BÀI BÁO CÁO MÔN THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM 2 MẠCH LƯU CHẤT

LỜI CẢM ƠN Chúng em xin chân thành cảm ơn khoa Công nghệ Hoá, trường ĐH Công nghiệp Tp.HCM đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho chúng em học tập thật tốt môn học này và chúng em cũng đặc biệt xin gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Trọng Tăng đã tận tình hướng dẫn, chỉ dạy chúng em trong suốt các buổi thực hành để chúng em có thể nắm vững kiến thức và cũng như hoàn thiện bài báo cáo môn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2 Chúng em chân thành biết ơn! 1 BÀI 1 MẠCH LƯU CHẤT 1 Mục đích thí nghiệm - Tìm hiểu về các dạng tổn thất áp suất xảy ra trong ống dẫn khi dòng chất lỏng không nén được chảy qua các ống, các loại khớp nối, van hay các thiết bị đo dùng trong mạng ống từ đó điều chỉnh lưu lượng hay sử dụng ống phù hợp - Xác định ma sát của chất lỏng với thành ống trơn - Xác định trở lực cục bộ - Xác định ma sát của chất lỏng với thành ống bề mặt nhám - Đo lưu lượng bằng phương pháp chênh áp biến thiên 2 Kết quả thí nghiệm 2.1 Thí nghiệm 1: Xác định tổn thất ma sát với thành ống Lưu lượng trơn 16 Ống trơn 21  Ống trơn 27 Tiết diện áp Tổn thất thất áp suất ống thực (m2) (mH2O) 16 12 8 6 4 16 12 8 6 0.00007854 0.00007854 0.00007854 0.00007854 0.00007854 0.00017671 0.00017671 0.00017671 0.00017671 4 16 12 8 6 0.00017671 0.00034636 0.00034636 0.00034636 0.00034636 (l/p) Ống Tổn suất Hệ số Vận lý thuyết ma sát tốc tế Chuẩn Reynolds Hf f (m/s) 0.16 0.08 0.035 0.02 0.01 0.145 0.085 0.04 0.025 (mH2O) 0.738 0.444 0.218 0.132 0.066 0.161 0.097 0.048 0.029 0.022 0.024 0.026 0.028 0.031 0.024 0.026 0.029 0.031 3.395 2.546 1.698 1.273 0.849 1.509 1.132 0.755 0.566 37991.557 28493.668 18995.779 14246.834 9497.889 25327.705 18995.779 12663.852 9497.889 0.012 0.08 0.05 0.024 0.013 0.015 0.045 0.028 0.014 0.008 0.035 0.026 0.028 0.032 0.034 0.377 0.770 0.577 0.385 0.289 6331.926 18091.218 13568.413 9045.609 6784.207 2 số 4 16 Ống 12 nhám 8 6 27 4 0.00034636 0.00028353 0.00028353 0.00028353 0.00028353 0.00028353 0.005 0.125 0.075 0.03 0.015 0.005 0.004 0.066 0.040 0.020 0.012 0.006 0.039 0.026 0.028 0.031 0.033 0.038 0.192 0.941 0.705 0.470 0.353 0.235 4522.804 19995.556 14996.667 9997.778 7498.334 4998.889 Đồ thị 1 : Mối quan hệ giữa tổn thất cột áp và vận tốc ( Đồ thị trên có dòng chất lỏng chảy) 2.2 Thí nghiệm 2: Xác định trở lực cục bộ Mứ Lưu Độ chênh c lượng áp mở (l/p) (mH2O) 4 0.035 Vận tốc Hệ số trở dòng lực cục bộ nước 0.849 0.9528 3 Áp suất Đường động kính lỗ (mH2O) (m) 0.0367 0.01 Tiết diện (m2) 0.00007853 Đột thu Đột mở Co 90 1/4 2/7 Van 1/3 1/2 5 2/3 5/6 1 6 8 12 16 4 6 8 12 16 4 6 8 12 16 2.5 5 8 9.5 10 10 10 0.07 0.145 0.31 0.56 0.005 0.02 0.02 0.05 0.09 0.01 0.011 0.012 0.014 0.016 1.38 0.93 0.475 0.085 0.03 0.015 0.01 1.273 1.698 2.547 3.396 0.192 0.289 0.385 0.577 0.770 0.192 0.289 0.385 0.577 0.770 0.15 0.29 0.47 0.56 0.59 0.59 0.59 0.8470 0.9869 0.9377 0.9528 2.6479 4.7075 2.6479 2.9422 2.9789 5.2959 2.5891 1.5888 0.8238 0.5296 1253.7032 211.2217 42.1414 5.3477 1.7034 0.8517 0.5678 0.0826 0.1469 0.3306 0.5877 0.0019 0.0042 0.0076 0.0170 0.0302 0.0019 0.0042 0.0076 0.0170 0.0302 0.0011 0.0044 0.0113 0.0159 0.0176 0.0176 0.0176 0.01 0.01 0.01 0.01 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.021 0.019 0.019 0.019 0.019 0.019 0.019 0.019 Biểu đồ 2: Biểu diễn mối quan hệ giữa độ mở van và tổn thất áp suất 4 0.00007853 0.00007853 0.00007853 0.00007853 0.00034636 0.00034636 0.00034636 0.00034636 0.00034636 0.00034636 0.00034636 0.00034636 0.00034636 0.00034636 0.00028353 0.00028353 0.00028353 0.00028353 0.00028353 0.00028353 0.00028353 Biểu đồ 3 : Biểu diễn mối quan hệ giữa hệ số trở lực cục bộ với độ mở van Biểu đồ 4: Biểu diễn hệ số trở lực cục bộ theo lưu lượng 2.3 Thí nghiệm 3: Đo lưu lượng dựa vào độ chênh áp 2.3.1 Khảo sát hệ số lưu lượng của màng chắn và Ventury Màng chắn 5 Lưu Hệ Tổn thất áp lượng suất thực tế Hệ số K (l/p) (mH2O) 4 0.012 6 0.027 8 0.06 12 0.122 16 0.21 Hệ số Cm số Tiết diện Tiết diện thu Cm ống hẹp đột ngột trung bình 0.000011043 55.1100805 0.00034636 0.000201062 0.000011043 55.1100805 0.00034636 0.000201062 52.8118 0.000011043 49.2919545 0.00034636 0.000201062 26 0.000011043 51.851701 0.00034636 0.000201062 0.000011043 52.6953159 0.00034636 0.000201062 Ventury Lưu lượng (l/p) 4 6 8 12 16 Tổn thất áp suất thực tế (mH2O) 0.011 0.025 0.05 0.11 0.185 Hệ số K 1.10429E-05 1.10429E-05 1.10429E-05 1.10429E-05 1.10429E-05 Hệ số Cv 57.561 57.273 53.997 54.607 56.144 Tiết diện ống 0.00034636 0.00034636 0.00034636 0.00034636 0.00034636 Tiết diện ống thu hẹp 0.0002011 0.0002011 0.0002011 0.0002011 0.0002011 Hệ số Cv trung bình 55.917 2.3.2 Xác định lưu lượng dòng chảy qua ống bằng màng chắn, Ventury, Ống Pito Lưu lượng thực Màng chắn (l/p) 4 6 8 12 tế Lưu lượng thực tế (m3/s) 6.6667E-05 0.0001 0.00013333 0.0002 Lưu tính lượng toán Tổn thất áp suất (m3/s) 6.3898E-05 9.5847E-05 0.00014288 0.00020374 6 Hệ số 0.012 0.027 0.06 0.122 Cm, Cv 55.11 55.11 49.29 51.85 Ventury Ống pito 16 4 6 8 12 16 4 6 8 12 16 0.00026667 6.6667E-05 0.0001 0.00013333 0.0002 0.00026667 6.6667E-05 0.0001 0.00013333 0.0002 0.00026667 0.0002673 6.478E-05 9.766E-05 0.00013811 0.00020485 0.00026566 1.2024E-06 1.8367E-06 2.503E-06 3.8023E-06 4.9087E-06 0.21 0.011 0.025 0.05 0.11 0.185 0.003 0.007 0.013 0.03 0.05 52.7 57.56 57.27 54 54.607 56.14 Biểu đồ 5: Biểu diễn mối quan hệ giữa lưu lượng tính toán so với lưu lượng thực tế tính theo độ chênh lệch áp suất của màng chắn 3 Xử lý số liệu 3.1 Thí nghiệm 1: Xác định tổn thất ma sát với thành ống Tính cho ống 16 , lưu lượng 16 (l/p) 7  Tiết diện ống:  Lưu lượng: Q =  Vận tốc chuyển động của dòng lưu chất:  Chuẩn số Reynolds:  Trong đó:  Hệ số ma sát: Vì =>  Tổn thất áp suất lý thuyết: Trong đó L: chiều dài ống dẫn, m D: đường kính ống dẫn, m (Đối với các ống khác và lưu lượng thì tính tương tự) 3.2 Thí nghiệm 2: Xác định trở lực cục bộ 8 (m/s) Ví dụ: Tính cho đột thu với mức lưu lượng là 4 (l/p)  Lưu lượng của dòng chảy trog ống:  Tiết diện ống: D: đường kính trong của ống,m  Vận tốc chuyển động của dòng lưu chất trong ống:  Áp suất động:  Hệ số trở lực cục bộ: 3.3 Thí nghiệm 3: Đo lưu lượng dựa vào độ chênh áp 3.3.1 Khảo sát hệ số lưu lượng của màng chắn và Ventury Ví dụ: Tính cho màng chắn với lưu lượng 4 (l/p)  Tiết diện ống: 3.4636*  Tiết diện ống thu hẹp: 2.0106*  Hệ số K: = 1.10429* 9  Hệ số Cm: 55.1100805 3.3.2 Xác định lưu lượng dòng chảy qua ống bằng màng chắn, Ventury, Ống Pito Ví dụ: Tính cho Màng chắn Lưu lượng tính toán: 6.3898* ( /s) Ống Pito: V= = Fpitot = = Qtt = V * Fpito = 1.2024* 4 Nhận xét Thông qua các số liệu thu được từ thí nghiệm thực tế, ta thấy có một sự sai số đối với các thông số đó khi tính trên công thức lý thuyết Nguyên nhân dẫn đến sự sai số đó có thể là do các nguyên nhân sau:  Do thiết bị làm thí nghiệm  Do người tiến hành thí nghiệm 10 Nu=0.158* * Gr= = * * * * *6=396679259.259 Nu=0.158*1.286*1027.3860.33*5.420.43*396679259.2590.1=30.014 ⍺l= K= K= =286.665( 32 BÀI 4 QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC 1 Mục đích thí nghiệm -Vận hành được hệ thống thiết bị cô đặc gián đoạn, đo đạc các thông số của quá trình -Tính toán cân bằng vật chất, cân bằng năng lượng cho quá trình cô đặc gián đoạn -So sánh năng lượng cung cấp cho quá trình theo lý thuyết và thực tế - Xác định năng suất và hiệu suất quá trình cô đặc - Xác định hệ sống truyền của thiết bị ngưng tụ 2 Kết quả thí nghiệm Thời Giai W1 T I1 T I3 T I5 đoạn (W) (0C) (0C) (0C) 0 Ban đầu 2000 30.6 30 30 150 25 Đun sôi 1500 91.2 29.9 36.3 150 95 Bốc hơi 1500 93.7 29.8 38 150 gian (phút) -Trước cô đặc: Am=2.568 -Sau cô đặc: Am=3.311 3 Xử lý số liệu -Ban đầu : TI3 =300C => dbđ= => bđ H2O H2O =996 (kg/m3) = =1.019 x dbđ=996 x 1.019= 1014.924 (kg/m3) -Lúc sau : 33 Q (l/g) ds= = => s=ds x =1.026 = 1.026 x 996 = 1021.896 (kg/m3) H2O -Mật độ quang và nồng độ CuSO4: A1=2.568 => C1=34.96 (g/l) A2=3.311=>C2=46.09 (g/l) -Nồng độ chất tan trước và sau cô đặc: = = đ =0.0345 (kg/kg) = = =0.0451 (kg/kg) c -Khối lượng dung dịch ban đầu trong nồi đun: +Dung dịch CuSO4 nạp V= 7 lít Gđ = bđ x V = 1014.924 x 7 = 7104.468 (g)=7.1 (kg) Ta có: Gđ đ = Gc c => Gc= = =5.4313 (kg) Mặt khác: Gđ = Gc + Gw => Gw= Gđ – Gc = 7.1 – 5.4313= 1.6687 (kg) -Khối lượng do nồi đun cung cấp cho quá trình giai đoạn đun sôi: Qk1=P1 x 1 = 2000 x (25 x 60) =3.106 (kJ) -Năng lượng dung dịch nhận được giao đoạn đun sôi: Cp= CH2O (1 - đ Q1= Gđ Cp ( sdd ) =4180 (1- 0.0345)=4035.79 (J/kg.K) đ )=7,1 x 4035.79 x (93.7 – 30)=1825266.743 (J) -Năng lượng do nồi đun cung cấp cho quá trình giai đoạn bốc hơi: Qk2=P2 x 2 = 1500 x (95 x 60) =8,55.106 (J) 34 -Năng lượng nước nhận được để bốc hơi trong giai đoạn bốc hơi: Q2=Gw x w = 1.6687 x 2679 = 4470.4473 (kJ) = 4470447.3 (J) -Cân bằng năng lượng tại thiết bị ngưng tụ: Qng= Gw x w = VH2O x Qng= Gw x w Qng= VH2O x H2O = H2O x CH2O x ( r v )x 2 = 2260 x 1.6687=3771.262 (kJ)=3771262 (J) x CH2O x ( r )x v 2 x 996 x 4.18 x (38-30) x (95 x 60)=7190.232 (kJ)= 7190232 (J) -Hệ số truyền nhiệt của thiết bị ngưng tụ: K= F=0.2 m2 1=t1 – tnv = 93.7 – 30 =63.7 0C 2=t2 – tnr = 93.7 -38=55.7 0C = K= = = =59.611 0C =105.806 (w/m2.K) *Nhận xét: - Năng lượng do nồi đun cung cấp để đun sôi dung dịch thì một phần được sử dụng còn một phần bị thất thoát nhiệt ra bên ngoài môi trường - Nguyên nhân sai số khi tính toán cân bằng năng lượng và vật chất: + Thời gian giữa các lần đo bị chênh lệch + Nồng độ chất tan sau cô đặc tính được độ chính xác không cao 35 BÀI 5 SẤY ĐỐI LƯU 1 Mục đích thí nghiệm - Xây dựng đường cong sấy - Xây dựng đường cong tốc độ sấy - Xác định độ ẩm tới hạn, độ ẩm cân bằng của vật liệu sấy 2 Kết quả thí nghiệm Khối lượng mẫu khô: Tốc độ quạt : = 110 (g) = 5,8 (m/s) Kích thước mẫu: hình vuông cạnh 0,27 (m) Nửa chiều dày của vật liệu: R = 0,002 (m) 2.1 Thí nghiệm 1: Sấy ở nhiệt độ 50oC Lần đo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Thời gian t Gi tk tư (phút) 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 (g) 236 216 191 181 168 156 146 136 129 126 120 118 115 114 113 113 112 (0C) 36 43 45 46 46 45 49 48 48 45 48 48 45 45 45 44 44 (0C) 24 31 33 34 35 35 37 37 37 35 36 37 35 34 34 33 32 36 18 19 20 51 54 57 112 112 112 44 44 44 33 33 32 2.2 Thí nghiệm 2: Sấy ở nhiệt độ 60oC Lần đo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Thời gian t Gi tk tư (phút) 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 (g) 236 232 222 209 194 181 174 165 153 146 139 130 122 116 114 112 112 112 (0C) 48 51 53 54 54 55 54 55 56 55 55 56 56 55 56 55 56 55 (0C) 36 38 37 41 41 41 41 41 41 41 42 42 41 41 40 41 41 41 3 Xử lý số liệu Độ ẩm tương đối của vật liệu: = = = = 114,55 (%) = 3.1 Thí nghiệm 1: Sấy ở nhiệt độ 50oC STT Thời gian t (phút) Gᵢ (g) Độ ẩm (%) Nᵢ (%/phút) 1 114.55 6.06 0 236 37 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 216 191 181 168 156 146 136 129 126 120 118 115 114 113 113 112 112 112 112 96.36 73.64 64.55 52.73 41.82 32.73 23.64 17.27 14.55 9.09 7.27 4.55 3.64 2.73 2.73 1.82 1.82 1.82 1.82 38 7.58 3.03 3.94 3.64 3.03 3.03 2.12 0.91 1.82 0.61 0.91 0.30 0.30 0.00 0.30 0.00 0.00 0.00 0.00 Biểu đồ đường cong sấy Biểu đồ đường cong tốc độ sấy 39 Diện tích bề mặt bay hơi của vật liệu F (m2) F = 6*0,272 = 0,44 (m2) Hệ số trao đổi nhiệt (kJ/m2.h.oC) = (kg/m2.h) Cường độ bay hơi x (45,1-33,85) = 1,71 (kg/m2.h) Tốc độ sấy lý thuyết (%/h) = = = = = 0,68(%/h) Tốc độ sấy thực nghiệm (%/h) = 112,73 (%/h) Thời gian sấy đẳng tốc: = = 0,43 (h) Thời gian sấy giảm tốc: x ln = x ln = 4,95(h) 3.2 Thí nghiệm 2: Sấy ở nhiệt độ 60oC STT 1 Thời gian t Gᵢ (g) (phút) 0 236 Độ ẩm (%) Nᵢ (%/phút) 114.55 1.21 40 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 232 222 209 194 181 174 165 153 146 139 130 122 116 114 112 112 112 110.91 101.82 90.00 76.36 64.55 58.18 50.00 39.09 32.73 26.36 18.18 10.91 5.45 3.64 1.82 1.82 1.82 41 3.03 3.94 4.55 3.94 2.12 2.73 3.64 2.12 2.12 2.73 2.42 1.82 0.61 0.61 0.00 0.00 0.00 Biểu đồ đường cong sấy Biểu đồ đường cong tốc độ sấy Hệ số trao đổi nhiệt (kJ/m2.h.oC) = Cường độ bay hơi (kg/m2.h) x(54,39-40,39) = 2,09(kg/m2.h) Tốc độ sấy lý thuyết (%/h) = = = = Tốc độ sấy thực nghiệm (%/h) 42 = 0,84(%/h) = 125,25 (%/h) Thời gian sấy giảm tốc: = = 0,38(h) Thời gian sấy giảm tốc: x ln = x ln = 4,45(h) Độ ẩm tới hạn: = = 66,63(%) Độ ẩm cân bằng: 1,42(%) 3.3 Nhận xét 3.3.1 Nhận xét dạng đường cong tốc độ sấy giai đoạn sấy giảm tốc: Đường cong tốc độ sấy là đường biểu diễn quan hệ giữa tốc độ sấy và độ ẩm của vật liệu Đường cong tốc độ sấy giai đoạn giảm tốc: đường cong tốc độ sấy giảm dần nhưng đều, nhiệt độ của vật liệu tăng dần, độ ẩm giảm dần đến độ ẩm cân bằng, mức độ giảm chậm hơn 3.3.2 So sánh kết quả thực nghiệm với lý thuyết: So với thực tế ta đã bỏ qua giai đoạn đun nóng do nó quá nhỏ nên lượngnhiệt so với lý thuyết có sai lệch Nguyên nhân tạo nên sự khác biệt giữa quá trình sấy lý thuyết và sấy thực tế là do quá trình sấy lý thuyết thì xem nhiệt lượng bổ sung trong quá trình sấy bằng với nhiệt lượng tổn thất trong quá trình sấy Trong quá trình sấy thực tế thì nhiệt lượng bổ sung khác nhiệt lượng tổn thất 3.3.3 So sánh kết quả giữa các thí nghiệm: Trong quá trình sấy ta nhận thấy nhiệt độ tăng thì thời gian giảm xuống, tốc độ dòng khí được cố định nên không ảnh hưởng Khi sấy thì khối lượng của vật liệu không 43 bao giờ bằng được khối lượng của vật liệu khô ban đầu vì có một lượng ẩm nhỏ không thể tách được Ngoài ra, nhiệt độ phụ thuộc vào độ ẩm của môi trường dẫn đến nhiệt độ lúc tăng lúc giảm Do ảnh hưởng của các tầng sấy bị lung lay làm cho thành sấy va chạm vào lòng thành sấy làm cho khối lượng vật liệu thay đổi, sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả, do đó nên khắc phục hạn chế tối đa va chạm 44 45 ... 23 .20 197044 50.56 029 02 29. 729 729 73 27 .58 620 69 28 .65796831 73.5 325 8047 27 . 027 027 03 23 .33333333 25 .18018018 88.4987 727 9 22 .8571 428 6 29 . 629 629 63 26 .24 338 624 50.54677355 22 .22 222 222 28 .571 428 57 25 .396 825 4... ( 33 29 30 32 33 30 29 29 28 29 29 22 18 19 21 22 20 19 20 19 20 18 27 . 129 33809 23 .064468 24 .0 827 5346 26 .115 024 59 27 . 129 33809 24 .663034 62 23.64866498 24 .22 196646 23 .20 99 020 7 24 .22 196646 23 .064468... 737 .21 79891 11541.49381 56 62. 249 425 27 27 25 24 26 26 28 23 28 26 28 27 27 28 26 27 27 .49696943 26 .49685505 26 .47167389 25 .47056105 26 .49685505 26 .9876498 26 .9876498 24 .94657534 5676 .25 884 56 62. 237316