TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM THƯC TẬP KĨ THUẬT THỰC PHẨM (NS113) PHÚC TRÌNH CƠ HỌC LƯU CHẤT VÀ VẬT LIỆU RỜI Sinh viên Võ Ngọc Trân MSSV B1900904 Buổi thực[.]
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
THƯC TẬP KĨ THUẬT THỰC PHẨM (NS113)
PHÚC TRÌNH
CƠ HỌC LƯU CHẤT VÀ VẬT LIỆU RỜI
Sinh viên: Võ Ngọc Trân
MSSV: B1900904
Buổi thực tập: thứ 7 ngày
02/04/2022 ( nhóm 01).
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN:
Trang 2Bài 1: Xác định độ rỗng khối hạt
I Mục đích
Biết cách bận dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng trong việc đo đạc độ rỗng của khối hạt cũng như thể tích vật liệu góp phần cho việc tính toán các thông tin liên quan đến thể tích vật liệu (quá trình bảo quản, tốc độ hô hấp )
II Mô tả thí nghiệm
1 Chuẩn bị dụng cụ:
Chuẩn bị 2 bình có thể tích giống nhau
Bình (1) rỗng có nối với hệ thống đo áp suất và máy nén
Bình (2) chứa vật liệu cần xác định độ rỗng, thông với bình (1) qua van (2) và thông bên ngoài môi trường qua van (3)
2 Tiến hành thí nghiệm:
Ở trạng thái 1: bình 1 rỗng, van (2) đóng Nâng áp lực bình 1 đến áp suất P1 và đóng van (1)
Ở trạng thái 2: cho vật liệu vào đầy bình (2) khóa van (3) và mở van (2) thông bình 1 và bình 2 Ghi nhân áp suất tại trạng thái này là P2
III Số liệu thí nghiệm
Bảng 1.1
Trang 3IV Xử lí số liệu
Áp suất P1 và P2 ghi nhận ở trạng thái 1 và 2 được sử dụng để tính toán độ rỗng khối vật liệu
Gọi: V1 là thể tích bình (2 bình giống nhau, bỏ quan thể tích ống dẫn).
V2 là thể tích phần rỗng của vật liệu chứa trong bình 2
Tỉ số ε = V V1
2 (*) được định nghĩa là độ rỗng của khối hạt (tỉ số phần không khí
so với tổng thể tích khối hạt).
Từ phương trình trạng thái khí lý tưởng với trường hợp đẳng nhiệt:
Trạng thái ban đầu 1 bằng với trạng tháng 2 theo phương trình:
P1.V1 = P2.(V1+V2) = P2.V1+P2.V2 Hay
P1.V1 - P2.V1 = P2.V2 (**)
Từ (*) và (**) suy ra: ε = V1
V2 = P1−P2
P2
Bảng 1.2 Vật liệu P 1 P 2 Độ rỗng ε Độ rỗng trung bình ε tb
Đậu (tròn-trơn) 3,553,9 2,352,7 0,5110,444 0,49
Lúa (dài-nhám) 3,824 2,222,57 0,7210,556 0,64
Gạo (dài-trơn) 3,933,85 2,562,51 0,5350,534 0,54
V Nhân xét
Các vật liệu với các hình dạng, kích thước khác nhau sẽ có sự chênh lệch áp suất khác nhau, cũng như độ rỗng khác nhau
Từ đó có thể áp dụng để sử dụng trong tính toán các quá trình bảo quản, tốc độ
hô hấp của từng loại vật liệu
- Đậu: tròn – trơn, độ ma sát giữa các hạt kém, phần rỗng giữa các hạt nhiều
- Lúa: dài – nhám, độ ma sát giữa các hạt cao, phần rỗng giữa các hạt ít
- Lúa: dài – trơn, độ ma sát giữa các hạt trung bình, phần rỗng giữa các hạt trung bình
Độ rỗng: Đậu < Gạo < Lúa.
Trang 41 2 3 0.400
0.450
0.500
0.550
0.600
0.650
0.700
0.750
Biểu đồ so sánh độ rỗng của các vật liệu
Trang 5Bài 2: Xác định tổn thất năng lượng khi chất lỏng chảy
trong ống
I Mục đích
Biết cách tính tổn thất năng lượng cho một hệ thống vận chuyển lưu chất
Nhận biết được ảnh hưởng của lưu lượng đến tốn thất năng lượng khi lưu chất chảy trong hệ thống thí nghiệm
Biết cách so sánh sự khác biệt giữa tính toán lý thuyết và thực tế trong một hệ thống vận chuyển lưu chất
II Mô tả thí nghiệm
Một hệ thống vận chuyển chất lỏng theo sơ đồ Bơm vận chuyển chất lỏng qua ống có kích thước khác nhau, có bố trí các co, Các đồng hồ đo áp suất và hệ thống đo đạc chênh lệch áp suất được sử dụng trong việc đo đạc nhằm tính toán tổn thất áp lực trong quá trình thực hiện thí nghiệm
+ Có 4 mức lưu lượng được điều chỉnh trong quá trình thực hiện thí nghiệm
III Số liệu thí nghiệm
- Đường kính ống: D = 2,5cm = 0,025m.
- Khối lượng riêng của nước: ρ = 995,68 kg/m³
- Gia tốc trọng trường: g = 9,8 m/s
- Độ nhớt của nước ở T = 30°C: μ = 0,8.10-3 Pa.s
- Chiều dài thật của ống: L = 1,2m
- Độ nhám của thành ống dẫn: ε = 0,3.10-3
Bảng 2.1
Áp suất
(kg/cm 2 ) Q1 = 16,5 Q2 = 15,5Lưu lượng L/minQ3 = 13,8 Q4 = 11,97
Trang 6- Tổn thất thực tế: ΔP f
ρ g = P1
ρ g−
P2
ρ g
- Tổn thất lý thuyết: ΔP f
ρ g = 2.f L.U g.D 2
IV Xử lí số liệu
Bảng 2.2: Đổi đơn vị
Ấp suất (Pa) Q Lưu lượng m 3 /s
1 = 2,75.10-4 Q2 = 2,58.10-4 Q3 = 2,3.10-4 Q4 = 2.10-4
Áp suất 1 102969,825 90711,513 71098,213 56878,57
- Vận tốc chất lỏng chạy trong ống: U =
Q
π D2
4 (m/s)
- Chuẩn số Reynold: Re = D.U ρ μ
- Độ nhám tương đối: D ε = 0,3.100,025−3 = 0,012
Bảng 2.3 Lưu lượng m 3 /s Vận tốc, U (m/s) Chuẩn số Reynold, Re
- Re > 2000, tương ứng với chảy quá độ và chảy rối
- Tra dãn đồ Moody tìm hệ số ma sát f
Bảng 2.4
Vị
trí Lưu lượng m 3 /s
Hệ số
ma sát f
Tổn thất thực tế ghi nhận từ thí nghiệm (m) Tổn thất tính toán từ lý thuyết (m)
ΔP f
ρ gthực tế Δ P f
ρ g lý thuyết
1-2
V Nhận xét
Qua quá trình thực hiện thí nghiệm ta thấy:
Ở các mức lưu lượng khác nhau, áp suất sẽ khác nhau Áp suất giảm khi lưu lượng chất lỏng qua ống giảm và ngược lại
Khi tiến hành thí nghiệm để tính toán sẽ mắc phải nhiều sai số đo: đọc chỉ số các áp kế không chính xác, áp kế chạy không cố định, đọc số lưu lượng chênh lệch
Trang 7Nên kết quả tính toán năng lượng tổn thất thực tế lớn hơn so với lý thuyết Vận tốc trong quá trình tính toán là vận tốc trung bình mặt cắt dòng chảy, có dẫn tới sai số như
đã nêu trên khi dòng chảy với vận tốc phân bố không đều
0.000170 0.00019 0.00021 0.00023 0.00025 0.00027 0.00029 0.05
0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
0.032 0.029
0.023 0.018
0.25 0.25
0.25
0.1
Biểu đồ so sánh kết quả tính toán từ thực tế và lý thuyết
Tổn thất thực tế ghi nhận từ thí nghiệm (m) Tổn thất tính toán từ lý thuyết (m)
Lưu lượng m3/s
Bài 3: Xác định độ nhớt dung dịch bằng nhớt kế mao quản
I Mục đích
Trang 8Biết cách xác định độ nhớt dung dịch bằng buret.
Dựa vào phương trình tính toán độ nhớt bằng nhớt kế mao quản, với dung dịch biết trước độ nhớt và khối lượng riêng có thể tính hằng số dụng cụ K
μ
ρ = K.t
Từ thôn tin K là cơ sở tính toán độ nhớt của dung dịch biết trước khối lượng riêng và thời gian chảy hết lượng chất lỏng chứa trong buret
II Mô tả thí nghiệm
Chuẩn bị 4 loại dung dịch: nước cất, đường 20%, 40% và 60%
+ Xác định hằng số K
Cho 25ml nước cất biết trước khối lượng riêng và độ nhớt ( tra bảng tại nhiệt độ xác định) vào buret và mở van phía dưới Tính thời gian chảy hết 25ml nước cất Từ thông tin độ nhớt, khối lượng riêng và thời gian chảy xác định hằng số dụng cụ K
+ Xác định độ nhớt dung dịch
Cho 25ml dung dịch cần xác định độ nhớt vào buret và tính thời gian chảy hết 25ml dung dịch (t), xác định khối lượng riêng dung dịch cần xác định (ρ) và hằng số dụng cụ K Từ đây sẽ xác định được độ nhớt (μ) của dung dịch
III Số liệu thí nghiệm
Bảng 3.1
TT Mẫu Khối lượng,m (kg) chảy, t (s)Thời gian Nhiệt độ banđầu, T (°C) Thể tích, V(ml)
25
IV Xử lí số liệu
- Độ nhớt của nước ở T=30,6° : μ = 7,91.10-4 N.s/m2
- Khối lượng riêng ở T=30,6°: ρ = 995,494 kg/m3
Hằng số K của dụng cụ đo:
μ
ρ = K.t ⇒ 7,91.10995,494−4 = K.10 ⇒ K = 7,95.10-8
Bảng 3.2
TT Mẫu riêng, ρ kg/m Khối lượng 3 Thời gian chảy, t (s) Độ nhớt, μ Hằng số K
Trang 91 Nước cất 995,494 10 7,91.10-4
7,95.10-8
V Nhận xét
Dung dịch có nồng độ càng cao thì độ nhớt càng cao, dung dịch càng đặc, theo
đó thời gian chảy càng chậm Độ nhớt của chất lỏng là một đặc tính liên quan chặt chẽ đến lực ma sát nội tại cản trở sự di chuyển tương đối của chất lỏng Đối với chất lỏng,
hệ số độ nhớt giảm khi nhiệt độ tăng và ngược lại
Độ nhớt: Nước cất < Đường 20% < Đường 40% < Đường 60%.
Nước cất Đường 20% Đường 40% Đường 60%
0 0.0005
0.001
0.0015
0.002
0.0025
0.000791
0.0000913
0.00116
0.00202
Biểu đồ so sánh độ nhớt
Bài 4: Ảnh hưởng của độ ẩm đến góc nghiêng tự nhiên của
khối hạt
I Mục đích
Trang 10Cho thấy sự thay đổi góc nghiêng tự nhiên (do ma sát giữa hạt và hạt) theo từng loại vật liệu hoặc độ ẩm của vật liệu thay đổi
Góc nghiêng tự nhiên được định nghĩa là góc hợp bởi đường sinh và mặt phẳng khi trải lớp vật liệu rời trên một mặt phẳng
Ma sát giữa hạt và hạt do thay đổi trạng thái bề mặt hình thành góc nghiêng tự nhiên có ảnh hưởng đến việc thiết kế kho và cáv hệ thống vận chuyển Việc xác định góc nghiêng tự nhiên giúp tính toán các hệ thống bảo quản và vận chuyển hiệu quả
II Mô tả thí nghiệm
Cho vật liệu chuẩn bị với các hình dạng, tính chất khác nhau lần lượt vào thùng chứa (1) Mở đấy cho vật liệu chảy (2) Dùng thước đo góc nghiêng tự nhiên
III Số liệu thí nghiệm
Bảng 4.1
TT Vật liệu Góc nghiêng tự nhiên
1 Đậu (tròn - trơn)
31°
33°
30°
2 Lúa (dài – nhám)
43°
44°
44°
35°
IV Nhận xét
Các loại vật liệu khác nhau sẽ có góc nghiêng tự nhiên khác nhau Góc nghiêng
tự nhiên phụ thuộc vào độ ma sát giữa các hạt vật liệu, tùy loại vật liệu có hình dáng
và tính chất khác sẽ có độ ma sát giữa các hạt khác nhau
Trang 11- Lúa: có hình dạng dài và tính chất nhám nên độ ma sát giữa các hạt lớn, góc nghiêng tự do lớn hơn đậu và gạo
- Gạo: có hình dạng dài và tính chất trơn nên độ ma sát giữa các hạt trung bình, góc nghiêng tự do lớn hơn đậu và nhỏ hơn lúa
- Đậu: có hình dạng tròn và tính chất trơn nên độ ma sát giữa các hạt thấp nhất, góc nghiêng tự do nhỏ hơn lúa và gạo
Độ ma sát: Đậu < Gạo < Lúa.
25
27
29
31
33
35
37
39
41
43
45
31
33
30
35
37
35
Biểu đồ so sánh góc nghiêng tự do của các vật liệu
- HẾT -