I. Mục đích thí nghiệm
Khảo sát đặc tính động lực học lưu chất và khả năng hoạt động của tháp đệm bằng cách xác định:
Ảnh hưởng của vận tốc khí và lỏng lên độ giảm áp suất của dòng khí qua cột Sự biến đổi của hệ số ma sát fck trong cột theo chuẩn số Reynolds Rec của dòng khí và suy ra các hệ thức thực nghiệm.
Sự biến đổi của thừa số liên hệ giữa độ giảm áp của dòng khí khi cột khô và khi cột ướt với vận tốc dòng lỏng.
II. Phương pháp thí nghiệm
2.1 Các bước tiến hành thí nghiệm
+ Mở van nguồn nước cho nước vào trong bình chứa (khoá van 11) + Mở hoàn toàn các van 14, van 6, khoá van 5.
+ Mở bơm lỏng đến khi nước qua van 6 chảy ngược vào bình chứa thì ngừng bơm và khoá van 6 hoàn toàn.
+ Khoá van 23, mở van 22, sau đó mở máy nén để lượng khí vào tháp nhằm thổi hết lượng nước còn đọng trong khe của vật đệm. Sau khoảng thời gian 5 phút, chuẩn bị làm thí nghiệm khi cột khô.
Đo độ giảm áp khi cột khô
+ Khoá dần van 22 để thay đổi lượng khí qua cột. Ứng với 6 giá trị lưu lượng khí đọc 6 giá trị ΔPck trên áp kế chữ “U” trên áp kế thuỷ ngân 16. Lưu ý điều chỉnh lưu lượng từ mức cao xuống thấp để đảm bảo điều kiện làm việc của máy nén.
+ Sau khi tiến hành cột khô tắt máy nén.
Đo độ giảm áp của dòng khí khi cột ướt + Mở van 13, van 6 (kiểm tra van 5 ở điều kiện khoá).
+ Bật bơm lỏng, điều chỉnh van 14 để giữ lưu lượng lỏng không đổi qua lưu lượng kế vào cột ứng với giá trị trong bảng số liệu.
+ Mở van 22, mở máy nén để đưa không khí vào tháp.
+ Khoá dần van 22 thay đổi lưu lượng khí G tương ứng với giá trị G khi đo cột khô và đọc ΔPcư trên áp kế chữ U tương tự như làm thí nghiệm cột khô.
+ Lặp lại 5 giá trị khác nhau của L. Lưu ý: các giá trị lỏng lớn hơn có thể xảy ra hiện tượng ngập lụt tiến hành ngừng máy bằng cách tắt máy nén.
+ Sau khi làm xong thí nghiệm ngừng máy tắt bơm, máy nén mở van 5 xả hết chất lỏng còn lại trong tháp ra ngoài.
III. Lập công thức tính toán Đổi đơn vị G, (m3/h) sang G, (kg/s.m2):
43 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn
(kg/s.m2) = .
Trong đó nước bằng 1 kg/m3 và
A : tiết diện tháp. A được tính như sau:
Trong đó : độ rỗng hay độ xốp (không thứ nguyên)
IV. Báo cáo thí nghiệm 4.1 Kết quả
Thí nghiệm 1: Cột khô
STT G, (m3/h) ∆Pck
1 0.5 17.7
2 0.8 28.4
3 1.2 51.0
4 1.6 81.4
5 1.8 122.6
6 2.4 183.4
Thí nghiệm 2: Cột ướt
L(l/ph) 1.67 2.50 3.33 4.17 5.00
STT G (m3/h) ∆Pcư
1 0.5 19.6 20.6 18.6 19.6 18.6
2 0.8 29.4 29.4 29.4 29.4 26.6
3 1.2 52.0 49.0 49.0 46.1 32.8
4 1.6 80.4 76.5 75.5 73.5 68.6
5 1.8 120.6 117.7 112.8 113.7 108.8
6 2.4 181.4 177.5 171.6 170.6 173.6
4.2 Xử lý kết quả
4.2.1 Xác định các đại lượng
Tính toán các đại lượng trình bày trong bảng sau:
Thí nghiệm 1:
STT G, (kg/s.m2) logG ∆Pck/Z, Pa/m log(∆Pck/Z) Reck fck
1 0.07 -1.15 11.06 1.04 42.34 3.31
2 0.11 -0.95 17.75 1.25 67.75 1.64
44 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn
3 0.17 -0.77 31.88 1.50 101.62 1.51
4 0.23 -0.65 50.88 1.71 135.50 1.42
5 0.25 -0.60 76.63 1.88 152.43 1.39
6 0.34 -0.47 114.63 2.06 203.24 1.31
Thí nghiệm 2:
L(l/ph) 1.67 2.50 3.33 4.17 5.00
STT Recư fcư
1 42.34 3.66 3.85 3.47 3.66 3.47
2 67.75 1.69 1.69 1.69 1.69 1.53
3 101.62 1.54 1.45 1.45 1.36 0.97
4 135.50 1.41 1.34 1.32 1.29 1.20
5 152.43 1.37 1.33 1.28 1.29 1.23
6 203.24 1.30 1.27 1.23 1.22 1.24
L(l/ph) 1.67 2.50 3.33 4.17 5.00
STT logG log(∆Pcư/Z)
1 -1.15 1.09 1.11 1.07 1.09 1.07
2 -0.95 1.26 1.26 1.26 1.26 1.22
3 -0.77 1.51 1.49 1.49 1.46 1.31
4 -0.65 1.70 1.68 1.67 1.66 1.63
5 -0.60 1.88 1.87 1.85 1.85 1.83
6 -0.47 2.05 2.05 2.03 2.03 2.04
4.2.2 Đồ thị
45 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn V. Bàn luận
Đối với cột khô:
Kết quả cho ta thấy, lưu lượng khối lượng G càng tăng thì độ giảm áp cũng tăng theo. Và sự gia tăng thực tế gần đúng với lũy thừa từ 1.8 đến c của vận tốc dòng khí.
Vì khi không có dòng lỏng thì dòng khí chuyển động giữa các khonagr trống dễ dàng và vận tốc tăng dần.
Đối với cột ướt:
Khi có dòng lỏng chảy ngược chiều thì các khoảng trống bị thu hẹp lại, dòng khí di chuyển khó khăn hơn vì một phần thể tích do dòng lỏng chiếm cứ.
Lúc này độ giảm áp sẽ tăng nhanh theo tốc độ khối lượng dòng khí và lỏng.
Sẽ xảy ra hiện tượng ngập lụt trong trtường hợp có sự đảo pha liên tục, từ pha khí (liên tục) – Lỏng (phân tán) thành pha khí (phân tán) – logr (liên tục) và ngược lại. Lúc này độ giảm áp tăng rất nhanh. Do đó cần làm việc dưới điểm xảy ra ngập lụt của bơm.
Thường thì hai yếu tố chính ảnh hưởng đến độ giảm áp của cột khô và cột ướt là vận tốc dòng và lưu lượng khối lượng dòng.
0 0.5 1 1.5 2 2.5
-1.4 -1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0
Log ∆P/Z
Log G
Đồ thị Log ∆P/Z - Log G
Series1 Series2 Series3 Series4 Series5 Series6
46 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn