư hỏng Cần nắm vững kiến thức trước thực hành thí nghiệm Vệ sinh khởi động thiết bị để nhiệt độ áp suất ổn định Thao tác vận hành nhanh,pha