hướng dẫn thí nghiệm quá trình thiết bị tập 3

BÀI 1:THÍ NGHIỆM CƠ HỌC THỦY LỰCI.HÓA CHẤT, DỤNG CỤ, CÁCH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM1.Hóa chất:1.1.Phần 1 : Thí nghiệm ReynoldNước, thuốc tím.1.2.Phần 2 : Dòng chảy qua lỗ2. Dụng cụ 2.1.Phần 1: thí nghiệm Reynold Mô hình thí nghiệm Reynold 2.2.Phần 2 :Dòng chảy qua lỗ Mô hình dòng chảy qua lỗ3.Cách tiến hành thí nghiệm3.1.Phần 1 : thí nghiệm Reynold3.2.Phần 2: dòng chảy qua lỗ

BÀI 1: THÍ NGHIỆM CƠ HỌC THỦY LỰC

I HÓA CHẤT, DỤNG CỤ, CÁCH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

Thời gian đo lần 2, t2= 88 (s)

Thời gian đo lần 3, t3= 89 (s)

Thời gian đo trung bình, ttb= =s)

Lưu lượng dòng chảy Q= = = 5,68.(m3/s)

Thời gian đo lần 1, t1= 56 (s)

Thời gian đo lần 2, t2= 57 (s)

Thời gian đo lần 3, t3= 56 (s)

Thời gian đo trung bình, ttb= = (s)

Lưu lượng dòng chảy Q= = (m3/s)

Tiết diện ống S = = (m2)

Vận tốc dòng chảy W = = (m/s)

Re = =

( Với v = = (m2/s) )

Chảy rối

Thể tích chất lỏng(nước) V=0,5.10-3( m3)

Thời gian đo lần 1, t1= 35 (s)

Thời gian đo lần 2, t2= 35 (s)

Thời gian đo lần 3, t3= 36 (s)

Thời gian đo trung bình, ttb= =(s)

Lưu lượng dòng chảy Q= = (m3/s)

Thời gian đo lần 1, t1= 194 (s)

Thời gian đo lần 2, t2= 194 (s)

Thời gian đo lần 3, t3= 198 (s)

Thời gian đo trung bình, ttb= =s)

Lưu lượng dòng chảy Q= = = 2,56.(m3/s)

Tiết diện ống S = =(m2)

Thời gian đo lần 1, t1= 65 (s)

Thời gian đo lần 2, t2= 69 (s)

Thời gian đo lần 3, t3= 64 (s)

Thời gian đo trung bình, ttb= = (s)

Lưu lượng dòng chảy Q= = (m3/s)

Thời gian đo lần 1, t1= 44 (s)

Thời gian đo lần 2, t2= 41 (s)

Thời gian đo lần 3, t3= 41 (s)

Thời gian đo trung bình, ttb= =(s)

Lưu lượng dòng chảy Q= = (m3/s)

b).Sự chảy qua lỗ khi chất lỏng ổn định

• Các số liệu ban đầu ta thu được là:

Thời gian thực tế đo được là : Ttb = (s)

Kết quả thực tế lớn hơn so với kết quả lý thuyết : Ttb > T

Thời gian lý thuyết để chảy từ H đến H1

T = =

T = 185 (s)

Thời gian thực tế để chảy từ H đến H1 là : Ttb = 98,33 (s)

Kết quả thực tế đo được lớn hơn kết quả lý thuyết: Ttb< T

c)Tính chiều xa của dòng nước :

Chiếu xa x đo được là 79,3 cm

Chiều cao y đo được là 40 cm

Vận tốc của dòng nước khi qua lỗ theo lý thuyết :

W1 = = (m/s)

Chiều xa của dòng nước tính theo chiều cao y:

X = = = 2 = 2 = 92,1(cm)

Chiều xa thực tế của X đo được là 79,3 (cm)

Nhận xét: Chiều xa thực tế thấp hơn so với chiều xa lý thuyết, do sự cản trở của

lỗ khi dòng nước chảy qua, sự sai số và quá trình đo mang tính tương đối.

III TRẢ LỜI CÂU HỎI :

 Mực chất lỏng thay đổi ảnh hưởng đến thí nghiệm Reynold là

- Khi vận tốc nhỏ dòng mực chuyển động như một sợi chỉ xuyên suốt trong ống

vì chất lỏng chuyển động từng lớp song song thì được gọi là chế độ chảy tầng

- Khi tăng vận tốc đến giới hạn nào đó,các lớp chất lỏng bắt đầu có hiện tượng gợn sóng do đó dòng mực cũng bị dao động tương ứng và chế độ này gọi là chảy quá độ

- Tiếp tục tăng vận tốc lưu chất thì các lớp chất lỏng chuyển động theo mọi

phương do đó dòng mực bị hòa trộn hoàn toàn trong lưu chất Trường hợp này goi là chế độ chảy rối

 Các sai số có thể mắc phải trong thí nghiệm Reynolds :

- Sai số về thời gian

- Sai số vì việc quan sát độ cao của mực chất lỏng

 Các sai số có thể mắc phải trong thí nghiện dòng chảy qua lỗ :

- Sai số khi đo các thông số liên quan như mực cao chất lỏng H, H1, đường kính

lỗ d, thời gian T, thể tích V

- Sai số dụng cụ

- Sai số tính toán do làm tròn

Cân chính xác trên cân phân tích 1 mẫu chè khoảng 2gam cho vào túi giấytrên và dùng chỉ buộc lại.

Chuẩn bị mẫu trong thiết bị chưng cất

Đặt bình cầu lên bếp đun, nước chứa ½ bình

Lắp bình chiết khớp với miệng bình đun

Đặt bao giấy vào đáy bình chiết

Lắp ống sinh hàn vào bình chiết

Lắp hệ thống nước làm mát cho ống sinh hàn

Cho nước chảy vào, kiểm tra hoạt động ống sinh hàn

Tiến hành chiết

Sau khi lắp hệ thống bật nguồn điện và đun sôi tiến hành chiết liên tục chođến khi màu của nước nhạt dần và đến trong thì kết thúc quá trình trích ly

II KẾT QUẢ TÍNH TOÁN

Lượng mẫu trước trích ly: m1=2,454 (g)

Lượng mẫu sau trích ly: m2= 1,875 (g)

Lượng cấu tử cần tách: G= m1 – m2 = 2,454-1,875=0,579 (g)

Tỷ lệ cấu tử cần tách:

G2= (G/m1).100==23,6%

III TRẢ LỜI CÂU HỎI.

 Cơ chế của quá trình trích ly rắn-lỏng:

Trích ly là phương pháp dùng một dung môi (đơn hay hỗn hợp) để tách lấy một chất hay một nhóm các chất từ hỗn hợp cần nghiên cứu

Cơ chế

-Dung môi thâm nhập vào mao quản của chất rắn

-Hòa tan hoặc phản ứng hóa học với các cấu tử cấn tách

-Chất hòa tan và dung môi sẽ khuếch tán từ vật rắn vào dung dịch

 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly rắn-lỏng:

- Hình dạng,kích thước,thành phần hóa học chất rắn,cấu trúc bên trong của chất rắn như kích thước,hình dạng,cách sắp xếp của mao quản,…và độ

tan của dung môi.

- Các cấu tử hòa tan không hoàn toàn

- Chất rắn còn tồn tại một số tạp chất cơ học

BÀI 3: CHƯNG LUYỆN

I HÓA CHẤT, DỤNG CỤ, CÁCH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

Hóa chất: cồn 100

Dụng cụ: nhiệt kế, thì kế, rượu kế, lưu lượng kế, bình chứa…

Cách tiến hành thí nghiệm:

Nguyên liệu đầu có nồng độ 10% thể tích Nạp vào nồi đun đáy sao cho

chiều cao mực chất lỏng trong ống đạt 20cm

Bật công tắc nguồn của hệ thống

Chạy hệ thống gia nhiệt đáy tháp

Mở van cho nước vào thiết bị ngưng tụ hồi lưu

Khi nhiệt độ đầu ở đáy tháp đạt trên 1000C dung dịch ở trong bình cầu bắt đầu sôi

Đợi cho sản phẩm đỉnh xuất hiện (khoảng 800C) thì ta mở van hồi lưu sản phẩm đỉnh ( độ mở van khoảng 50%) bắt đầu tính thời gian chưng cất

Khi các thong số ổn định thì tiến hành đo sản phẩm đỉnh, lượng nguyên liệu đầu, nhiệt độ sản phẩm đáy, nhiệt độ đỉnh, đáy , đĩa tiếp liệu và nhiệt độ đầu vào, chiều cao mực chất lỏng trong ống thủy tinh lúc bắt đầu và kết thúc

II KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

III TRẢ LỜI CÂU HỎI.

 Nhiệt độ ảnh hưởng như thế nào đến quá trình chưng cất

-Nếu nhiệt độ chưng cất quá thấp thì không đủ nhiệt độ để bay hơi dẫn đến hiệu suất thấp

-Còn nếu nhiệt độ quá cao thì cả lương dung môi và chất tan sẽ bay hơi hoàn toàn,vậy có nghĩa là ta chỉ làm thay đổi vị trí của dung dịch từ nơi này đến

(%V)

Lượngsảnphẩmđỉnh

D (ml)

Nồngđộsảnphẩmđỉnh

XD

(%V)

Nồngđộsảnphẩmđáy

XD

(%V)

Thờigianchưngcất t(phút)

Chiềucao cộtsảnphẩmđáy

H2(cm)

Nhiệtđộđáytháp

tw(oC)

Nhiệtđộđỉnhtháp

tD

(oC)

nơi khác chứ không làm thay đổi nồng độ của nó ở sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy.Tóm lại mục đích của quá trình chưng cất đã không được thực hiện.

 Phần chưng và phần cất được xác định như sau

Trên thực tế (chỉ có thể xác địng một cách tương đối)

-Phần cất chính là phần sản phẩm ta thực hiện ngưng tụ và thu ở đỉnh tháp

-Phần chưng là phần sản phẩm ta thu ở đáy tháp

Trên sơ đồ

-Ta có thể phân định rõ ràng phần chưng và phần cất thông qua phương trình

đường nồng độ làm việc của đoạn chưng và đoạn luyện

 Áp suất làm việc của hệ thống là bao nhiêu và tại sao biết ?

- Áp suất làm việc của hệ thống là 760mmHg và tương đương 1atm(áp suất khí quyển).Vì ở đây nhiệt độ bay hơi của cả dung môi và chất tan đều không quá cao( 1000C) nên không cần giảm áp suất để làm giảm nhiệt độ sôi của chất tan và dung môi

BÀI 4: THÍ NGHIỆM CÔ ĐẶC

I HÓA CHẤT, DỤNG CỤ, CÁCH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

Hóa chất

Dụng cụ

Cách tiến hành thí nghiệm

II KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Áp suất hơi tồn tại ở nồi 1: P1 = 1.8 atm

Áp suất hơi tồn tại ở nồi 2: P2 = 1.3 atm

Nhiệt độ tại nồi hơi: t0 = 1080C

Nồng độ dung dịch ban đầu: 50 (đường)

Nồng độ dung dịch sau cô đặc: 7,50 (đường)

Lượng nước ngưng thu được: 8 (ml)

Diện tích mặt thoáng: S1 = S2 = 40,6 x 26,8= 1088.08 (cm2)

Chiều cao ban đầu của dung dịch: 20,7 (cm)

Chiều cao còn lại sau khi đưa dung dịch vào nồi cô đặc: 10 (cm)

Lượng dung dịch đưa vào hệ thống dung dịch: 40,6x26,8x12.5 = 13,601 (cm3)

III TRẢ LỜI CÂU HỎI

 Giải thích tại sao nhiệt độ sôi của dung dịch ở 2 nồi khác nhau

Do phương pháp cô đặc xuôi chiều nên nhiệt độ và áp suất của dung dịch giảm từ nồi trước sang nồi sau, nhiệt độ của dung dịch ở nồi cuối cùng sẽ thấp tức là sản phẩm hình thành ở nồi cuối có nhiệt độ sôi thấp

 Hơi thứ của nồi thứ nhất đóng vai trò gì?

Hơi thứ của nồi thứ nhất đóng vai trò làm nguyên liệu để cấp thêm nhiệt lượng cho quá trình

 Tác nhân cấp nhiệt cho buồng đốt của hai nồi là gì? Nhiệt độ bao nhiêu?

Tác nhân cấp nhiệt cho buồng đốt của của 2 nồi là lượng hơi thứ (hơi dung môi bay trong quá trình cô đặc) Nhiệt độ >=

 Cơ chế của quá trình cô đặc?

Nồi 1, dung dịch đun bằng hơi đốt (hơi thứ: hơi thứ của nồi cô đặc trước làm hơi đốt cho nồi sau, làm tăng hiệu số nhiệt độ giữa nhiệt độ của hơi đốt và nhiệt độ sôi trung bình của dung dịch, đồng thời giảm được tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh) của nồi sẽ được đưa sang nồi 2, nồi 2 sang nồi 3 … Hơi thứ của nồi cuối cùng được đưa vào thiết bị ngưng tụ (dung dịch đi từ nồi này sang nồi kia, qua mỗi nồi dung dịch bốc hơi 1 phần dẫn tới nồng độ dung dịch tăng lên)

Điều kiện cần: có sự chênh lệch giữa áp suất(p), nhiệt độ (T) giữa hơi đốt và dung dịch sôi (nghĩa là: áp suất làm việc trong các nồi phải giảm dần vì hơi thứ của nồi trước làm hơi đốt của nồi sau)

Bài 5 : BƠM LY TÂM I/ HÓA CHẤT, DỤNG CỤ, CÁCH TIẾN HÀNH:

+ Chế độ DIRECT: Chờ hệ thống hoạt động ổn định sau khi bật công tắc

bơm sang vị trí DIRECT, điều chỉnh từ từ van chỉnh của hệ thống để thay đổi

trở lực của hệ Ở mỗi vị trí mới, ghi nhận các thông số cần thiết (lưu lượng Q,

trở lực P, công suất tiêu thụ tổng cộng N) hiển thị trên mặt tủ điện vào Bảng 1 của Phụ lục 2.

+ Chế độ thông qua INVERTER: Chờ hệ thống hoạt động ổn định sau

khi bật công tắc bơm sang vị trí INTERVER, mở hoàn toàn van điều chỉnh (vặn

bên trái) hoặc DOWN (giảm – màu vàng bên phải) ở phía dưới đồng hồ

RETURN để điều chỉnh tốc độ quay của bơm Ở mỗi vị trí tương ứng với lưu

lượng thu nhận được trong chế độ trước, ghi nhận các thông số cần thiết (trở lực

P, công suất tiêu thụ tổng hợp N, số vòng quay n) hiển thị trên mặt tủ điện vào

N(W)

n(rpm)

U(V)

I

n(rpm)

N(W)

Đồ thị đặc tuyến Q=f(P) ở chế độ DIRECT

Đồ thị đặc tuyến N=f(Q) ở chế độ DIRECT

Đồ thị đặc tuyến Q=f(n) ở chế độ INVERTER

Đồ thị đặc tuyến N=f(Q) ở chế độ INVERTER

Đồ thị 3: đặc tuyến của 2 chế độ DIRECT và INVERTER

III TRẢ LỜI CÂU HỎI

 Các thông số cơ bản của bơm

- Cột áp H

- Năng suất(Lưu lượng lưu chất) Q

- Công suất tiêu thụ N

- Hiệu suất η

- Vòng quay của rotor n

 Các chi tiết cơ bản của bơm ly tâm

 Nguyên lí làm việc của bơm li tâm

-Chất lỏng được hút vào tâm guồng theo phương thẳng góc, rồi vào rãnh giữa

các guồng và chuyển động cùng guồng

-Dưới tác dụng của lực li tâm,chất lỏng được nhận thêm năng lượng,tăng áp suất

và văng ra khỏi guồng theo thân bơm(phần rỗng giữa vỏ và cánh guồng) rồi vào ống đẩy theo phương tiếp tuyến

-Khi đó ở tâm guồng sẽ tạo nên vùng áp suất thấp và chất lỏng theo đường hút

sẽ vào tâm guồng

 Phương trình Euler:viết công thức ,nêu rõ đại lượng và đơn vị

HLT= =

Trong đó:

u1,u2 :vận tốc dòng lưu chất khi đi vào và đi ra cánh guồng

C1,C2: vận tốc tuyệt đối của lưu chất đi vào và đi ra cánh guồng

α1,α2 :góc vào và góc ra của lưu chất(góc giữa u và C)

C1u,C2u :vận tốc tiếp tuyến (hình chiếu của C trên u)

w1,w2 :vận tốc tương đối của chất lỏng đi vào cửa hút và đi ra cửa đẩy

 Thế nào là hiện tượng xâm thực, cách nhận biết

- Xâm thực là hiện tượng :Nếu trên đường ống hút của bơm tại một vị trí nào đó

mà áp suất của chất lỏng nhỏ hơn áp suất hơi bão hòa của chất lỏng ứng với nhiệtđộ cho trước khi đó chất lỏng bị hóa hơi tạo thành các bọt khí hòa tan vào chất lỏng cùng đi ra ngoài

- Khí và hơi này đi đến cửa cánh guồng có áp suất lớn sẽ ngưng tụ,phá vỡ các túikhí tạo thành những khoảng trống,chất lỏng dồn về gây va đậo thủy lực làn hỏngbơm

 Cách xây dựng đường đặc tuyến của bơm ly tâm

-Theo lí thuyết Q, H, N và n được ghi trên thân bơm ứng với ηmax

-Trên thực tế Q, H thay đổi→ N, η, n thay đổi

- Thực nghiệm:Thay đổi độ mở của van chắn trên đường ống đẩy,ghi nhận sự thay đổi Q,H,N và tính η tương ứng với từng n.Đường cong đặc tuyến của bơm:

đồ thị biểu diễn các mối quan hệ Q-N, Q-H, Q-η

- Đường đặc tuyến chung :gồm các đường cong Q-H ứng với n khác nhau và cácđường η=const của các đường Q-H

 Ưu điểm,nhược điểm của bơm ly tâm

- Ưu diểm:

+Tạo được lưu lượng đều,đáp ứng yêu cầu kĩ thuật

+Số vòng quay lớn,có thể truyền động trực tiếp từ động cơ điện

+Cấu tạo đơn giản,gọn,chiếm ít diện tích xây dựng mà không cần kết cấu nền móng vững chắc→giá thành chế tạo, lắp đặt và vận hành thấp

+Có thể dùng để bơm chất lỏng bẩn (khe hở giữa cánh guồng và thân bơm tươngđối lớn và không có van- bộ phận dễ bi hỏng và tắc do gây bẩn gây ra)

+Có năng suất lớn và áp suất tương đối nhỏ nên phù hợp với phần lớn các quá trình

- Nhược điểm:

+Hiệu suất thấp hơn bơm pittong từ 10-15%

+Khả năng tự hút kém nên trước khi bơm phải mồi đầy chất lỏng cho bơm hay ống hút khi bơm dặt cao hơn bể chứa

+Khi tăng áp suất thì năng suất giảm mạnh so với thiết kế→hiệu suất giảm

Bài 6: SẤY ĐỐI LƯU Vật liệu sấy: Giấy lọc

Chế độ sấy I

- Nhiệt độ sấy: 550C

- Tốc độ quạt cấp: Thấp

- Khối lượng khung đỡ: G’=1091,5g

- Khối lượng vậy liệu khô: G0= 32,6g

- Khối lượng vật liệu ẩm: G1= G – G’=1208,3 – 1091,5= 116,8 g

Chế độ sấy II

- Nhiệt độ sấy: 650C

- Tốc độ quạt cấp: Cao

- Khối lượng khung đỡ: G’=1091,5g

- Khối lượng vậy liệu khô: G0= 32,6 g

- Khối lượng vật liệu ẩm: G1= G – G’=1208,3 – 1091,5= 116,8 g

Bảng 1 : Số liệu thô

Chế độ sấy I

Thời gian

(phút)

Khối lượng G (g)

T o ( o C)

H o (%)

T 11 ( o C )

H 11 (%

)

T 12 ( o C )

T 0 ( 0 C)

H 0 (%)

T 11 ( 0 C)

H 11 (%)

T 12 ( 0 C)

T 2 ( 0 C)

gian sấy

Δt (h)

Khối lượng vật liệu ẩm G 1 (g)

Độ ẩm tương đối của vật liệu

gian sấy

Δt (h)

Khối lượng vật liệu ẩm G 1 (g)

Độ ẩm tương đối của vật liệu U(%)

Độ ẩm tuyệt đối của vật liệu U

Đường cong sấy ở chế độ II