Thí nghiệm quá trình làm lạnh và sấy trên thiết bị thực tế

MỤC LỤC

BÀN LUẬN

Sự khác nhau là trong giai đoạn sau của quá trình làm lạnh (CD), với lý thuyết thì độ ẩm tương đối không đổi và bằng 1 (do đã đạt trạng thái bão hòa), nhiệt độ giảm (do tiếp tục làm lạnh) và độ chứa hơi giảm (do tạo thành nước ngưng); với thực tế thì tại điểm sau quá trình làm lạnh (điểm D), trạng thái của không khí thực tế là hỗn hợp giữa không khí bão hòa và chưa bão hòa do hiện tượng lọt không khí, cũng như khi ra khỏi thiết bị làm lạnh thì nhiệt độ của không khí tăng lên (do nhận một lượng nhiệt từ môi trường xung quanh trước khi đi qua cảm biến nhiệt độ bầu khô và bầu ướt). Xét quá trình sấy (đoạn DE): giữa lý thuyết và thực tế có sự giống nhau là độ ẩm tương đối đều giảm và enthalpy tăng do nhận thêm nhiệt từ qua trình sấy, nhưng sự khác nhau là ở lý thuyết thì độ chứa hơi không đổi trong quá trình sấy nóng còn ở thực tế thì độ chứa hơi tăng do nhận thêm ẩm từ môi trường xung quanh trước khi đi qua cảm biến nhiệt độ bầu khô và bầu ướt.

CHƯNG CẤT

    BIẾN THIÊN NHIỆT ĐỘ 7 MÂM THEO THỜI GIAN

    NHIỆT ĐỘ CÁC MÂM THEO THỜI GIAN

    BÀN LUẬN

    Điều này là do khi chưng cất càng lâu, lượng rượu trong đáy tháp và trên các mâm càng giảm, khi ấy thành phần nước trong hỗn hợp chưng luyện càng tăng, làm cho nhiệt độ sôi của hỗn hợp càng tăng và tiến đến tiệm cận 100℃, nhiệt độ sôi của nước nguyên chất. Pha hơi đi từ dưới lên, do nồi đun đun lỏng đến nhiệt độ sôi (đun bằng điện trở) bốc hơi bay lên, khi pha hơi đi trong tháp nó sẽ lôi cuốn cấu tử dễ bay hơi trong pha lỏng, do đó hơi trên đỉnh có nồng độ cấu tử dễ bay hơi cao, hơi này được thiết bị ngưng tụ làm ngưng tụ thành lỏng, một phần làm sản phẩm đỉnh, một phần được hoàn lưu trở lại tháp.

    NGHIỀN – RÂY – TRỘN

    XỬ LÝ SỐ LIỆU, ĐỒ THỊ

    Công suất để nghiền vật liệu (nghiền khô) có kích thước Dp1 đến kích thước Dp2 là:. Tính hiệu suất máy nghiền H= P. Thí nghiệm trộn. Giản đồ chỉ số trộn theo thời gian. Nhận xét kết quả thí nghiệm thô Thí nghiệm rây:. Có thể thấy được hiệu suất rây của thí nghiệm là rất cao so với hiệu suất thường đo được trong khoảng 75−90 %. Vì vậy, qua thí nghiệm trên ta có thể kết luận hầu hết những hạt có kích thước lớn hơn kích thước lỗ rây sẽ nằm lại trên rây và các hạt nhỏ hơn kích thước lỗ rây phần lớn đi qua rây. Thí nghiệm nghiền:. Có thể thấy được hiệu suất nghiền của máy nghiền là rất thấp. Công suất tiêu thụ tuy lớn nhưng chỉ cho được công suất có ích là khá thấp. Vì loại máy nghiền này cần kết hợp năng lượng quay với năng lượng va đập để nghiền. Qua thí nghiệm trên ta có thể kết luận phần lớn năng lượng đã bị tổn thất trong quá trình chuyển từ năng lượng quay sang năng lượng va đập. Thí nghiệm trộn: Số liệu “Giản đồ chỉ số trộn theo thời gian’’. Trên giãn đồ cho thấy trong khoảng 150s đầu, Is tăng từ trị số rất thấp đến khoảng 0,15, sau đó với thời gian trộn càng lâu thì Is càng giảm dần. Quá trình trộn khởi đầu rất nhanh, nhưng với loại máy trộn buồng quay hỗn hợp thường không đều hoàn toàn một cách ngẫu nhiên. Khi thời gian trộn quá lâu, như trên giãn đồ, quá trình sẽ ngược lại, vật liệu có khuynh hướng tách rời và các vật liệu cùng loại sẽ kết dính lại. Bàn luận sự thích nghi của định luật Bond để tiên đoán công suất nghiền, đặc biệt chú trọng về các giả thiết. Các thuyết về nghiền. a) Thuyết bề mặt của P.R.Rittinger. Sau khi nghiền, vật liệu được nghiền sẽ tạo ra những bề mặt mới. Về mặt cơ học, để thay đổi hình dạng của một nhóm phần tử, cần phải tạo ra được năng lượng đủ lớn từ bên ngoài để thắng được lực liên kết phân tử trên bề mặt của chúng. Công dùng trong quá trình nghiền tỉ lệ thuận với diện tích bề mặt mới tạo thành của sản phẩm nghiền. Định luật Rittinger cho thấy có thể áp dụng đúng trong điều kiện năng lượng cung cấp cho một đơn vị khối lượng chất rắn là không quá lớn và có thể được dùng để ước tính cho quá trình nghiền thực với Kr được xác định bằng thực nghiệm trên máy nghiền cùng loại với máy nghiền thực. Vì có điều kiện ràng buộc về năng lượng và việc xác định hệ số Kr rất phức tạp do phải xác định hệ số này ứng với một loại vật liệu và một loại máy nghiền xác định, cho nên thuyết này không có tính thực tế cao trong việc tiên đoán công suất nghiền. b) Thuyết thể tích của Kick.  Khối lượng vật liệu lọt qua rây sau lần rây thứ nhất (J1).  Khối lượng vật liệu có thể lọt qua rây F. a, được xác định bằng Σ Ji. Hiệu suất rây đo được lớn. Nguyên nhân là do:.  Do độ ẩm của vật liệu thấp, thuận lợi cho quá trình rây.  Do bề dày lớp vật liệu trên rây là vừa phải. Lớp vật liệu nằm ở trên bề mặt sẽ dễ dàng đi xuống phía dưới để tiếp xúc với bề mặt lưới rây và lọt qua rây.  Do bề mặt rây phẳng, thuận lợi cho quá trình rây. Bàn về độ tin cậy của kết quả các thí nghiệm và các yếu tố ảnh hưởng a) Thí nghiệm xác định hiệu suất rây.

    Bảng 2. Sự phân bố kích thước hạt sau khi nghiền
    Bảng 2. Sự phân bố kích thước hạt sau khi nghiền

    SẤY ĐỐI LƯU

    Đánh giá kết quả thí nghiệm a. Kết quả thí nghiệm đồ thị

    Do sai số khi ta xác định điểm tới hạn trên đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy, mà đường cong sấy cũng đã có sai số khi làm thí nghiệm, chọn điểm để xử lí số liệu tính toán thực nghiệm lại nhỏ hơn lý thuyết do sai lệch về cách đo và cách xác định trên đồ thị, dẫn đến sai số ở χ và K.  Sai số của N khá lớn, đặc biệt ở chế độ 65oC nguyên nhân có thể do dùng giản đồ không khí ẩm để tra Pm và P, hoặc là có thể do thao tác sai, hoặc các yếu tố khác tác động, ….Các giá trị N tính theo thực nghiệm nhỏ hơn lý thuyết.

    TRUYỀN NHIỆT ĐỐI LƯU

    ĐỒ THỊ

    So sánh h lý thuyết và h thực nghiệm trong trường hợp đối lưu cưỡng bức trên bề mặt phẳng. Mối quan hệ giữa tốc độ quạt và hiệu suất quá trình đối lưu cưỡng bức trên bề mặt có cánh tản nhiệt dạng tấm.

    Hình 5. So sánh hiệu suất truyền nhiệt trên các dạng bề mặt với AR = 20%
    Hình 5. So sánh hiệu suất truyền nhiệt trên các dạng bề mặt với AR = 20%

    ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

    Đối với kết quả so sánh hiệu suất trao đổi nhiệt trên các bề mặt khác nhau ứng với công suất điện trở AR = 20% và công suất điện trở AR = 30% (Hình 5 và Hình 6), với cùng một công suất điện trở thì hiệu suất trao đổi nhiệt của bề mặt phẳng nhỏ hơn nhiều so với bề mặt có cánh tản nhiệt dạng tấm. Khi tăng tốc độ quạt thì tốc độ tăng hệ suất trao đổi nhiệt của bề mặt có cánh tản nhiệt dạng tấm nhanh hơn bề mặt phẳng.

    BÀN LUẬN

     Δtt=ts– tf ( chênh lệch nhiệt độ giữa dòng khí và bề mặt trao đổi nhiệt, độ) Đại lượng Đối lưu tự nhiên Đối lưu cưỡng bức Nhận xét. Nhiệt trở cấp nhiệt khá đồng đều ở hai thí nghiệm. bề mặt ) Không đổi Không đổi. Không khác biệt giữa 2 thí nghiệm, không ảnh hưởng đến so sánh. mặt trao đổi nhiệt). Dựa trên đồ thị so sánh hiệu suất của quá trình đối lưu cưỡng bức của các bộ trao đổi nhiệt dạng mặt phẳng và có cánh tản nhiệt dạng tấm, ta kết luận được rằng bộ trao đổi nhiệt có cánh tản nhiệt dạng tấm hiệu quả hơn hẳn trong việc nâng nhiệt độ không khí trong thiết bị TN tăng lên so với bộ trao đổi nhiệt dạng mặt phẳng.

    CỘT CHÊM

    XỬ LÝ SỐ LIỆU, ĐỒ THỊ Các thông số

      Khi thay đổi lưu lượng không khí, ta thấy khi lưu lượng không khí G tăng lên thì độ giảm áp ∆ P tăng xấp xỉ theo tuyến tính trong trường hợp cột ướt và tăng theo lũy thừa khoảng 1,5 của lưu lượng không khí trong trường hợp cột khô. Trong trường hợp cột ướt, khi lưu lượng không khí G tăng lên thì hệ số ma sát f giảm đi tuân theo quy luật như cột khô, đặc biệt khi xét với cùng lưu lượng dòng không khí G và tăng lưu lượng dòng lỏng L thì hệ số ma sát tăng do fcư=σ.

      Đồ thị logΔt Pcư/Z theo logG và L = 60
      Đồ thị logΔt Pcư/Z theo logG và L = 60

      KHUẤY CHẤT LỎNG

      XỬ LÝ SỐ LIỆU, ĐỒ THỊ 1. Tính toán các thông số

      Các thông số của dung dịch Glycerin 99%. Các công thức tính toán Tốc độ góc. Chuẩn số Reynold ℜ=d2. Công suất khuấy P=T. Chuẩn số công suất khuấy Np= P. a) Các thông số khi dùng cánh khuấy chong chóng N. rad/s Re Không có tấm chặn. rad/s Re Có tấm chặn. b) Các thông số khi dùng cánh khuấy turbin N. rad/s Re Không có tấm chặn. rad/s Re Có tấm chặn. c) Các thông số khi dùng cánh khuấy tấm bảng. Khi thực hiện quá trình này trong phòng thí nghiệm (P, ℜk nhỏ) việc có tấm chặn hay không không làm thay đổi nhiều đến hướng của dòng chảy vì phần lớn hướng của dòng chảy là song song với tấm chặn nên sự gia tăng của trở lực khi có tấm chặn là không đáng kể. Nhận xét ảnh hưởng của các loại cánh khuấy lên công suất khuấy. Với cùng một loại cánh khuấy và cùng điều kiện thí nghiệm về các thông số khác, đường kính cánh khuấy càng lớn thì năng lượng tiêu thụ càng lớn. Năng lượng tiêu thụ phụ thuộc vào tiết diện vuông góc với vận tốc dài của cánh khuấy. Tiết diện càng lớn, lực cản của chất lỏng lên cánh khuấy càng lớn, dẫn đến năng lượng tiêu hao để thắng lực cản càng lớn. Lực cản này được biểu diễn bởi phương trình của Newton:. A: Tiết diện vuông góc với vận tốc dòng chảy¿).

      Hình 1. Đồ thị biểu diễn N p  theo Re đối với cánh khuấy chong chóng
      Hình 1. Đồ thị biểu diễn N p theo Re đối với cánh khuấy chong chóng