Đề tài các quá trình và thiết bị truyền khối

- Khi sấy lượng ẩm sẽ bốc hơi và giảm dần theo thời gian → tốc độ sấy cũng biến đổi theo độ ẩm của vật liệu.. - Tuy nhiên quá trình sấy là quá trình không ổn định, độ ẩm thay đổi theo th

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH

TRUNG TÂM MÁY VÀ THIẾT BỊ

Lớp HP: Sáng thứ 6

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2010

-Xác định đường cong sấy W  f ( ) 

-Xác định đường cong tốc độ sấy W

-Cân giấy lọc để xác định , sau đó đi làm ẩm các tờ giấy lọc

-Kiểm tra nhiệt độ bầu ướt, nhiệt độ bầu khô ghi lại các giá trị trước khi tiến hành thí nghiệm

-Bật công tắc tổng, bật công tắc quạt, cài đật nhiệt độ, bật công tắt điện trở để gia nhiệt

-Tiến hành ghi nhận chỉ số cân, nhiệt độ bầu khô, nhiệt độ bầu ướt sau 3 phút -Tiếp tục ghi nhận đến khi giá trị cân không đổi 3 lần là kết thúc quá trình

2 1

84, 294872 73,076923

0,044516 (% / ) (3 0).60

- Độ ẩm tới hạn quy ước Wk:

+ Thực nghiệm, ta xác định trên đường cong tốc độ sấy khi giai đoạn đẳng tốc kết thúc

- Dựa vào nhiệt độ bầu khô tk 31, 955556 0C

-Cường độ bay hơi ẩm:

- Tốc độ sấy thực tế:

141,9414 (% / ) (21 / 60)

-Trong đó W là độ ẩm sau cùng của vật liệu sấy (W  Wc)

***Tương tự ta tính cho mức 500C, 600C, ta được bảng kết quả:

Bảng 1.6: Bảng kết quả tính toán thông số động học

1.6.1 Nhận xét các đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy Giải thích

- Khi sấy lượng ẩm sẽ bốc hơi và giảm dần theo thời gian → tốc độ sấy cũng biến đổi theo độ ẩm của vật liệu

- Đường cong sấy giảm dần theo thời gian, tăng thì nhiệt độ ẩm sẽ nên trên đường cong sấy ta thấy nếu tăng nhiệt độ thì thời gian sẽ được rút ngắn

- Đường cong tốc độ sấy có dạng phù hợp với lý thuyết

1.6.2 Ở chế độ sấy khác nhau thì thời gian sấy thay đổi như thế nào? Giải thích

- Thời gian sấy ở các công đoạn sấy khác nhau thì khác nhau, khi thời gian sấy càng tăng thì độ ẩm càng giảm cũng như nhiệt độ sấy cũng làm thời gian sấy giảm theo

1.6.3 Cho biết một số ứng dụng của quá trình sấy trong thực tế

- Quá trình sấy được sử dụng trong công nghệ hóa học và thực phẩm

- Trong hóa học, dùng để sấy các lượng ẩm trong các chất hóa học

- Trong thực phẩm dùng để sấy khô các loại vật liệu, sấy thực phẩm, ngũ cốc, hoa quả

- Trong sinh hoạt, dùng để sấy khô quần áo ướt, sấy các vật liệu, đồ dùng ẩm

- Trong công nghệ vi sinh, sấy các vi khuẩn, mô, tế bào động thực vật

W (%) N(%/h)

- Tuy nhiên quá trình sấy là quá trình không ổn định, độ ẩm thay đổi theo thời gian và không gian sấy, nên ta phải biết vận dụng sấy đúng lúc và đúng cách để đem lại hiệu quả sấy cao hơn

1.6.4 Nêu các sự cố có thể gặp trong quá trình vận hành và phương pháp khắc phục

- Trong quá trình sấy vật liệu, trước khi dùng để sấy (tẩm ướt) không phải là vật liệu khô tuyệt đối Nên phải tính toán, bù trừ sự hao giảm sai số

Trong quá trình tính toán, trong quá trình tra đồ thị rất dễ bị sai số Thay vì ta tra trên đồ thị nên áp dụng các công thức để tính toán

Bài 2: TĨNH HỌC QUÁ TRÌNH SẤY

-So sánh và đánh giá sự khác nhau giữa quá trình sấy thực tế và sấy lý thuyết

2.2 Quá Trình tiến Hành Thí Nghiệm:

-Bật quạt để máy khô trong vài phút

-Làm ẩm các tờ vật liệu

-Đem cân và ghi lại giá trị của cân

-Cài đặt điện trở

-Sau thời gian 15 phút ghi các số liệu cần thiết cho việc tính toán

-Quá trình dừng lại khi khôi lượng vật liệu đã ổn định

Y

(kg/kg)

H (kj/kg)

Y

(kg/kg)

H (kj/kg)

1 0,01803798 80,41615 0,017488 80,3542 0,017487 92,2964

2 0,01803798 80,41615 0,016981 80,2969 0,016981 89,6166

3 0,01803798 80,41615 0,015927 80,1772 0,015927 94,3992

4 0,01803798 80,41615 0,017260 84,6407 0,017259 99,4813

0,386503 163

d d

1

d d

d

x X

c

x X

Tính tương tự cho các trường hợp còn lại Ta có bảng sau:

Bảng 2.3: Tính cân bằng vật chất và năng lượng

chuỗi 1: Sấy lý thuyết

chuỗi 1: Sấy lý thuyết

- Sự biến đổi lượng không khí khô sử dụng trong quá trình sấy lý thuyết và sấy thực tế tỷ lệ với nhau

- Nhưng trong thực tế, lượng không khí khô được sử dụng là lớn hơn so với lý

thuyết

2.6.2 Đánh giá sự khác nhau giữa nhiệt lượng cần gia nhiệt của quá trình sấy lý thuyết và sấy thực tế

- Nhiệt lượng cần gia nhiệt của quá trình sấy thực tế lớn hơn so với sấy lý thuyết

vì trong sấy thực tế cần có thêm một phần nhiệt lượng bổ sung, còn trong sấy lý thuyết thì nhiệt bổ sung bằng nhiệt tổn thất

2.6.3 Đánh giá sự khác nhau về hàm nhiệt của không khí sau khi ra khỏi thiết bị của quá trình sấy lý thuyết và thực tế Giải thích?

- Khi sấy lý thuyết nhiệt lượng riêng của không khí không đổi trong suốt quá trình ….??? (đẳng áp), nói cách khác trong quá trình sấy lý thuyết một phần nhiệt lượng của không khí có bị mất đi cũng chỉ làm bốc hơi nước, trong đó H không đổi

2.6.4 Nêu các nguyên nhân tạo nên sự khác biệt giữa quá trình sấy lý thuyết và thực tế

Các nguyên nhân gây ra sự khác biệt giữa quá trình sấy lý thuyết và thực tế: khi sấy lý thuyết nhiệt lượng bổ sung = nhiệt lượng tổn thất = 0, ∆ = 0 Trong thực tế, nhiệt lượng bổ sung khác với nhiệt tổn thất, ∆ = 0

Bài 3: KHẢO SÁT CHẾ ĐỘ CỘT CHÊM

3.1 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 trong cột theo chuẩn số Reynolds 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

3.2 Quá Trình Tiến Hành Thí Nghiệm:

- Đầu tiên đóng tất cả các van, và mở van khí để thổi sạch lượng nước còn lại trong tháp đệm

- Mở bươm lỏng và mở van lỏng để cho nước vào tháp với lượng cho phép khi quan sát ống chỉ mực chất lỏng

- Bậc lại bươm khí, mở từ từ van khí 2 và đóng từ từ van khí 1 để tăng lượng khí vào tháp nhằm thổi hết lượng nước còn đọng lại trong các vật chiêm

- Sau khoảng thời gian 5 phút, mở van khí 1 và đóng van khí 2 để làm thí nghiệm cột khô

3.5 Đồ thị:

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

Chuỗi1 Chuỗi2 Chuỗi3 Chuỗi4 Chuỗi5 Chuỗi6

độ pha khí, giữ nguyên lưu lượng dòng lỏng thì độ giảm áp của pha khí tăng rất nhanh

3.6.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ giảm áp khi cột khô và cột ướt

- Đối với cột khô:

- Vận tốc của dòng khí ảnh hưởng tới độ gảm áp

- Chiều cao vật chêm, kích thước đặc trưng của vật chêm, đường kính tương đương

- Đối với cột ướt

- Lưu lượng dòng khí

- Chế độ dòng chảy

- Lưu lượng dòng chảy

3.6.4 Mục đích và cách sử dụng giản đồ f theo Re

- Khảo sát sự biến đổi hệ số ma sát fcư theo chuẩn số Re của dòng khí đi vào ta có thể suy ra các hệ số thực nghiệm

3.6.5 Nêu một vài ứng dụng của mô hình trong thực tế

Một số ứng dụng của mô hình trong thực tế: như sử dụng trong hóa học, thực

phẩm, hấp thụ CO2, NH3, hơi Benzen tách hỗn hợp nhiều cấu tử như trong sản xuất

Ure, tổng hợp H2SO4, NH3

logG

log(  P Z / )

Bài 5: CHƯNG GIÁN ĐOẠN KHÔNG HOÀN LƯU

5.1 Mục Đích Thí Nghiệm:

- Quá trình chưng gián đoạn không hoàn lưu nhằm khảo sát sự ảnh hưởng của các thông số sau:

- Hiệu suất tháp chưng khi tiến hành không hồi lưu

- Sự biến đổi nồng độ sản phẩm đỉnh theo thời gian chưng cất

5.2 Quá Trình Tiến Hành Thí Nghiệm:

- Tháo hết sản phẩm đáy ở nồi đun và đo độ rượu bằng phù kế

- Lấy cồn pha với sản phẩm đáy thành rượu có độ rượu từ 20

- Đo lại độ rượu để chuẩn bị nhập liệu, ghi độ rượu

- Đổ 5 rượu vừa pha vào bình nhập liệu

- Đóng khoảng ¾ van hoàn lưu của bơm nhập liệu

- Mở công tắc gia nhiệt nồi đun, chờ nồi đun sôi, quan sát trên thiết bị ngưng tụ

có vài giọt ta mở van nước để cho thiết bị thực hiện ngưng tụ

- Sau 15 giây phút ta tiến hành ghi nhiệt độ được hiển thị trên bộ điều khiển, đo lượng sản phẩm đỉnh, đo nồng độ sản phẩm đỉnh bằng cách dung phù kế

 Cách tính cân bằng năng lượng:

Nhiệt lượng trao đổi trong thiết bị ngưng tụ:

Với là nhiệt hóa hơi của sản phẩm đỉnh, tra trang 324 tập 1 sổ tay quá trình thiết bị

Nhiệt lượng do dòng nhập liệu mang vào:

Nhiệt lượng do dòng sản phẩm đỉnh mang ra:

Ta thu được kết quả sau:

Bảng 5.3 Kết quả tính toán cân bằng vật chất:

(kg/h)

Qng(Kj)

QF(kj)

QW(kj)

QD(kj)

Qk(kj)

1 250 99 236,033 1281,584 28,2918 1234,57

2 250 114,24 244,414 1266,085 33,0728 1230,50

3 250 163,4 237,194 1233,91 51,723 1275,62

- Dựa vào kết quả thí nghiệm ta thấy theo thời gian thì nồng độ sản phẩm đỉnh tăng dần và đến giá trị cực đại nồng độ lại giảm

- Còn nồng độ của sản phẩm đáy thì luôn giảm dần theo thời gian

5.6.2 Đánh giá sự biến đổi của hiệu suất làm việc của tháp theo tinh khiết sản phẩm đỉnh

- Hiệu suất làm việc của sản phẩm đỉnh biến đổi theo nhiệt độ Nhiệt độ càng cao thì sản phẩm đỉnh càng nhiều nhưng không tinh khiết, hiệu quả làm việc giảm dần khi vượt quá nhiệt độ và áp suất cho phép dẫn đến hiệu suất sẽ tăng theo độ tinh khiết sau

5.6.4 Ứng dụng của quá trình chưng gián đoạn

- Quá trình chưng gián đoạn dùng để tách hỗn hợp các cấu tử dễ bay hơi có tính chất hòa tan một phần hoặc hòa tan hoàn toàn vào nhau

-Chưng cất làm việc gián đoạn là đoạn cất gián đoạn của tháp làm việc liên tục Chưng cất gián đoạn không hoàn lưu gồm hai cách: chưng cất gián đoạn sản phẩm đỉnh không đổi và chưng cất gián đoạn với chỉ số hồi lưu không đổi

Bài 8: CHƯNG LIÊN TỤC

8.1 Mục Đích Thí Nghiệm:

-Quá trình chưng liên tục nhằm khảo sát sự ảnh hưởng của các thông số sau:

- Lưu lượng dòng nhập liệu

- Nhiệt độ dòng nhập liệu

- Vị trí nhập liệu

- lưu lượng dòng chuyển động trong tháp chưng cất

- Chỉ số hồi lưu

8.2 Các Bước Tiến Hành Thí Nghiệm:

- Pha rượu với nồng độ khoảng 20

- Bật công tắc điện chính

- Mở hệ thống nước giải nhiệt

- Mở công tắc tổng

- Đặt giá trị lưu lượng dòng nước giải nhiệt trên bộ điều khiển

- Mở van nhập liệu ở vị trí thấp nhất, điều chỉnh lưu lượng bơm nhập liệu với

hiệu suất 100 , số vòng quay tối đa, mở bơm nhập liệu vào nồi đun đến lượng cho phép

- Mở điện trở nồi đun

- Cài đặt độ giảm áp trên máy

- Vận hành ở chế độ Reflux hồi lưu hoàn toàn

- Sau thời gian ổn định hệ thống, bậc công tắc sang chế độ draw off, đo nồng độ sản phẩm đỉnh

- Ghi lại chỉ số hồi lưu và các nhiệt độ cần thiết

, 20

10 78035 ,

h mol M

0

08807 , 0

m

m x

100

94

0 0

Lit V

R V V

Với  hh=798,35 kg/m3: khối riêng của hỗn hợp ở 940C

Bảng 8.3 Bảng chuyển đổi đơn vị

STT xF(mol/mol) F(mol/h) xD(mol/mol) xW(mol/mol)

10 095802

,

h mol M

0 42688 , 0

42688 , 0 816722 ,

F D

x y

y x R

816722,

0103250,2

03250,21

0.103250,2

119305,991

03250,2

03250,219305,991

Kết quả tính cân bằng năng lượng:

 Nhiệt lượng trao đổi trong thiết bị ngưng tụ,W:

Qng=D.rD = 207 , 96 4186 23 , 17 ( )

3600

095802 ,

0

W

Trong đó: D: khối lượng sản phẩm đỉnh (kg/s)

rD=207,96 kcal/kg: nhiệt hóa hơi của sản phẩm đỉnh, kcal/kg

 Nhiệt lượng do dòng nhập liệu mang vào,W:

Ta có: QF= F.CF.tF= 193 , 63 88 , 3 1104 , 56

3600

572 , 232

Trong đó: F: lưu lượng mol nhập liệu( mol/s)

CF=193,63 J/mol0C: nhiệt dung riêng của nhập liệu tại nhiệt đô nhập liệu

W



Trong đó: W: lưu lượng mol sản phẩm đáy( mol/s)

CW=196,56 J/mol0C: nhiệt dung riêng của sản phẩm đáy tại nhiệt độ sản phẩm đáy

W



Trong đó: D: lưu lượng mol sản phẩm đỉnh( mol/s)

CD=79,66 J/mol0C: nhiệt dung riêng của sản phẩm đỉnh tại nhiệt độ sản phẩm đáy

Trong đó: D: lưu lượng mol sản phẩm đỉnh( mol/s)

CD=79,66 J/mol0C: nhiệt dung riêng của sản phẩm đỉnh tại nhiệt độ sản phẩm đáy

56 , 196 3600

2274 , 230 ) (

Với :tSW :nhiệt độ sôi sản phẩm đáy,0C

 Phương trình cân bằng nhiệt lượng:

Q

W

W II

8.6.1 Cho biết dòng hoàn lưu ảnh hưởng như thế nào đến độ tin khiết của sản phẩm (hiệu suất của quá trình)

- Dòng hoàn lưu làm cho sản phẩm có độ tinh khiết cao hơn và do đó làm tăng hiệu suất, sản phẩm tinh khiết của quá trình

8.6.2 Cho biết vị trí mâm nhập liệu ảnh hưởng như thế nào đến bbooj tinh khiết của sản phẩm (hiệu suất của quá trình)

- Theo lý thuyết mỗi đĩa của tháp là bậc thay đổi nồng độ sản phẩm tinh khiết càng tăng, do đó vị trí mâm nhập liệu ảnh hương quan trọng đến hiệu suất của quá trình