SẤY ĐỐI LƯU
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Quá trình tách ẩm khỏi vật liệu thông qua việc cung cấp nhiệt để làm bay hơi ẩm, trong đó cả truyền nhiệt và truyền ẩm đều diễn ra bằng phương pháp đối lưu.
1.1.2 Đặc trưng của quá trình sấy
Quá trình sấy diễn ra rất phức tạp, đặc trưng cho tính không thuận nghịch và không ổn định Nó diễn ra đồng thời 4 quá trình:
Truyền nhiệt cho vật liệu
Dẫn ẩm trong lòng vật liệu
Chuyển pha vào môi trường xung quanh
Tách ẩm vào môi trường xung quanh
CÁCH TIẾN HÀNH
Tiến hành sấy tấm vải bố bằng Caloriphe ở hai chế độ nhiệt độ 45 o C và 55 o C Đầu tiên, đặt vật liệu vào buồng sấy và ghi nhận khối lượng sau khi làm ẩm (G1) Sau đó, mỗi 3 phút, ghi lại giá trị cân và độ ẩm của vật liệu Thí nghiệm sẽ tiếp tục cho đến khi khối lượng vật liệu không thay đổi trong vòng 16 phút, sau đó sẽ chuyển sang chế độ thí nghiệm khác.
Bước 1 Chuẩn bị thí nghiệm
Xác định khối lượng vật liệu khô ban đầu (G0) của vật liệu:
Mở cửa buồng sấy ra, đặt cẩn thận
Sau khi hoàn tất việc cân đo, nhẹ nhàng nhúng vật liệu vào chậu nước để tránh làm rách Đợi khoảng 30 giây cho nước thấm đều, sau đó vớt vật liệu lên, để ráo nước và xếp vào giá.
Chuẩn bị đồng hồ để đo thời gian
Lặp lại cửa buồng sấy
Châm đầy nước vào bầu ướt (phía sau hệ thống)
Lặp bảng số liệu thí nghiệm
Bước 2 Khởi động hệ thống
Khởi động quạt: bật công tắc của quạt để hút dòng tác nhân vào và thổi qua caloriphe gia nhiệt dòng tác nhân
Khời động caloriphe: Bật công tắc Caloriphe.
Cài đặt nhiệt độ cho Caloriphe ở nhiệt độ đang chuẩn bị khảo sát
Bước 3: Tiến hành thí nghiệm
Chờ hệ thống hoạt động ổn định khi: nhiệt độ của Caloriphe đạt giá trị mong muốn ( ± 1÷ 2 o C ¿ Tiến hành sấy vật liệu ở nhiệt độ khảo sát.
Đo số liệu trong chế độ thí nghiệm
Các số liệu cần đo: Khối lượng, nhiệt độ bầu khô, bầu ướt và thời gian
Khối lượng (g): khi đặt vật liệu vào giá đỡ, đọc số hiển thị trên cân đồng hồ.
Nhiệt độ ( o C): Nhấn nút tương ứng các vị trí cần đo và đọc số trên đồng hồ hiện số.
Chuyển chế độ thí nghiệm:
Mở cửa buồng sấy, lấy vật liệu ra làm ẩm tiếp (lặp lại như ban đầu)
Cài nhiệt độ Caloriphe ở giá trị tiếp theo cho chế độ sấy mới
Chờ hệ thống hoạt động ổn định
Lặp lại trình tự như chế độ đầu
Bước 4 Kết thúc thí nghiệm
Tắt công tắc của điện trở Caloriphe
Sau khi tắt Caloriphe được 5 phút, tắt quạt cho Caloriphe nguội
1.2.2.2 Khảo sát nhiệt độ sấy
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
Độ ẩm của vật liệu: Wi = G i G −G 0
Tốc độ sấy: Ni + 1 = dw dt = W ∆ T i −W i+1
Tốc độ sấy: N i+1 = dw dt = W i −W (i+1)
Ta tra P b và P h trên giản đồ H-d
P b (mmHg): Áp suất riêng phần hơi ẩm trên bề mặt vật liệu điều kiện đoạn nhiệt
P h (mmHg): Áp suất hơi ẩm trong tác nhân sấy
Cường độ ẩm: J m =a m ( P b (TB) −P h(TB) ) 760
B: Áp suất phòng sấy; B = 760mmHg. a m : Hệ số trao đổi ẩm tính theo chênh lệch áp suất ( kg/m 2 h.mmHg). a m = 0,0229 + 0,0174.V k
V k : Tốc độ khí trong phòng sấy V k = 1,6 (m/s).
Tốc độ sấy đẳng tốc: N đ t 0 J m F G o 0.0,196 0,1641
0,082 9,22 (%/h) ta có chiều dài khăn là 4.5cm, chiều rộng khăn là 3,3cm, dày 1mm
F: diện tích bề mặt vật liệu, m 2
Độ ẩm tới hạn: W th = W 1
W 1 : Độ ẩm ban đầu trước khi sấy (%)
Thời gian sấy đẳng tốc: T 1 = W 1 −W t h
Thời gian sấy giảm tốc: T 2 = W t h −W c
Thời gian tổng cộng quá trình sấy gần đúng:
Độ ẩm của vật liệu: Wi = G i G −G 0
Tốc độ sấy: Ni + 1 = dw dt = W ∆ T i −W i+1
Tốc độ sấy: N i+1 = dw dt = W i −W T (i+1)
Ta tra P b và P h trên giản đồ H-d
P b (mmHg): Áp suất riêng phần hơi ẩm trên bề mặt vật liệu điều kiện đoạn nhiệt
P h (mmHg): Áp suất hơi ẩm trong tác nhân sấy
Cường độ ẩm: J m =a m ( P b (TB) −P h(TB) ) 760
B: Áp suất phòng sấy; B = 760mmHg. a m : Hệ số trao đổi ẩm tính theo chênh lệch áp suất ( kg/m 2 h.mmHg). a m = 0,0229 + 0,0174.V k
V k : Tốc độ khí trong phòng sấy V k = 1,6 (m/s).
Tốc độ sấy đẳng tốc: N đ t 0 J m F G o
0,082 H,83 (%/h) ta có chiều dài khăn là 4.5cm, chiều rộng khăn là 3,3cm, dày 1mm
F: diện tích bề mặt vật liệu, m 2
Độ ẩm tới hạn: W th = W 1
W 1 : Độ ẩm ban đầu trước khi sấy (%)
Thời gian sấy đẳng tốc: T 1 = W 1 −W t h
Thời gian sấy giảm tốc: T 2 = W t h −W c
Thời gian tổng cộng quá trình sấy gần đúng:
0 20 40 60 80 100 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa hàm ẩm (% kg ẩm/ kg vật liệu khô) và thời gian sấy ( phút)
100 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa hàm ẩm
(% kg ẩm/ kg vật liệu khô) và thời gian sấy ( phút)
LỌC KHUNG BẢN
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Quá trình lọc nhằm mục đích tách biệt pha liên tục và pha phân tán trong một hỗn hợp Hai pha có thể bao gồm lỏng - khí, rắn - khí, rắn - lỏng, hoặc hai pha lỏng không tan trong nhau.
Lọc là quá trình phân tách các hỗn hợp bằng cách sử dụng vật ngăn xốp, trong đó một pha đi qua vật ngăn trong khi pha còn lại bị giữ lại Các loại vật ngăn có thể bao gồm hạt như cát, đá, than, sợi như tơ nhân tạo, sợi bông, đay, gai, hoặc dạng tấm như lưới kim loại, cũng như các vật liệu như sứ xốp và thủy tinh xốp.
Chênh lệch áp suất hai bên vách ngăn lọc được gọi là động lực của quá trình lọc nghĩa là:
P = P1 –P2 Động lực của quá trình lọc có thể tạo ra bằng cách sau:
Tăng áp suất P1: Dùng cột áp thủy tĩnh máy bơm hay máy nén
Giảm áp suất P2: Dùng bơm chân không (lọc chân không)
Cân bằng vật chất trong quá trình lọc
Vh, Gh là thể tích và khối lượng huyền phù đem lọc
V0, G0 là thể tích và khối lượng chất rắn khô
V1, G1 là thể tích và khối lượng nước lọc nguyên chất
Va, Ga là thể tích và khối lượng bã ẩm
V, G là thể tích và khối lượng nước lọc chưa nguyên chất. Độ ẩm của bã:
Wa = Ga−G0 Ga (% kg ẩm/kg vật liệu ướt).
2.1.2.1 Tốc độ lọc và các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian lọc
Lượng nước lọc thu được trên một đơn vị diện tích bề mặt vách ngăn lọc trên một đơn vị thời gian gọi là tốc độ lọc.
Wa = Fdτ dV ,m/s Trong đó:
V – Thể tích nước lọc thu được, m 3
F – Diện tích bề mặt vách lọc, m 2
Quá trình lọc huyền phù chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố quan trọng, bao gồm tính chất của huyền phù như độ nhớt, kích thước và hình dạng của pha phân tán Bên cạnh đó, động lực của quá trình lọc, trở lực của bã và vách ngăn cũng đóng vai trò quyết định Cuối cùng, diện tích bề mặt của vách lọc cũng là yếu tố cần xem xét để tối ưu hóa hiệu quả lọc.
Theo DAKSI, tốc độ lọc có thể biểu diễn dưới dạng phương trình sau:
W = Fdτ dV = μ ( Rb ∆ P + Rv) Trong đó:
𝛍 - độ nhớt của pha liên tục, Ns/m 2
Rb = 1/ ∆ Pb – trở lực của bã lọc (tổn thất áp suất qua lớp bã), 1/m
Rv = 1/ ∆ Pv – trở lực của vách lọc (tổn thất áp suất qua vách lọc), 1/m
Lọc với áp suất khong đổi, ΔP= const
Phương trình lọc có dạng: q2 + 2.C.Q = K τ q = V/F – lượng nước lọc riêng
X0 = Va V – tỉ số giữ thể tích bã ẩm thu được và lượng nươc lọc
R0 – trở lực riêng theo thể tích của bã lọc (1/m 2 )
CÁCH TIẾN HÀNH
Cho nước vào bồn chứa
Bật công tắc máy khuấy
Mở bơm, điều chỉnh áp suất bằng V4 khi đồng hồ áp suất chỉ mức mong muốn
Đong dung dịch lọc ở đầu C1, và ghi nhận thể tích trong mỗi thời gian đo
Làm thí nghiệm với các chế độ áp suất khác nhau.
2.2.2.2 Số liệu thí nghiệm nhóm 1,2
2.2.2.3 Số liệu thí nghiệm nhóm 3,4
2.2.2.4 Số liệu thí nghiệm nhóm 5,6,7
Khảo sát thời gian và lưu lượng lần 1 Δ P 1 =0,25 τ (s) 10,67 10,13 10,27 10,19 10,19
Khảo sát thời gian và lưu lượng lần 2 Δ P 1 =0,25 τ (s) 10,12 10,26 10,26 10,18 10,25
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
2.3.1.1 Tính năng suất của quá trình lọc
Q= V τ 2.3.1.2 Tính lượng nước lọc riêng q= V S
V: thể tích nước lọc thu được
S: diện tích bề mặt lọc (đo trên thiết bị lọc) τ : thời gian lọc
2.3.1.3 Khảo sát số liệu nhóm 1,2
Chiều dài của 1 khung: 22 (cm)
Bán kính lỗ tròn: 1,1 (cm)
2.3.1.4 Khảo sát số liệu nhóm 3,4
2.3.1.5 Khảo sát số liệu nhóm 5,6,7
Tính C, K, ro theo ΔP với ro= μK X 2 ΔP o ΔP C K ro
THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Quá trình truyền nhiệt trong thiết bị dạng ống lồng ống là một ví dụ điển hình về sự truyền nhiệt phức tạp, trong đó có sự trao đổi nhiệt giữa hai lưu chất được ngăn cách bởi vách ngăn kim loại Quá trình này bao gồm truyền nhiệt đối lưu từ dòng chất lỏng nóng đến vách ngăn, dẫn nhiệt qua thành ống kim loại, và cuối cùng là đối lưu nhiệt giữa dòng chất lỏng lạnh và ống.
Phương trình cân bằng nhiệt lượng cho hai dòng lưu chất
G1, G2 – lưu lượng dòng nóng và dòng lạnh, kg/s
C1 và C2 là nhiệt dung riêng trung bình của dòng nóng và dòng lạnh tính bằng J/kg.K Các tham số tv1 và tR1 đại diện cho nhiệt độ vào và ra của dòng nóng (độ C), trong khi tv2 và tR2 tương ứng là nhiệt độ vào và ra của dòng lạnh (độ C).
3.3 PHƯƠNG TRÌNH BIỂU DIỄN QUÁ TRÍNH TRUYỀN NHIỆT
Nhiệt lượng Q truyền qua tường phẳng trong một đơn vị thời gian
F- diện tích bề mặt truyền nhiệt, m 2 Δt - hiệu số nhiệt độ trung bình, K
Hệ số truyền nhiệt cho tường phẳng nhiều lớp được tính theo công thức sau
Với: α 1 , α 2 - hệ số cấp nhiệt (ở hai phía tường, giữa lưu thể và bề mặt tường), (W/m 2 k) r1,r2 - nhiệt trở của cặn bẩn ở hai phía của tường, (W.m 2 K)
∑ i=1 n δ i λ i - nhiệt trở của lớp tường thứ i, (m 2 K/W) δi - bề dày lớp tường thứ i , (m) λi - hệ số dẫn nhiệt tương ứng với lớp tường thứ i, (W/m.K).
Phương trình truyền nhiệt qua tường hình trụ nhiều lớp
KL – hệ số truyền nhiệt của 1m chièu dài ống , (W/m 2 K)
Hệ số truyền nhiệt K đối với tường hình trụ có n lớp được tính theo công thức
Trong bài thí nghiệm này, chúng ta tiến hành thí nghiệm với ống truyền nhiệt, xem như là truyền nhiệt ở tường hình trụ một lớp Công thức tính toán được sử dụng là: \( 2 \cdot \lambda_i \cdot \ln \left( \frac{d_{i+1}}{d_i} \right) + r_2 \cdot d_{n+1} + \frac{1}{\alpha_2} \cdot d_{n+1} \), với các tham số như hệ số cấp nhiệt \( \alpha_1, \alpha_2 \) (W/m².K), nhiệt trở của cặn bẩn \( r_1, r_2 \) (W.m².K), và các đường kính trong và ngoài của ống \( d_1, d_{n+1}, d_i, d_{i+1} \) (m), cùng với hệ số dẫn nhiệt \( \lambda_i \) (W/m.K).
K*L - hệ số truyền nhiệt dài , W/m.K Δtlog - chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit, K.
Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit Δt log = Δt 1 −Δt N ln Δt 1 Δt N
Hệ số truyền nhiệt dài lý thuyết, KL
Đường kính ngoài và đường kính trong của ống truyền nhiệt được ký hiệu là Dng và dtr, trong đó m λ là hệ số dẫn nhiệt của ống tính bằng W/mK Nhiệt trở của lớp cặn được ký hiệu là rb, và đường kính lớp cáu được ký hiệu là db Trong bài này, lớp cáu được coi là không đáng kể, tức là d r b b tiến đến 0.
Hệ số cấp nhiệt α1, α2 giữa vách ngăn và dòng lưu chất được tính theo chuẩn số Nusselt như sau
Trong đó Nu = A Re m Pr n ( Pr Pr t ) 0,25 𝜀 l 𝜀 R
Các hệ số A, n, m, 𝜀l , 𝜀R là các hệ số thực nghiệm, tùy thuộc vào các yếu tố sau:
Chế độ chảy của các dòng lưu chất
Sự tương quan giữa dòng chảy và bề mặt truyền nhiệt
Đặc điểm bề mặt truyền nhiệt (độ nhám, hình dạng, )
CÁCH TIẾN HÀNH
Bước 1: Chuẩn bị thí nghiệm
Kiểm tra mực nước bên trong nồi đun
Kiểm tra nước dòng lạnh trong các ống
Mở công tắc gia nhiệt nồi đun.
Bước 2: Khảo sát quá trình truyền nhiệt trong ông chảy vuông góc
Đo lưu lượng dòng nóng
Mở công tắc bơm nước nóng
Chỉnh lưu lượng dòng nóng bằng van 10
Đo lưu lượng dòng lạnh
Chỉnh lưu lượng dòng lạnh bằng van 9
Đo nhiệt độ các dòng
Nhấn nút N3 để đo nhiệt độ đòng nóng vào và ghi nhận tnv
Nhấn nút N4 để đo nhiệt độ dòng nóng ra và ghi nhận tnr
Nhấn nút L1 để đo nhiệt độ dòng lạnh vào và ghi nhận tLV
Nhấn nút L2 để đo nhiệt độ dòng lạnh ra và ghi nhận tLr
Bước 3: Khảo sát quá trình truyền nhietj trong ống chảy dọc.
Đo lưu lượng dòng nóng
Mở công tắc bơm nước nóng
Chỉnh lưu lượng dòng nóng bằng van 10.
Đo lưu lượng dòng lạnh
Chỉnh lưu lượng dòng lạnh bằng van 8
Đo nhiệt độ các dòng
Nhấn nút N5 để đo nhiệt độ dòng nóng vào và ghi nhận tnv
Nhấn nút N4 để đo nhiệt độ dòng nóng ra và ghi nhận tnr
Nhấn nút L1 để đo nhiệt độ dòng lạnh vào và ghi nhận tlv
Nhấn nút L2 để đo nhiệt độ dòng lạnh ra và ghi nhận tlr
Xoay công tắc của gia nhiệt ngược chiều kim đồng hồ Đèn hoạt động (màu đỏ) tắt Cụm gia nhiệt ngưng hoạt động.
Xoay công tắc của bơm Bơm nóng ngưng hoạt động.
Đóng tất cả các van.
3.4.2.2 Khảo sát lưu lượng dòng nóng và dòng lạnh của từng loại ống
Lưu lượng dòng nóng (lít/ph)
Lưu lượng dòng lạnh (lít/ph) t1v t1R t2v t2R t1v t1R t2v t2R t1v t1R t2v t2R
Lưu lượng dòng nóng (lít/ph)
Lưu lượng dòng lạnh (lít/ph) t1v t1R t2v t2R t1v t1R t2v t2R t1v t1R t2v t2R
Lưu lượng dòng nóng (lít/ph)
Lưu lượng dòng lạnh (lít/ph) t1v t1R t2v t2R t1v t1R t2v t2R t1v t1R t2v t2R
Lưu lượng dòng nóng (lít/ph)
Lưu lượng dòng lạnh (lít/ph) t1v t1R t2v t2R t1v t1R t2v t2R t1v t1R t2v t2R
Lưu lượng dòng 3 6 9 nóng (lít/ph)
Lưu lượng dòng lạnh (lít/ph) t1v t1R t2v t2R t1v t1R t2v t2R t1v t1R t2v t2R
Lưu lượng dòng nóng (lít/ph)
Lưu lượng dòng lạnh (lít/ph) t1v t1R t2v t2R t1v t1R t2v t2R t1v t1R t2v t2R
Lưu lượng dòng nóng (lít/ph)
Lưu lượng dòng lạnh (lít/ph) t1v t1R t2v t2R t1v t1R t2v t2R t1v t1R t2v t2R
Lưu lượng dòng nóng (lít/ph)
Lưu lượng dòng lạnh (lít/ph) t1v t1R t2v t2R t1v t1R t2v t2R t1v t1R t2v t2R
Lưu lượng dòng nóng (lít/ph)
Lưu lượng dòng lạnh (lít/ph) t1v t1R t2v t2R t1v t1R t2v t2R t1v t1R t2v t2R
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
Tính cho dòng nóng ở lưu lượng dòng nóng 3 lít/phút và lưu lượng dòng lạnh 3 lít/phút
Nhiệt độ trung bình dòng nóng: tNTB1 = 60+47 2 =¿ 53,5°C
Tính khối lượng riêng của nước ở 53,5 o C theo phương pháp nội suy biết:
- Suất lượng khối lượng dòng nóng: GN = G’ N 60( s (lit / ph)× / ph)× ρ 1000(l (kg / m3) / m3) = 3× 60 ×1000 986,18 0,049309 (kg/s)
Nhiệt dung riêng của nước ở 53,5 o C, tra bảng: C53,5 = 4181 (J/kg o C)
- Tính nhiệt lượng thu vào của dòng nóng:
QN = GN × CN × (tNV – tNR) = 0,049309 x 4181 x (60 – 47) = 2608,092
Nhiệt độ trung bình dòng nóng: tLTB1 = 31+ 2 36 = 33,5
Tính khối lượng riêng của nước ở 33,5 o C theo phương pháp nội suy biết:
- Suất lượng khối lượng dòng nóng: GL = G’ L(lit 60(s / ph) / ph) × 1000(l × ρ ( kg/ / m m 3) 3) = 60× 3× 993,2 1000 0,04966 (kg/s)
Nhiệt dung riêng của nước ở 33,5 o C, tra bảng: C33,5 = 4178 (J/kg o C)
- Tính nhiệt lượng thu vào của dòng nóng:
QL = ⎪GL × CL × (tLV – tLR)⎪ = ⎪0,04966 x 4178 x (31-36)⎪ = 1037,397
Thực hiện tính tương tự cho lưu lượng dòng nóng và dòng lạnh ở các mức còn lại.
Bảng: Nhiệt lượng toả ra của dòng nóng
G' N (lít/phút) G N (kg/s) t NV t NR t NTB ρN (kg/m 3 ) C1 (J/kg.°C) Q N (W) 3
Bảng: Nhiệt lượng toả ra của dòng lạnh
G' L (lít/phút) G L (kg/s) t LV t LR t LTB ΡL (kg/m 3 ) C1
Tính tổn thất nhiệt: ∆ Q = QN - QL
Tính hiệu nhiệt độ logarit ∆ tlog = ∆ tmax ln ∆ tmax −∆ tmin
Trường hợp ống lồng ống song song cùng chiều:
Hiệu nhiệt độ: ∆t = tNV – tLV; ∆t = tNR – tLR
Sau khi tính so sánh nếu cái nào lớn hơn thì là ∆tmax cái nào nhỏ hơn là ∆tmin.
Tính hệ số truyền nhiệt dài thực nghiệm: K*L = ∆ t log× L Q L (W/m.độ)
Bảng Nhiệt lượng Q, ∆ tlog, hệ số truyền nhiệt K*L
QN (W) QL (W) ∆Q tNV tNR tLV tLR L (m)
6 110,7145 Tính tốc độ chảy của dòng nóng
Tính tốc độ chảy của dòng lạnh
Tính chuẩn số Reynolds của dòng nóng:
- Ta có μ sẽ tính theo phương pháp nội suy
Tính chuẩn số Reynolds của dòng lạnh:
Bảng Chuẩn số Re của dòng nóng ReN
Bảng Chuẩn số Re của dòng nóng Re L
Ta có: λ53,5 = {[55,7 - 55,7−58 80−50 x (53,5 – 50)] x 1,163} :10 2 = 0,651 (W/m.độ) Tính Pr của lưu chất
Cp nhiệt dung riêng đẳng áp (J/Kg 0 C) μ độ nhớt của chất lỏng ở nhiệt độ trung bình (N.s/m 2 ) λ hệ số dẫn nhiệt của lưu chất (W/m 0 C)
Bảng: Chuẩn số λ và Pr của dòng nóng
Bảng: Chuẩn số λ và Pr của dòng lạnh
Tính cho dòng nóng ở lưu lượng dòng nóng 6 lít/phút và lưu lượng dòng lạnh 3, 6,
Bảng: Số liệu đo được khi thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống hoạt động
Lưu lượng dòng lạnh (lít/ph) tNV tNR tLV tLR
Bảng: Nhiệt lượng toả ra của dòng nóng
G'N(lít/phút) GN (kg/s) tNV tNR tNTB N(kg/ m3) C1
Bảng: Nhiệt lượng toả ra của dòng lạnh
G'L(lít/phút GN (kg/s) Tlv tLR tLTB C1
Bảng Nhiệt lượng Q, ∆ tlog, hệ số truyền nhiệt K*L
QN (W) QL (W) ∆Q tNV tNR tLV tLR L(m) ∆tlog K*L
Bảng Chuẩn số Re của dòng nóng ReN
Bảng Chuẩn số Re của dòng nóng ReL
Bảng: Chuẩn số λ và Pr của dòng nóng
17 Tính cho dòng nóng ở lưu lượng dòng nóng 9 lít/phút và lưu lượng dòng lạnh 3, 6, 9 lít/phút
Lưu lượng dòng nóng (lít/ph) Lưu lượng dòng lạnh (lít/ph) tNV tNR tLV tLR
Bảng: Nhiệt lượng toả ra của dòng nóng
) GN (kg/s) tNV tNR tNTB
Bảng: Nhiệt lượng toả ra của dòng lạnh
) GN (kg/s) Tlv tLR tLTB L(kg/m3) C1
Bảng Nhiệt lượng Q, ∆ tlog, hệ số truyền nhiệt K*L
Bảng Chuẩn số Re của dòng nóng ReN
) FN (m 2 ) d(m) td1 WN (m/s) tNV tNR tNTB N(kg/ m 3 ) *10 -3
Bảng Chuẩn số Re của dòng nóng ReL
Bảng: Chuẩn số λ và Pr của dòng nóng
Bảng: Chuẩn số λ và Pr của dòng lạnh
THIẾT BỊ CHƯNG CẤT
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
4.1.1 Mô hình mâm lý thuyết
Mô hình mâm lý thuyết là mô hình toán đơn giản nhất dựa trên các cơ sở sau:
Cân bằng giữa hai pha lỏng – hơi cho hỗn hợp hai cấu tử
Điều kiện động lực học lưu chất lý tưởng trên mâm lý tưởng cho hai pha lỏng – hơi là:
Pha lỏng phải hòa trộn hoàn toàn trên mâm
Pha hơi không lôi cuốn các giọt lỏng từ mâm dưới lên mâm trên và đồng thời có nồng độ đồng nhất tại mọi ví trí trên tiết diện
Trên mỗi mâm luôn đạt sự cân bằng giữa hai pha
4.1.2 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: hiệu suất tổng quát, liên quan đến toàn bộ tháp; hiệu suất mâm Murphee, liên quan đến một mâm cụ thể; và hiệu suất cục bộ, liên quan đến một vị trí nhất định trên mâm.
Hiệu suất tổng quát Eo là chỉ số đơn giản nhưng không chính xác nhất, được xác định bằng tỷ lệ giữa số mâm lý tưởng và số mâm thực trong toàn bộ tháp.
E 0 = Số m âml ýt ưở ng
Hiệu suất mâm Murphree được định nghĩa là tỷ lệ giữa sự thay đổi nồng độ của pha hơi qua một mâm và sự biến đổi nồng độ cực đại có thể đạt được khi pha hơi rời khỏi mâm ở trạng thái cân bằng với pha lỏng từ mâm thứ n.
Trong quá trình chảy chuyền qua các mâm, nồng độ thực của pha hơi tại mâm thứ n được ký hiệu là yn, trong khi nồng độ thực của pha hơi vào mâm thứ n là yn+1 Đồng thời, nồng độ pha hơi cân bằng với pha lỏng tại ống chảy chuyền mâm thứ n được biểu thị bằng y*n.
Pha lỏng rời mâm thường có nồng độ không đồng nhất so với nồng độ trung bình của pha lỏng trên mâm, điều này dẫn đến khái niệm về hiệu suất cục bộ trong quá trình tách.
Hiệu suất cục bộ được định nghĩa như sau:
Nồng độ pha hơi tại vị trí cụ thể trên mâm n được ký hiệu là y’n, trong khi nồng độ pha hơi tại cùng vị trí trên mâm n+1 là y’n+1 Đồng thời, nồng độ pha hơi cân bằng với pha lỏng tại cùng vị trí được biểu thị là y’en.
4.1.3 Mối quan hệ giữa hiệu suất mâm Murphree và hiệu suất mâm tổng quát
Hiệu suất tổng quát của tháp thường không đạt bằng hiệu suất trung bình của từng mâm, và mối quan hệ giữa hai hiệu suất này phụ thuộc vào độ dốc của đường cân bằng và đường làm việc Cụ thể, khi tỷ lệ mG/L lớn hơn 1, hiệu suất tổng quát sẽ cao hơn, trong khi khi tỷ lệ này nhỏ hơn 1, hiệu suất tổng quát sẽ thấp hơn Trong các quá trình như chưng cất, hiệu suất tổng quát Eo có thể gần bằng hiệu suất mâm EM Tuy nhiên, để phân tích chính xác hoạt động của tháp, việc đo lường sự biến thiên nồng độ qua một hoặc một vài mâm sẽ cung cấp giá trị EM chính xác hơn so với giả định EM = Eo.
CÁCH TIẾN HÀNH
Bước 1 Vận hành thiết bị
Cho nhập liệu từ 20-60 lít bì chứa nhập liệu A
Để đưa nhập liệu vào khoảng 1/3 nồi đun, mở van nhập liệu và bật bơm nhập liệu.
Bật điện trở nồi đun và chờ nồi đun sôi sẽ khởi động bơm nhập liệu. Quan sát nhiệt độ trong nồi qua nhiệt kế.
Trong quá trình thí nghiệm, hãy theo dõi mức chất lỏng trong nồi qua ống đo mức bên trái Nếu mức chất lỏng giảm xuống dưới 1/3, cần bổ sung thêm nguyên liệu Ngược lại, nếu nồi đun quá đầy, bạn phải tháo bớt chất lỏng ra khỏi nồi.
Trong khi hệ thống đang đun nóng mở van thông áp của sản phẩm đỉnh, để thông hơi với bình chứa, các van sau sẽ đóng.
Van xả sản phẩm đỉnh
Van hoàn lưu sản phẩm đỉnh lại cột
Mở van cho nước hoặc dòng làm lạnh đủ để hóa lỏng tất cả các hơi qua bộ phận ngưng tụ
Mở van dẫn nhập liệu vào một mâm nhập liệu thích hợp trên cột Điều chỉnh lưu lượng nhập liệu thích hợp trên lưu lượng kế.
Sản phẩm đỉnh thu được sẽ cho hoàn lưu một phần về đỉnh cột qua lưu lượng kế hoàn lưu.
Đun nóng dòng nhập liệu và dòng hoàn lưu
Khi phải thay đổi vị trí mâm, ta mở van tương ứng của mâm đó
Để đảm bảo an toàn và hiệu quả khi sử dụng nồi, hãy thường xuyên theo dõi mức chất lỏng bên trong Nếu mức chất lỏng giảm xuống dưới điện trở, dòng điện sẽ tự ngắt, và khi nhiệt độ trong nồi giảm, điện trở sẽ hoạt động trở lại.
Tắt điện trở nồi đun
Tắt điện trở nung nóng nhập liệu và hoàn lưu và tắt các bơm
Đóng van nước cấp ngưng tụ sản phẩm đỉnh
Ngắt điện vào hệ thống chưng cất
4.2.2.2 Khảo sát vị trí mâm, lưu lượng dòng, độ chỉ phù kế, nhiệt độ đo
TN Vị trí mâm Lưu lượng dòng Độ chỉ phù kế Nhiệt độ đo
Lo F D xD xF tF tLo
F Lo D xD xF tF tLo
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
Tính cân bằng vật chất và xác định các thông số còn lại của phương trình
Khối lượng riêng của rượu ở nhiệt độ 30°C là ρ A (kg/m³), được tra cứu trong sổ tay QTTB tập 1, bảng I.2, trang 9 Trong khi đó, khối lượng riêng của nước ở cùng nhiệt độ là ρ B (kg/m³), có thể tìm thấy trong sổ tay QTTB tập 1, bảng I.5, trang 12.
XD tính tương tự xf
Xuất lượng nhập liệu F, suất lượng sản phẩm đỉnh D
Phương trình cân bằng vật chất tính W và x W
Ta lại có: F.xF1 = D1.xD1 + W1.xW1
Kết quả tính cân bằng vật chất
76.1.1.Tính các phương trình đường làm việc
y ¿ F =¿ 32,2 từ số liệu bảng IX.2a (sổ tay QTTB tập 2.trang 148)
Kết quả tính đường làm việc
TN Rmim R f Pt đường chưng Pt đường cất
- Điểm F: x F = 4.76 ; y F = -6,85 (giao điểm giữa 2 đường chưng và cất)
- Kết quả cho ra sai số lớn Không thể vẽ được đồ thị
- Kết quả thí nghiệm có sai số
- Giao điểm giữa 2 đường chưng và cất là số âm
- Các giá trị đo được lấy sai số.
- Sai số trong quá trình tính toán, xử lý số liệu.
- Nắm rõ các thao tác kỹ thuật trước khi làm thí nghiệm.
- Đọc kết quả và tính toán cẩn thận, lấy sai số ở mức tối thiểu.
Chưng cất là phương pháp tách các thành phần trong hỗn hợp lỏng hoặc lỏng-khí thành các phần riêng biệt, dựa trên sự khác biệt về độ bay hơi của chúng trong cùng một điều kiện.
Nêu một số loại thiết bị chưng cất
Có thể sử dụng các loại tháp chưng cất sau:
- Tháp chưng cất dùng mâm xuyên lỗ hoặc mâm đĩa lưới.
- Tháp chưng cất dùng mâm chóp
- Tháp đệm (tháp chưng cất dùng vật chêm).
Thí nghiệm này khảo sát những yếu tố nào?
Thí nghiệm này khảo sát hiệu suất làm việc của máy, và thể hiện quan hệgiữa hiệu suất mâm Murphree và hiệu suất mâm tổng quát.
Tỉ số hoàn lưu là gì? Không có dòng hoàn lưu được không ?
- Tỉ số hoàn lưu là tỉ số trong lượng hoàn lưu quay về tháp và sản phẩm đỉnh lấy ra.
- Không có dòng hoàn lưu là không được.
Nêu điều kiện mô hình mâm lý thuyết? Điều kiện mô hình mâm lý thuyết:
- Pha lỏng phải hòa trộn hoàn toàn trên mâm.
- Pha hơi không lôi cuốn các giọt lỏng từ mâm dưới lên mâm trên và đồng thời có nồng độ đồng nhất tại mọi vị trí trên tiết diện.
- Trên mỗi mâm luôn đạt sự cân bằng giữa hai pha.
Có mấy lọai hiệu suất mâm?
Có 3 loại hiệu suất mâm: hiệu suất tổng quát, hiệu suất mâm Murphree, hiệu suất cục bộ.
Nêu định nghĩa các hiệu suất mâm và mối tương quan nếu có?
Hiệu suất mâm tổng quát E0 là chỉ số đơn giản để đánh giá hiệu suất sử dụng, tuy nhiên, nó không chính xác nhất vì chỉ phản ánh tỷ lệ giữa số mâm lý tưởng và số mâm thực trong toàn bộ tháp.
Hiệu suất mâm Murphree là tỷ lệ giữa sự biến đổi nồng độ của pha hơi qua một mâm và sự biến đổi nồng độ cực đại mà pha hơi có thể đạt được khi nó tách rời mâm cân bằng với pha lỏng ở mâm thứ n.
- Hiệu suất mâm cục bộ:
Mối quan hệ giữa hiệu suất mâm Murphree và hiệu suất mâm tổng quát cho thấy rằng hiệu suất tổng quát của tháp không tương đương với hiệu suất trung bình của từng mâm Sự tương quan này phụ thuộc vào độ dốc tương đối của đường cân bằng và đường làm việc Cụ thể, khi tỷ số mG/L lớn hơn 1, hiệu suất tổng quát sẽ có giá trị lớn hơn, ngược lại, khi mG/L nhỏ hơn 1, hiệu suất tổng quát sẽ giảm.
1 thì hiệu suất tổng quát có giá trị nhỏ hơn.
Trình bày trình tự thí nghiệm?
Nêu các số liệu cần đo trong bài?
- Lưu lượng dòng F, D (ml/phút).
- Độ chỉ cồn kế xD, xF (%).
Ảnh hưởng của tỉ số hoàn lưu R đến quá trình chưng cất?
- Tăng nồng độ sản phẩm đỉnh và làm cho tháp hoạt động.
- Giảm số mâm lí thuyết.
Dòng hoàn lưu có tác dụng gì?
Khi tỷ số hoàn lưu (R) tăng, nồng độ sản phẩm đỉnh cũng tăng, dẫn đến việc lấy sản phẩm ra ít hơn Ngược lại, nếu tỷ số hoàn lưu (R) thấp, nồng độ sản phẩm đỉnh giảm, thì sản phẩm được lấy ra nhiều hơn Do đó, cần đảm bảo tỷ số hoàn lưu (R) ở mức thích hợp và đủ lớn để tối ưu hóa năng suất lấy sản phẩm ra.
Viết phương trình cân bằng vật chất
Phương trình cân bằng vật chất: F = D+W
Khi thay đổi lưu lượng dòng hoàn lưu thì ảnh hưởng như thế nào đến sản phẩm?
Khi thay đổi lưu lượng dòng hoàn lưu thì nồng độ sản phẩm sẽ giảm.
Khi thay đổi vị trí mâm nhập liệu, lưu lượng dòng sẽ bị ảnh hưởng, với việc số mâm càng thấp thì lưu lượng dòng càng tăng Điều này có thể tác động đến chất lượng sản phẩm cuối cùng.
CÂU HỎI CHUẨN BỊ
5.1.1 Độ giảm áp của dòng khí Độ giảm áp ∆ P ck của dòng khí qua cột phụ thuộc vào vận tốc khối lượng G của dòng khí qua cột khô (không có dòng chảy ngược chiều) Khi dòng khí chuyển dộng trong các khoảng trống giữa các vật chêm tăng dần vận tốc thì độ giảm áp cũng tăng theo Sự gia tăng này theo lũy thừa từ 1,8 đến 2,0 của vật tốc dòng khí.
Khi dòng lỏng chảy ngược chiều, khoảng trống giữa các vật chêm bị thu hẹp, làm cho dòng khí di chuyển khó khăn hơn do thể tích tự do bị chiếm giữ Khi vận tốc dòng khí tăng, ảnh hưởng cản trở từ dòng lỏng cũng tăng đều cho đến khi đạt trị số tới hạn, lúc này độ giảm áp của dòng khí tăng mạnh Điểm này được gọi là điểm gia trọng Nếu tiếp tục tăng vận tốc khí vượt quá trị số tới hạn, ảnh hưởng cản trở giữa dòng lỏng và dòng khí trở nên lớn, dẫn đến sự gia tăng nhanh chóng của ∆P c không tuân theo phương trình ban đầu Lúc này, dòng lỏng cũng gặp khó khăn khi chảy xuống, tạo ra cột ở điểm lụt Đường biểu diễn log(∆Pc/Z) dự kiến thể hiện độ giảm áp suất của dòng khí qua một đơn vị chiều cao của phần chêm trong cột, như mô tả trong hình 1.
CỘT CHIÊM
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
5.1.1 Độ giảm áp của dòng khí Độ giảm áp ∆ P ck của dòng khí qua cột phụ thuộc vào vận tốc khối lượng G của dòng khí qua cột khô (không có dòng chảy ngược chiều) Khi dòng khí chuyển dộng trong các khoảng trống giữa các vật chêm tăng dần vận tốc thì độ giảm áp cũng tăng theo Sự gia tăng này theo lũy thừa từ 1,8 đến 2,0 của vật tốc dòng khí.
Khi dòng lỏng chảy ngược chiều, khoảng trống giữa các vật chêm bị thu hẹp, làm cho dòng khí di chuyển khó khăn hơn do thể tích tự do bị chiếm giữ Khi tăng vận tốc dòng khí, ảnh hưởng cản trở của dòng lỏng tăng đều cho đến một trị số tới hạn, tại đó độ giảm áp của dòng khí tăng vọt Điểm này được gọi là điểm gia trọng Nếu tiếp tục tăng vận tốc khí vượt quá trị số tới hạn, ảnh hưởng cản trở giữa dòng lỏng và dòng khí trở nên rất lớn, dẫn đến sự gia tăng nhanh chóng của ∆P không còn theo phương trình thông thường Lúc này, dòng lỏng cũng gặp khó khăn trong việc chảy xuống, gây tắc nghẽn ở điểm lụt Đường biểu diễn log(∆Pc/Z) mô tả độ giảm áp suất của dòng khí qua một đơn vị chiều cao của phần chêm trong cột.
Hình 1 Ảnh hưởng của G và L đối với độ giảm áp của cột ΔP c
5.1.2 Hệ số ma sát f ck theo Re c khi cột khô
Trở lực tháp khô: Δp=f ck h d td w o 2 ρ k
Trong đó: h - chiều cao lớp đệm, m wo- vận tốc pha khí a - bề mặt riêng, m 2 /m 3
k – khối lượng riêng của không khí, kg/m 3 fck - hệ số ma sát của dòng chảy qua lớp hạt, phụ thuộc vào Rek
Khi chuyển động màng (Rek40): f ck
5.1.3 Độ giảm áp P cư khi cột ướt
Sự liên hệ giữa độ giảm áp cột khô Pck và cột ướt Pcư có thể biểu diễn như sau:
Do đó có thể dự kiến: fcư = .fck (7) Với : hệ số phụ thuộc vào mức độ xối tưới của dòng lỏng L, kg/m 2 s.
Leva đề nghị ảnh hưởng của L lên như sau:
Giá trị phụ thuộc vào loại và kích thước của vật chêm, cách sắp xếp (ngẫu nhiên hoặc theo thứ tự) và lưu lượng lỏng L Chẳng hạn, với vật chêm là vòng sứ Raschig 12,7 mm, khi chêm ngẫu nhiên với độ xốp = 0,586, giá trị L dao động từ 0,39 đến 11,7 kg/m²s, trong khi cột hoạt động nằm trong vùng dưới điểm gia trọng.
Một số tài liệu còn biểu diễn sự phụ thuộc giữa tỉ số Δp cử Δp ck với hệ số xối tưới như sau:
Fa μ L 5.1.4 Điểm lụt của cột chiêm
Khi cột chêm bị ngập lụt, chất lỏng lấp đầy hoàn toàn các khoảng trống trong cột, dẫn đến sự xáo trộn mạnh mẽ của các dòng chảy Hiện tượng này gây bất lợi cho hoạt động của cột chêm, và giá trị của GL trong trạng thái này được ký hiệu là GL *.
Hình 2 Giản đồ lụt của cột chiêm
Zhavoronkov kết luận rằng trạng thái ngập lụt xảy ra khi hai nhóm số sau có sự liên hệ nhất định với nhau cho mỗi cột.
Hệ số ma sát cột khô được ký hiệu là fck, trong khi vận tốc dài của dòng khí trước khi vào cột được biểu thị bằng v, đơn vị m/s Độ nhớt tương đối của chất lỏng so với nước được ký hiệu là μ tủ, với công thức μ tủ = μ l / μ nước Nếu chất lỏng là nước, thì độ nhớt tương đối μ tđ sẽ bằng 1.
Sự liên hệ giữa 1 và 2 trên giản đồ log1 – log2 sẽ xác định một giản đồ lụt cho cột chêm, từ đó xác định phần giới hạn hoạt động của cột chêm nằm dưới đường này.
CÁCH TIẾN HÀNH
Bước 1: Khởi động thiết bị
Khóa lại tất cả các van lỏng (từ 4 – 8).
Cho quạt chạy trong 5 phút để thổi hết ẩm trong cột Tắt quạt.
Mở van 4, 7 Sau đó cho bơm chạy
Mở van 5 và từ từ khóa van 4 để chỉnh mức lỏng ở đáy cột ngang bằng với ống định mức Tắt bơm và khóa van 5.
Bước 2: Đo độ giảm áp của cột khô
Khoa tất cả các van lỏng lại, mở van 1 còn 2 vẫn đóng Cho quạt chạy rồi từ từ mở van 2 để chỉnh lưu lượng khí vào cột.
Ứng với mỗi giá trị lưu lượng khí đã chọn ta đọc ∆ Pck trên áp kế U theo mmH2O Đo xong tắt quạt, nghỉ 5 phút.
Bước 3: Đo độ giảm áp của cột ướt
Mở quạt và điều chỉnh lưu lượng khí qua cột khoảng 15 – 20%.
Mở van 4 và khởi động bơm Sử dụng van 6 tại lưu lượng kế để điều chỉnh lưu lượng lỏng Nếu van 6 đã mở tối đa mà phao vẫn không nâng lên, hãy sử dụng van 4 để tăng lượng lỏng.
Để điều chỉnh lưu lượng khí tương ứng với lưu lượng lỏng đã chọn, cần đọc độ giảm áp ∆Pcư giống như ∆Pck trước đó Lưu ý rằng việc tăng lượng khí chỉ dừng lại khi đạt đến điểm lụt.
Trong quá trình đo độ giảm áp của cột ướt, cần duy trì mức lỏng ổn định ở đáy cột bằng cách điều chỉnh van 7 Nếu cần thiết, hãy tăng cường van 8 để nước trong cột được thoát về bình chứa.
Khí tắt máy phải tắt bơm lỏng trước, mở tối đa van 8 sau đó tắt quạt
5.2.2.1 Khảo sát dòng khí và dòng lỏng lần 1 (nhóm 1,2)
5.2.2.2 Khảo sát dòng khí và dòng lỏng lần 1 (nhóm 3,4)
5.2.2.3 Khảo sát dòng khí và dòng lỏng lần 2 (nhóm 5,6,7)
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
Log G ∆ P CK ∆ P CK z Re fCK
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 Đồ thị biểu diễn 𝐋𝐨𝐠 𝐏 𝐳 ∆ / tại L = 0
∆ P CK ∆ P CƯ ∆ P CƯ z δ fCƯ Re
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 Đồ thị biểu diễn 𝐋𝐨𝐠 𝐏 𝐳 ∆ / tại L = 3
∆ P CK ∆ P CƯ ∆ P CƯ z δ fCƯ Re
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 Đồ thị biểu diễn 𝐋𝐨𝐠 𝐏 𝐳 ∆ / tại L = 4
∆ P CK ∆ P CƯ ∆ P CƯ z δ fCƯ Re
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 Đồ thị biểu diễn 𝐋𝐨𝐠 𝐏 𝐳 ∆ / tại L = 5
∆ P CK ∆ P CƯ ∆ P CƯ z δ fCƯ Re
3.25 3.3 3.35 3.4 3.45 3.5 3.55 3.6 Đồ thị biểu diễn 𝐋𝐨𝐠 𝐏 𝐳 ∆ / tại L = 6
∆ P CK ∆ P CƯ ∆ P CƯ z δ fCƯ Re
3.45 3.5 3.55 3.6 3.65 3.7 Đồ thị biểu diễn 𝐋𝐨𝐠 𝐏 𝐳 ∆ / tại L = 7
∆ P CK ∆ P CƯ ∆ P CƯ z δ fCƯ Re
3.58 3.6 3.62 3.64 3.66 3.68 3.7 3.72 Đồ thị biểu diễn 𝐋𝐨𝐠 𝐏 𝐳 ∆ / tại L = 8
∆ P CK ∆ P CƯ ∆ P CƯ z δ fCƯ Re
3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 Đồ thị biểu diễn 𝐋𝐨𝐠 𝐏 𝐳 ∆ / tại L = 9
BẢNG TỔNG HỢP TÍNH log ∆ P CƯ z TẠI L = 3,4,5,6,7,8,9
5.3.1.3 Tính toán cột ngập lụt
Ta có: ρ kk =0,883 ( m kg 3 ) ở 50 o C ε =0,67 g= 9,81 (m/s 2 ) ρ L = 1000 ( kg m 3 ) a50 (m 2 /m 3 ) μ td = 1
V= V L S =i ( m s ) :vậntốc dòng khí qua cột
I L (m 3 /s) V (m 3 /s) V (vận tốc dòng khí qua cột) π 1 logπ 1 π 2 logπ 2
Nhiệt độ 50 o C ở đó ρ kk =1,093(kg/m 3 ), =1,96.10 -5 (kg/m.s)
∆ P CK = (Số lớn – số nhỏ) 98,1
Log G ∆ P CK ∆ P CK z Re fCK
Cột ướt đang vận hành ở nhiệt độ 30 o C ở đó ρ cư=1,165(kg/m 3 ); μ =1,86.10 -5 (kg/m.s)
∆ P CƯ = (Số lớn – số nhỏ) 98,1
∆ P CK ∆ P CƯ ∆ P CƯ z δ fCƯ Re
∆ P CK ∆ P CƯ ∆ P CƯ z δ fCƯ Re
∆ P CK ∆ P CƯ ∆ P CƯ z δ fCƯ Re
∆ P CK ∆ P CƯ ∆ P CƯ z δ fCƯ Re
∆ P CK ∆ P CƯ ∆ P CƯ z δ fCƯ Re
∆ P CK ∆ P CƯ ∆ P CƯ z δ fCƯ Re
∆ P CK ∆ P CƯ ∆ P CƯ z δ fCƯ Re
BẢNG TỔNG HỢP TÍNH log ∆ P CƯ z TẠI L = 3,4,5,6,7,8,9
Giá trị cột ngập lụt L=9
Tính chuẩn số thứ 1 π 1 = ¿ ) μ tđ 0,2
Trong đó: ρ kk = 0,883 kg/m 3 ε = 0,67 g = 9,81 m/s 2 a = 350 ρ lỏng 00 kg/m 3
Với V1: vận tốc dòng khí qua cột m/s μ tđ = 1 với chất lỏng là nước
I L (m 3 /s) V (m 3 /s) V (vận tốc dòng khí qua cột) π 1 logπ 1 π 2 logπ 2
Vật chiêm xếp, ngẫu nhiên, vòng Raschig đường kính 16cm, bề mặt riêng a
50m 2 /m 3 , độ xốp ε = 0,67. Đổi 1 lit 3 /phút = 2,83.10 -2 (m 3 /phút) = 2,83.10 -2 /60 (m 3 /s) i V (m 3 /s)
Tính khối lượng không khí G:
Trong đó: ρ kk : khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ vận hành (kg/m 3 )
Ta có giá trị của G tại cột khô L=0
Ta có: 1mmH2O = 9,81 N/m 2 Δ P Ck = (số lớn – số nhỏ).98,1 (N/m 2 )
ℜ ck = 4 G αμ a = 350 m 2 /m 3 là bề mặt riêng μ : độ nhớt không khí ở nhiệt độ 400 o K −5
0.5 1 1.5 2 2.5 3 ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN MỐI QUAN HỆ GIỮA LOG (∆ 𝑷𝑪𝑲 𝒛 / ) VÀ
Tính khối lượng không khí G
Cột ướt đang vận hành ở nhiệt độ 300 o K ở đó ρ cư =1,177 ( kg m 3 ) μ= 1,85.10 −5 ( kg m s ) , Z=0,6 m
1cmH2O,1 N/m và Δ P CƯ = ( P 2 − P 1 ) 98,1 ( m N 2 ) ( tươngtự cột khô)
Cột ướt: L=3 (lít/phút) i V (m 3 /s) G ΔP CƯ
Log ( ΔP CƯ /Z ) Log (G) Log ( f CƯ ) Log (Re)
-0.1 0 ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN MỐI QUAN HỆ (ΔPCƯ /Z) VÀ LOG (G)
Cột ướt: L=4 (lít/phút) i V (m 3 /s) G ΔP CƯ
Log ( ΔP CƯ /Z ) Log (G) Log ( f CƯ ) Log (Re)
0.8 ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN MỐI QUAN HỆ (ΔPCƯ /Z) VÀ LOG (G)
Cột ướt: L=5 (lít/phút) i V (m 3 /s) G ΔP CƯ
Log ( ΔP CƯ /Z ) Log (G) Log ( f CƯ ) Log (Re)
-1 -0.9 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN MỐI QUAN HỆ (ΔPCƯ /Z) VÀ LOG (G)
Log ( ΔP CƯ /Z ) Log (G) Log ( f CƯ ) Log (Re)
-0.1 0 ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN MỐI QUAN HỆ (ΔPCƯ /Z) VÀ LOG (G)
Cột ướt: L=7 (lít/phút) i V (m 3 /s) G ΔP CƯ
Log ( ΔP CƯ /Z ) Log (G) Log ( f CƯ ) Log (Re)
-0.1 0 ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN MỐI QUAN HỆ (ΔPCƯ /Z) VÀ LOG (G)
Cột ướt: L=8 (lít/phút) i V (m 3 /s) G ΔP CƯ
Log ( ΔP CƯ /Z ) Log (G) Log ( f CƯ ) Log (Re)
-1 -0.9 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN MỐI QUAN HỆ (ΔPCƯ /Z) VÀ LOG (G)
Log ( ΔP CƯ /Z ) Log (G) Log ( f CƯ ) Log (Re)
-1 -0.9 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN MỐI QUAN HỆ (ΔPCƯ /Z) VÀ LOG
5.3.3.3 Tính toán cột ngập lụt
Ta có: ρ kk =0,883 ( m kg 3 ) ở 50 o C ε =0,67 g= 9,81 (m/s 2 ) ρ L = 1000 ( kg m 3 ) a50 (m 2 /m 3 ) μ td = 1
V= V L S =i ( m s ) :vậntốc dòng khí qua cột