BÀI báo cáo THỰC HÀNH kỹ THUẬT THỰC PHẨM CHƯNG cất

c Định luật Henry: Đối với dung dịch lý tưởng áp suất riêng phần p của khí trên chất lỏng tỷ lệ với phần mol x của nó trong dung dịch... Nói chung, pha lỏng rời mâm có nồng độ không bằn

MỤC LỤC

CHƯNG CẤT 4

1 Mục đích thí nghiệm 4

2 Cơ sở lí thuyết 4

3 Các bước tiến hành thí nghiệm 6

4 Tính toán kết quả 7

5 Trả lời câu hỏi 15

CÔ ĐẶC 18

1.Mục đích thí nghiệm 18

2.Cơ sở lí thuyết 18

3 Các bước tiến hành thí nghiệm 20

4 Tính toán kết quả 22

5 Trả lời câu hỏi 23

CỘT CHÊM 26

1 Mục đích thí nghiệm 26

2 Cơ sở lý thuyết 26

3 Các bước tiến hành thí nghiệm: 29

4.Tính toán kết quả 30

SẤY ĐỐI LƯU 40

1 Mục đích thí nghiệm 40

2 Cơ sở lí thuyết 40

3 Các bước tiến hành thí nghiệm 41

4 Tính toán kết quả 41

LỌC KHUNG BẢN 55

1.Mục đích thí nghiệm 55

2.Cơ sở lí thuyết 55

3 Các bước tiến hành thí nghiệm 57

4 Tính toán kết quả 58

5 Trả lời câu hỏi 63

LỜI CẢM ƠN

Nhóm chúng em xin cảm ơn thầy Mạc Xuân Hòa đã tận tình truyền đạt kiến thức để em hoàn thành tốt bài báo cáo thực hành kỹ thuật thực phẩm này

Dù đã cố gắng hoàn thiện nhưng không thể tránh khỏi những sai sót Rất mong nhận được

sự thông cảm và nhận xét của thầy

Một lần nữa nhóm em trân trọng cảm ơn thầy!

khí-b) Các phương pháp chưng cất

Chưng cất đơn giản: dủng để tách các hỗn hợp gồm các cấu tử có độ bay hơi rất khác nhau Chưng cất bằng hơi nước trực tiếp: dùng để tách các hỗn hợp gồm các chất khó bay hơi và tạp chất không bay hơi

Chưng cất: dùng để tách hoàn toàn hỗn hợp các cấu tử dễ bay hơi có tính chất hòa tan một phần hoặc hòa tan hoàn toàn vào nhau

c) Định luật Henry:

Đối với dung dịch lý tưởng áp suất riêng phần p của khí trên chất lỏng tỷ lệ với phần mol

x của nó trong dung dịch

𝑝𝑝ℎ: áp suất hơi bão hòa của cấu tử ở cùng nhiệt độ

x: nồng độ phần mol của cấu tử trong dung dịch

e) 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 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 vị trí trên tiết diện

+ Trên mỗi mâm luôn đạt sự cân bằng giữa hai pha

W: Suất lượng sản phẩm đáy

𝑥𝐹: Nồng độ nhập liệu (của cấu tử dễ bay hơi)

𝑥𝐷: Nồng độ sản phẩm đỉnh (của cấu tử dễ bay hơi)

𝑥𝑊: Nồng độ sản phẩm đáy(của cấu tử dễ bay hơi)

F: Suất lượng nhập liệu

f) 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 được dùng là: Hiệu suất tổng quát, liên quan đến toàn tháp; Hiệu suất

mâm Murphree, liên quan đến một mâm; Hiệu suất cục bộ, liên quan đến một vị trí cụ thể trên một mâm

Hiệu suất tổng quát Eo: là hiệu suất đơn giản khi sử dụng nhưng kén chính xác nhất, được định nghĩa là tỉ số giữa số mâm lý tưởng và số mâm thực cho toàn tháp

𝐸𝑜 = 𝑠ố 𝑚â𝑚 𝑙ý 𝑡ưở𝑛𝑔

𝑠ố 𝑚â𝑚 𝑡ℎự𝑐Hiệu suất mâm Murphree: là tỉ số giữa sự biến đổi nồng độ pha hơi qua một mâm với sự biến đổi nồng độ cực đại có thể đạt được khi pha hơi rời mâm cân bằng với pha lỏng rời mâm thứ n

𝐸𝑀 = 𝑦𝑛− 𝑦𝑛+1

𝑦 ∗𝑛− 𝑦𝑛+1Trong đó: yn: nồng độ thực của pha hơi rời mâm thứ n

𝑦𝑛+1: nồng độ thực của pha hơi vào mâm thứ n

𝑦 ∗𝑛: nồng độ pha hơi cân bằng với pha lỏng rời ống chảy chuyền mâm thứ n

Nói chung, pha lỏng rời mâm có nồng độ không bằng với nồng độ trung bình của pha lỏng trên mâm nên dẫn đến khái niệm hiệu cục bộ

Hiệu suất cục bộ được định nghĩa như sau:

𝐸𝑀 = 𝑦′𝑛− 𝑦′𝑛+1

𝑦 ∗𝑒𝑛− 𝑦′𝑛+1Trong đó: 𝑦′𝑛: nồng độ pha hơi rời khỏi vị trí cụ thể trên mâm n

𝑦′𝑛+1: nồng độ pha hơi mâm n tại cùng vị trí

𝑦 ∗𝑒𝑛: nồng độ pha hơi cânbằng với pha lỏng tại cùng vị trí

3 Các bước tiến hành thí nghiệm

Trình tự thí nghiệm

Bước 1: Vận hành thiết bị

Cho 50 lít cồn thô vào bình chứa nhập liệu A

Mở van 6, van 14, bật bơm nhập liệu B để đưa cồn khô ào nồi đun F cho đến khi dung dịch ngập điện trở (khoảng 1/3 nồi đun) thì tắt bơm, khóa van 6, van 14

Mở van 11 thông áp bình chứa sản phẩm đỉnh và mở van 12 cho nước vào thiết bị ngưng

tụ

Khóa van 7, van 8 và van 9

Bật công tắc điện trở nồi đun Khi dung dịch trong nồi đun sôi thì tiến hành làm thí nghiệm

Bước 2: Chưng cất

Mở van tương ứng mâm cần khảo sát (van 1  5)

Bật bơm nhập liệu, mở từ từ van 10 để chỉnh lưu lượng nhập liệu (thông qua lư lượng kế C)

Bật công tắc điện trở I gia nhiệt dòng hoàn lưu

Chờ hệ thống hoạt động ổn định (5 phút), bắt đầu lấy số liệu thí nghiệm

Chuyển chế độ thí nghiệm: (khảo sát ảnh hưởng thay đổi vị trí mâm nhập liệu và lưu lượng dòng hoàn lưu)

Thay đổi vị trí mâm nhập liệu: tắt điện trở nhập liệu và điện trở hoàn lưu, tắt bơm nhập liệu

và điện trở hoàn lưu Mở van tương ứng mâm cần khảo sát và vận hành tương tự như trên Thay đổi lưu lượng hoàn lưu: giữ nguyên chế độ làm việc, chỉnh từ từ van 13 đến giá trị lưu lượng mới Tương tự chờ ổn định (5 phút), bắt đầu lấy số liệu thí nghiệm

Bước 3: Ngừng máy

Tắt điện trở nung nóng nhập liệu và hoàn lưu

Tắt bơm nhập liệu và hoàn lưu

Tắt điện trở nồi đun

Tháo sản phẩm đỉnh

Đóng van nước cấp ngưng tụ sản phẩm đỉnh (van 12)

Tắt điện vào hệ thống chưng cất

4 Tính toán kết quả

ℎ ) Suất lượng nhập liệu:

𝐺𝐹 = 𝐹 × 𝜌𝐹30℃ = 120 ∙ 10−3 × 956,935 = 114,832 kg/h

Suất lượng sản phẩm đỉnh:

𝐺𝐷 = 𝐷 × 𝜌𝐷30℃ = 3 ∙ 10−3× 851,405 = 2,554 kg/h

Nồng độ phần mol, suất lượng mol:

Nồng độ phần khối lượng của cấu tử dễ bay hơi trong pha lỏng của dòng nhập liệu:

= 0,07 (phần mol)

Suất lượng mol của dòng nhập liệu:

𝐺′𝐹 =𝐺𝐹 × 𝑥

′ 𝐹

= 0,421 (phần mol)

Suất lượng mol của dòng sản phẩm đỉnh:

𝐺′𝐷 =𝐺𝐷× 𝑥

′ 𝐷

𝑊 𝑥′ 𝑊

Nồng độ phần mol, suất lượng mol:

Nồng độ phần khối lượng của cấu tử dễ bay hơi trong pha lỏng của dòng nhập liệu:

= 0,07 (phần mol)

Suất lượng mol của dòng nhập liệu:

𝐺′𝐹 =𝐺𝐹 × 𝑥

′ 𝐹

= 0,324 (phần mol)

Suất lượng mol của dòng sản phẩm đỉnh:

𝐺′𝐷 =𝐺𝐷× 𝑥

′ 𝐷

↔ { 5,094 = 0,0765 + 𝐺

′ 𝑊5,094 × 0,07 = 0,0765 × 0,324 + 𝐺′𝑊 𝑥′𝑊

𝒙′𝑭(%mol)

𝒙′𝑫(%mol)

𝑮′𝑾(kmol/h)

𝒙′𝑾(%mol)

𝑅 + 1Phương trình đường chưng:

𝑦 = 𝑅 + 𝑓

𝑅 + 1𝑥 −

𝑓 − 1

𝑅 + 1𝑥′𝑊

Bảng 3 Kết quả tính đường làm việc

STT Phương trình đường cất Phương trình đường chưng

Kết quả cho ra sai số quá lớn => không thể vẽ đồ thị được

Kết quả thí nghiệm có sai số

Nguyên nhân

Sai số trong quá trình tính toán, xử lý số liệu

Kết quả đo chưa chính xác

Cách khắc phục

Nắm rõ thao tác kỹ thuật trước khi làm thí nghiệm

Đọc kết quả và tính toán cẩn thận, lấy sai số ở mức tối thiểu

5 Trả lời câu hỏi

a) Chưng cất là gì?

Chưng cất là quá trình tách các cấu tử của một hỗn hợp lỏng hay lỏng-khí thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp (ở cùng 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 tỉ số trong lượng hoàn lưu quay về tháp và sản phẩm đỉnh lấy ra

Không có dòng hoàn lưu là không được

b) 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

c) 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 Eo: là hiệu suất đơn giản khi sử dụng nhưng kém chính xác nhất

là tỉ số giữ số mâm lí tưởng và số mâm thực cho toàn tháp

Hiệu suất mâm Murphree: tỉ số giữa sự biến đổi nồng độ pha hơi qua một mâm vơi sự biến đổi nồng độ cực đại có thể đạt được khi pha hơi rời mân cân bằng với pha lỏng rời mâm thứ n

Hiệu suất mâm cục bộ:

𝐸𝑀 = 𝑦′𝑛− 𝑦′𝑛+1

𝑦 ∗𝑒𝑛− 𝑦′𝑛+1Mối quan hệ giữa hiệu suất mâm Murphree và hiệu suất mâm tổng quát: hiệu suất tổng quát của tháp không bằng với hiệu suất trung bình của từng mâm Mối quan hệ giữa hai hiệu suất này tùy thuộc trên độ dốc tương đối của đường cân bằng và đường làm việc Khi mG/L lớn hơn 1, hiệu suất tổng quát có giá trị lớn hơn và mG/L nhỏ hơn 1 thì hiệu suất tổng quát có giá trị nhỏ hơn

e) 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

Giảm chiều cao tháp

f) Dòng hoàn lưu có tác dụng gì?

Nếu tỉ số hoàn (R) lưu tăng, nồng độ sản phẩm đỉnh tăng thì sản phẩm lấy ra ít Nếu tỉ số hoàn lưu ( R) thấp, nồng độ sản phẩm đỉnh giảm thì sản phẩm lấy ra nhiều.Cho nên tỷ số hoàn lưu ( R) thích hợp đảm bảo đủ lớn để năng xuất lấy ra nhiều

Viết phương trình cân bằng vật chất

CÔ ĐẶC

1 Mục đích thí nghiệm

Khảo sát hoạt động và tín hiệu suất của một thiết bị cô đặc loại nồi hai vỏ có cánh khuấy, dung dịch để tiến hành cô đặc là nước đường, quá trình cô đặc được thực hiện ở áp suất chân không

2 Cơ sở lí thuyết

Cân bằng vật liệu trong hệ thống cô đặc 1 nồi

Theo phương trình cân bằng vật chất ta có:

Bảo toàn khối lượng: Gđ = Gc + W

Bảo toàn chất khô: Gđ.xđ = Gc.xc

Trong đó:

Gđ : khối lượng nguyên liệu, [kg];[kg/s]

Gc : khối lượng sản phẩm, [kg]; [kg/s]

W : lượng hơi thứ, [kg]; [kg/s]

xđ : nồng độ % chất khô trong nguyên liệu, [ phần khối lượng]

xc : nồng độ % chất khô trong sản phẩm, [phần khối lượng]

Theo định luật bảo toàn vật chất:

Lượng hơi thứ: W = Gđ (1- 𝑥đ

𝑥 𝑐) Nồng độ sản phẩm cuối: 𝑥𝑐 =𝐺đ𝑥đ

𝐺𝑐 = 𝐺đ𝑥đ

𝐺𝑐−𝑊

Cân bằng nhiệt lượng

Theo định luật bảo toàn nhiệt:

∑𝑄𝑣 = ∑𝑄𝑟

→ Gđ.cđ.tđ + D.i = Gc.cc.tc + W.i’ + D.cn.tn + Qcđ + Qmt

Với:

tđ nhiệt độ nguyên liệu, [độ]

tc nhiệt độ sản phẩm, [độ]

tn nhiệt độ nước ngưng, [độ]

cđ nhiệt dung riêng nguyên liệu, [J/kg.độ]

cc nhiệt dung riêng sản phẩm, [J/kg.độ]

cn nhiệt dung riêng nước ngưng, [J/kg.độ]

i hàm nhiệt trong hơi đốt, [J/kg]

i’ hàm nhiệt trong hơi thứ, [J/kg]

Qcđ tổn thất nhiệt cô đặc, [J]; Qcđ=0.01.∆q.Gc

∆q tổn thất nhiệt cô đặc riêng, [J/kg]

Qmt tổn thất nhiệt ra môi trường, [J]

Lượng hơi đốt tiêu tốn:

𝐷 =𝑊 𝑖

′+ 𝐺𝑐𝑐𝑐𝑡𝑐 − 𝐺đ𝑐đ𝑡đ+ 𝑄𝑐đ+ 𝑄𝑚𝑡

𝑖 − 𝑐𝑛𝑡𝑛Tính bề mặt truyền nhiệt có thể xem cc gần bằng cđ

F: diện tích bề mặt truyền nhiệt, [m2]

: thời gian cô đặc, [s]

∆thi: hiệu số nhiệt hữu ích, [độ]

Bề mặt truyền nhiệt: 𝐹 =𝐷.(𝑖−𝑐𝑛 𝑡𝑛)

𝐾.∆𝑡 ℎ𝑖

3 Các bước tiến hành thí nghiệm

Bước 1: Rửa nguội thiết bị

Kiểm tra các van: mở van 6, 10, các van còn lại đóng

Mở công tắc tổng

Chuẩn bị 20 lít nước sạch trong xô nhựa

Hút chân không khi kim áp kế chỉ 0.8 at thì tắt bơm

Mở van 1 hút hết nước sạch vào trong nồi

Mở công tắc khuấy trộn trong thời gian 5 phút

Mở van 4 xả nước trong nồi ra ngoài

Tắt máy khuấy trộn

Bước 2: Rửa nóng thiết bị

Kiểm tra các van: van 6 mở, các van còn lại đóng

Mở công tắc tổng

Chuẩn bị 20 lít nước sạch trong xô nhựa

Hút chân không khi kim áp kế chỉ 0.8 at thì tắt bơm

Mở van 1 hút hết nước sạch vào trong nồi

Kiểm tra mực nước trong vỏ áo bằng cách mở van 5 xem nước tràn ống kiểm tra chưa, nếu chưa tràn thì châm nước thêm vào phểu

Mở công tắc điện trở (chú ý phải kiểm tra mực nước trong vỏ áo an toàn mới được mở điện trở)

Mở công tắc khuấy trộn

Tắt máy khuấy trộn

Bước 3: Pha dung dịch cô đặc

Pha 5 lít dung dịch đường 15%

Bước 4: Cô đặc dung dịch

Kiểm tra các van: van 6 mở, các van còn lại đóng

Mở công tắc tổng

Hút chân không bằng cách chạy bơm chân không và mở van 10 Khi kim áp kế chân không chỉ 0,6 - 0,8 at thì tắt bơm chú ý không được để bơm chân không chạy liên tục Khi máy

rú lớn thì phải tắt bơm chân không bằng cách khóa van 10 và tắt bơm

Mở van 1 để hút hết 5 lít dung dịch vào trong nồi

Mở van 9 để nước vào ống xoắn

Mở công tắc khuấy trộn (5 phút khuấy 1 lần, mỗi lần mất 30s)

Kể từ lúc dug dịch trong nồi sôi (62oC) thì cứ 10 phút lấy mẫu một lần đo độ Brix, lấy nước ngưng tụ ra đo thể tích Cách lấy mẫu: mở van 2 trong thời gian 1s sau đó đóng van 2 lại,

và mở van 3 lấy mẫu Cách lấy nước ngưng tụ: đóng van 6, mở van 7, van 8, lấy nước ngưng xong thao tác các van ngược lại rở về trạng thái ban đầu Chú ý trong lúc lấy nước ngưng tụ không được hút chân không

Khi dung dịch trong nồi đạt 65oBrix trở lên thì dừng quá trình cô đặc

Mở van 1 để cân bằng áp suất (thông áp khí trời)

Mở van 4 xả dung dịch sau cô đặc ra ngoài để cân khối lượng

Tắt máy khuấy trộn

Bước 5: Vệ sinh thiết bị

Kiểm tra các van: van 6 mở, các van còn lại đóng

Mở công tắc tổng

Chuẩn bị 20 lít nước sạch trông xô nhựa

Chạy bơm chân không, khi kim áp kế chỉ 0,8 at thì tắt bơm

Mở van 1 để hút hết nước sạch vào trong nồi

Mở công tắc khuấy trộn trong thời gian 5 phút

Mở van 4 xả nước trong nồi ra ngoài

áo

𝑡𝑛𝑔 (°𝐶)

Nhiệt độ hơi thứ

𝑡ℎ𝑡 (°𝐶)

Nhiệt độ dung dịch

𝑡𝑑𝑑 (°𝐶)

Nhiệt độ nước ra

𝑡𝑟 (°𝐶)

Nhiệt

độ nước vào

𝑡𝑣 (°𝐶)

Nồng độ

dd đường (Brix)

Lượng nước ngưng

Thể tích dung dịch đường nhập liệu Vđ = 15 (m3)

Thể tích dung dịch đường thu được sau quá trính thí nghiệm = 9375 (ml) =9,375 (lít) với nồng độ 27,8 oBx

Xử lý số liệu

Theo phương trình cân bằng vật chất ta có:

𝐺đ 𝑥đ= 𝐺𝑐 𝑥𝑐

𝐺đ 0,185 = 9375.0,278  𝐺đ = 14087,8g

Nồng độ phần khối lượng của dung dịch đường nhập liệu:

Tại t=0, nồng độ đường là 18,5 độ Bx vậy x=0,185 (phần khối lượng)

Nồng độ khối lượng của dung dịch đường thu được:

Nồng độ dung dịch đường thu được sau quá trình thí nghiệm 27,8oBx và xc=0,278 (phần khối lượng)

Khối lượng dung dịch đường nhập liệu:

𝑚 3 )khối lượng riêng nước ngưng tra bảng ở 33oC (kg/m3)

(được tra bảng theo Sổ tay quá trình thiết bị bảng 1.5 trang 12)

5 Trả lời câu hỏi

a) Nêu mục đích thí nghiệm?

Trình bày được cấu tạo, nguyên lí làm việc và ưu nhược điểm thiết bị cô đặc gián đoạn một nồi, hoạt động trong điều kiện chân không

𝑥đ nồng độ % chất khô trong nguyên liệu [ phần khối lượng]

𝑥𝑐 nồng độ % chất khô trong sản phẩm [phần khối lượng]

c) Nêu các thiết bị chính của hệ thống cô đặc

Nồi cô đặc hai vỏ có cánh khuấy

Thiết bị ngưng tụ ống xoắn

Bình chứa nước ngưng

Bơm chân không

Áp kế đo độ chân không

𝐵𝑥 = ∑ 𝐾𝐿𝑐ℎ𝑎𝑡𝑘ℎ𝑜ℎ𝑜𝑎𝑡𝑎𝑛

∑ 𝐾𝐿𝑑𝑑Phương pháp 2: dùng phù kế (tỷ trọng kế) theo nguyên tắc nồng độ càng cao thì lực đẩy càng mạnh

e) Nêu ngắn gọn các bước tiến hành thí nghiệm?

Rửa nguội thiết bị

Rửa nóng thiết bị

Pha dung dịch cô đặc

Cô đặc dung dịch

Vệ sinh thiết bị

CỘT CHÊM

1 Mục đích thí nghiệm

Khảo sát đặc tính động lực học lưu chất và khả năng hoạt động của cột chêm bằng cách xác định:

Ảnh hưởng của vận tốc dòng khí và lỏng lên tổn thất áp suất (độ giảm áp) khi đi qua cột

Sự biến đổi của hệ số ma sát cột khô fck theo chuẩn số Reynolds (Re) của dòng khí và suy

∆Pck= α.Gn

Với n= 1,8 -2,0

Khi có dòng lỏng chảy ngược chiều, các khoảng trống giữa những vật chêm bị thu hẹp lại Dòng khí do đó di chuyển khó khăn hơn vì một phần thể tích tự do giữa các vật chêm bị lượng chất lỏng chiếm chỗ Khi tăng vận tốc dòng khí lên, ảnh hưởng cản trở của dòng lỏng tăng đều đặn cho đến một trị số tới hạn của vận tốc khí, lúc đó độ giảm áp của dòng khí tăng vọt lên Điểm ứng với trị số tới hạn của vận tốc khí này được gọi là điểm gia trọng Nếu tiếp tục tăng vận tốc khí quá trị số tới hạn này, ảnh hưởng cản trở hỡ tương giữa dòng lỏng và dòng khí rất lớn, ∆Pc tăng mau chóng không theo phương trình trên nữa Dòng lỏng lúc này chảy xuống cũng khó khăn, cột ở điểm lụt

Đường biểu diễn log(∆Pc/Z) (độ giảm áp suất của dòng khí qua một đơn vị chiều cao của phần chêm trong cột) dự kiến như trình bày trên

Hệ số ma sát fck theo Rec khi cột khô

𝑅𝑒𝑘 =𝑤 𝜌𝑘𝑑𝑡𝑑

𝜇𝑘Trong đó:

ℎ: chiều cao lớp đệm, [m]

wo: vận tốc pha khí, [m/s]

a: bề mặt riêng, [m2/m3]

: độ xốp, [m3/m3]

k: khối lượng riêng của không khí, [kg/m3]

Fck: hệ số ma sát cảu dòng chảy qua lớp hạt, phụ thuộc vào Rek

Khi Rek < 40: 𝑓𝑐𝑘 = 40

𝑅𝑒𝑘

Khi Rek > 40: 𝑓𝑐𝑘 = 16

𝑅𝑒𝑘0,2

Độ giảm áp ∆Pcư khi cột ướt

Liên hệ giữa độ giảm áp cột khô ∆Pck và cột ướt ∆Pcư có thể biểu diễn như sau:

∆𝑃𝑐ư = 𝜎∆𝑃𝑐𝑘

Do đó có thể dự kiến 𝑓𝑐ư = 𝜎 𝑓𝑐𝑘

Với : hệ số phụ thuộc vào mức độ xối tưới của dòng lỏng L, [kg/m2s]

Leva đề nghị ảnh hưởng cảu L lên  như sau:

𝜎 = 10ΩLHay log 𝜎 = Ω𝐿

Giá trị  tuỳ thuộc vào loại, kích thước, cách thức sắp xếp vật chêm (xếp ngẫu nhiên hay theo thứ tự) và độ lớn của lưu lượng lỏng L Thí dụ với vật chêm là vòng sứ Raschig

12,7mm, chêm ngẫu nhiên, độ xốp  = 0,586; giá trị L từ 0,39 đné 11,7 kg/m2s và cột hoạt động trong vùng dưới điểm gia trọng

= 0,084

Một số tài liệu còn biểu diễn sự phụ thuộc giữa tỉ số ∆𝑃𝑐ư

∆𝑃𝑐𝑘 với hệ số xối tưới như sau:

𝑅𝑒𝐿 = 4𝐺

𝐹 𝑎 𝜇𝐿Điểm lụt của cột chêm

Khi cột chêm bị ngập lụt, chất lỏng chiếm toàn bộ khoảng trống trong phần chêm, các dòng chảy bị xáo trộn mãnh liệt, hiện tượng này rất bất lợi cho sự hoạt động của cột chêm Gọi giá trị của GL tương ứng với trạng thái này là GL

Zhavoronkov kết luận rằng trạng thái ngập lụt xảy ra khi hai nhóm số sau có sự lien hệ nhất định với nhau cho mỗi cột

1= (𝑓𝑐𝑘 𝑎

3 ) 𝑣

22𝑔.

𝑘𝑘

𝐿 µ𝑡𝑑 0,2

Và

2= 𝐿

𝐺 √𝑘𝑘

𝐿Với :

fck: hệ số ma sát cột khô

v: vận tốc dài của dòng khí ngay trước khi vào cột, m/s

µtd: độ nhớt tương đối của chất lỏng so với nước 𝜇𝑡𝑑 = 𝜇𝑙

𝜇𝑛ướ𝑐, nếu chất lỏng là nước thì µtd= 1

Do đó sự liên hệ giữa 1,2 trên giản đồ log1- log2 sẽ xác định một giản đồ lụt của cột chêm, phần giới hạn hoạt động cảu cột chêm ở dưới đường này

3 Các bước tiến hành thí nghiệm:

Khởi động thiết bị:

Khóa lại tất cả các van lỏng (từ 4 đến 8)

Mở van 2 và khóa van 1,3

Cho quạt chạy trong 5 phút để thổi hết ẩm trong cột Tắt quạt

Mở van 4 và 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

Đo độ giảm áp của cột khô:

Khóa tất cả các van lỏng lại, mở van1 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

Đo độ giảm áp khi cột ướt:

Mở quạt và điều chỉnh lưu lượng khí qua cột khoảng 15 – 20%

Mở van 4 và cho bơm chạy Dùng van 6 tại lưu lượng kế để chỉnh lưu lượng lỏng Nếu 6

đã mở tối đa mà phao vẫn không lên thì dùng van 4 để tăng lượng lỏng

Ứng với lưu lượng lỏng đã chọn cố định, ta chỉnh lưu lượng khí và đọc độ giảm áp ∆Pcư

giống như ∆Pck trước đó Chú ý là tăng lượng khí đến điểm lụt thì thôi

Chú ý

Trong quá trình đo độ giảm áp của cột ướt, sinh viên cần canh giữ mức lỏng ở đáy cột luôn

ổn định ở ¾ chiều cao đáy bằng cách chỉnh van 7 Nếu cần, tăng cường van 8 để nước trong cột thoát về bình chứa

Khi tắt máy phải tắt bơm lỏng trước, mở tối đa van 8 sau đó tắt quạt

Chiều cao phần chêm Z= 0,6 m

Vật chêm xếp ngẫu nhiên, vòng Raschig đường kinh 16 mm, bề mặt riêng a= 350 m2/m3,

Xử lý số liệu:

𝑆 =𝜋𝑑2𝜀

4 =π.(0,09)2.0,67

4 =4,2624.10−3 (m2) Tính cột khô tại L=0:

- Tính khối lượng không khí G:

Cột khô đang vận hành ở nhiệt độ 50℃ ở đó 𝜌𝑘𝑘 = 1,093 (kg/m3)

𝑠.𝑚 2) (Các số liệu G còn lại tính tương tự)

Ba ̉ng 3 Các trị số kết quả của cột khô L=0

∆𝑃𝐶𝐾

𝑃𝐶𝐾𝑍

log 𝐺 Re fck log 𝑓𝑐𝑘 log 𝑅𝑒

4,717.10-4 0.1209 98.1 163.5 2,214 -0.917 70,4956 1,622 0,210 1.848 9,43.10-4 0.2419 24.525 40.875 1,612 -0.616 141.05 1.412 0.150 2.149 1,415.10-3 0.3628 210.92 351.53 2,546 -0.440 211,57 1.302 0.115 2.352 1,887.10-3 0.4838 294.3 490.5 2.691 -0.315 282,10 1.229 0.090 2.450 2,358.10-3 0.6047 196.2 327 2.515 -0.218 352,59 1.176 0.070 2.547 2,83.10-3 0.7257 784.8 1308 3,117 -0.139 423,15 1.134 0.055 2.626 Tính cột ướt tại L = 1.8, 3, 6, 9, 12, 15:

- Tính khối lượng không khí G:

Cột ướt đang vận hành ở nhiệt độ 30℃ ở đó 𝜌cư = 1,165 (kg/m3) ; 𝜇 = 1,86.10−5 (kg/m.s)

G1 = 𝑽.𝝆𝒄ư

𝑺 = 1.2,83.10

−2 1,165 60.4,2624.10 −3 = 0,1289 ( 𝑘𝑔

𝑠.𝑚 2)

G2 = 𝑽.𝝆𝒄ư

𝑺 = 2.2,83.10

−2 1,165 60.4,2624.10 −3 = 0,25783 ( 𝑘𝑔

Recư2 = 4𝐺

𝑎.𝜇= 4.0,25783350.1,86.10 −5= 158,424

(Các số liệu còn lại tính tương tự)

Ba ̉ng 5 Các trị số kết quả của cột ướt L=3

Ba ̉ng 6 Các trị số kết quả của cột ướt L=6

Ba ̉ng 7 Các trị số kết quả của cột ướt L=9