hướng dẫn thí nghiệm quá trình thiết bị tập 2

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

1. Hóa chất:

1.1.Phần 1 : Thí nghiệm Reynold Nước, thuốc tím

II KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Phần 1: thí nghiệm Reynold

Lưu lượng tăng dần

Chảy tầng

Thể tích chất lỏng(nước) V=50.10-3( m3)

Thời gian đo lần 1, t1= 119 (s)

Thời gian đo lần 2, t2= 121 (s)

Thời gian đo lần 3, t3= 125 (s)

Thời gian đo trung bình, ttb= = =122,3(s)

Lưu lượng dòng chảy Q= = = 4,09.10-4 (m3/s)

Thời gian đo lần 1, t1= 65 (s)

Thời gian đo lần 2, t2= 66 (s)

Thời gian đo lần 3, t3= 66 (s)

Thời gian đo trung bình, ttb= = =65.7 (s)

Lưu lượng dòng chảy Q= = = 7,61.10-4 (m3/s)

Thời gian đo lần 1, t1= 52 (s)

Thời gian đo lần 2, t2= 52 (s)

Thời gian đo lần 3, t3= 53 (s)

Thời gian đo trung bình, ttb= = = 52,3 (s)

Lưu lượng dòng chảy Q= = = 9,56.10-4 (m3/s)

Thời gian đo lần 1, t1= 87 (s)

Thời gian đo lần 2, t2= 89 (s)

Thời gian đo lần 3, t3= 89 (s)

Thời gian đo trung bình, ttb= = = 88,3 (s)

Lưu lượng dòng chảy Q= = = 5,663.10-4 (m3/s)

Thời gian đo lần 1, t1= 65 (s)

Thời gian đo lần 2, t2= 65 (s)

Thời gian đo lần 3, t3= 66 (s)

Thời gian đo trung bình, ttb= = =65.3 (s)

Lưu lượng dòng chảy Q= = = 7,657.10-4 (m3/s)

Tiết diện ống S = = = 3,46.10-4 (m2)

Thời gian đo lần 1, t1= 52 (s)

Thời gian đo lần 2, t2= 51 (s)

Thời gian đo lần 3, t3= 51 (s)

Thời gian đo trung bình, ttb= = = 51,3 (s)

Lưu lượng dòng chảy Q= = = 9,747.10-4 (m3/s)

độ dòng chảy chưa thật chính xác hoặc 1 phần khách quan nữa cũng là

do thiết bị tiến hành thí nghiệm.vv…nên dẫn đến sai số khi tính toán.Phần 2: Dòng chảy qua lỗ

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

Vận tốc dòng chảy qua lỗ theo thực nghiệm:

W = = = 5,094 (m/s)Vận tốc theo lí thuyết:

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

Thời gian mực chất lỏng chảy từ vị trí H tới H1

bể thì rất lâu mà hầu như là chỉ nhỏ giọt nên thời gian chúng ta chờ đểlượng nước này chảy hết thì nó sẽ lâu hơn ma trong tính toán lí thuyếtthi lưu lượng chay lúc nào cũng ổn định hết nên thời gian chảy sẽ nhanhhơn

c) Tính chiều xa của dòng nước

Chiều cao thực tế của ngon nước là: 41,6 cm

Chiều xa thực tế của ngọn nước là: 74,5 cm

Tính toán lí thuyết:

X(cm

)

8,5

14,3

20,4

26,5

32,5

38,3

44,4

1,6 3 4,7 7,3 9,9 13,

1

16,5

20,8

24,9

Thay y= 41,6 vào phương trình y= 0,006x2+ 0,016x+ 0,069

ta được chiều xa của ngọn nước tinh theo lí thuyết là 81,9(cm)

Nhận xét: so sánh với kết quả thực tế thì kết quả lí thuyết là (81,9cm)không lớn hơn nhiều so với kết quả thực tế (74,5 cm) nên trong nhiềutrường hợp ta có thể áp dụng phương pháp này để tính chiều xa trongthực tế mà sai số thi không đáng kể

1050C, đến khối lượng không đổi, để nguội trong bình hút ẩm,cân bao giấy Ghi nhận sợi chỉ và bao giấy đã sấy khô hoàntoàn.

Cân chính xác trên cân phân tích 1 mẫu chè khoảng 2gam chovào túi giấy trên và dùng chỉ buộc lại

3.2. Chuẩn bị mẫu trong thiết bị Soxhlet

Đặt bình đun lên bếp đun bình cầu, nước chứa ½ bìnhLắp bình chiết khớp với miệng bình đun

Đặt bao giấy vào đáy bình chiếtLắp ống sinh hàn vào bình chiếtĐặt phễu thủy tinh lên miệng ống sinh hànLắp hệ thống nước làm mát cho ống sinh hànCho nước chảy vào, kiểm tra hoạt động ống sinh hàn

3.3. Tiến hành chiết

Sau khi lắp hệ thống bật nguồn điện và đun sôi tiến hành chiếtliên tục cho đến khi màu của nước nhạt dần và đến trong thìkết thúc quá trình trích ly

II. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN

Lượng mẫu trước trích ly: m1= 2,075 (g)Lượng mẫu sau trích ly: m2= 1,476 (g)Lượng cấu tử cần tách: G= m1 – m2 =2,075 – 1,476= 0,599(g)

Tỷ lệ cấu tử cần tách:

G2= (G/m1).100%=(0,599/2,075).100%= 28,867%

III. TRẢ LỜI CÂU HỎI

1. Cơ chế quá trình trích ly rắn lỏng

Giai đoạn 1: là giai đoạn trộn lẫn hai pha vào với nhau để tạo sự

tiếp xúc pha tốt cho dung chất truyền từ hỗn hợp đầu vào dung môi.Nếu thời gian tiếp xúc pha đủ thì quá trình truyền vật chất xảy racho đến khi đạt cân bắng giữa hai pha

Giai đoạn kế tiếp: là giai đoạn tách pha, hai pha tách ra dễ dàng

hay không tùy thuộc vào sự sai biệt khối lượng riêng giữa hai pha.Một pha gồm pha trích chủ yếu là dung môi và môi chất, một phagọi là pha rafinat gồm chủ yếu là phần còn lại của hỗn hợp ban đầu

Thường thì các cấu tử trong hỗn hợp và dung môi đều ít nhiều cótan lẫn vào nhau vì thế trong pha đều có sự hiện diện của cả ba pha.

2. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình trích ly

Khả năng khuếch tán, diện tích bề mặt tiếp xúc, tính chất vật liệu,nhiệt độ

BÀI 3:CHƯNG LUYỆN

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

- 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 tinhlúc bắt đầu và kết thúc.

II. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Thời gianchưng cấtt(phút)

Nhiệt độđỉnh tháp

tD(0C)

Lưu lượngsản phẩmđỉnh D (ml)

Nồng độ sảnphẩm đỉnh

xD(%V)

Nhiệt độđáy tháp

Biểu đồ thể hiện thời gian chưng cất theo nhiệt độ đỉnh

Biểu đồ thể hiện thời gian theo thể tích

Biểu đồ thể hiện thời gian theo độ rượu

III. TRẢ LỜI CÂU HỎI

1. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình chưng cất

- Chưng cất là phương pháp tách dùng nhiệt để tách hỗn hợp đồng thể(dung dịch) của các chất lỏng khác nhau dựa vào độ bay hơi củachúng ( hay nhiệt độ sôi khác nhau ở cùng áp suất)

- Do các chất lỏng có áp suất hơi khác nhau tại cùng một nhiệt độ nênquá trình chưng cất dựa trên nhiệt độ sôi khác nhau của các chất lỏngtham gia Vì có áp suất hơi khác nhau nên khi đưa năng lượng vào hệthống, chất có áp suất hơi cao hơn (hay nhiệt độ sôi thấp hơn) bốchơi nhiều hơn các chất khác, vì thế mà trong quá trình chưng cất,nồng độ chất có nhiệt độ sôi thấp hơn trong phần cất cao hơn là ởtrong hỗn hợp ban đầu

- Chưng cất là quá trình trong đó cả dung môi và chất tan đều bay hơi,khác với cô đặc, là quá trình trong đó chỉ có dung môi bay hơi

- Khi chưng cất ta thu được nhiều cấu tử và thường thì bao nhiêu cấu

tử sẽ thu được bấy nhiêu sản phẩm Nếu xét hệ đơn giản chỉ có 2 hệcấu tử thì ta thu được 2 sản phẩm: sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm gồmcấu tử có độ bay hơi lớn (nhiệt độ sôi nhỏ), sản phẩm đáy chủ yếugồm cấu tử có độ bay hơi bé (nhiệt độ sôi lớn) Ví dụ, đối với hệnước – acid acetic sản phẩm đỉnh là nước, sản phẩm đáy chủ yếugồm acid acetic và một ít nước

yn+1 = xn +

- Đây là phương trình đường thẳng trên tọa độ xy, liên hệ giữa nồng

độ của hai pha vào và ra mâm thứ n bất kỳ có hệ số góc là L/G = R/(R+1) và tung độ góc là xD/(R+1) Khi xn=xD thì yn+1=xD cho thấyđường thẳng đi qua điểm D(x = y =xD) nằm trên đường 450 Điểmnày và tung độ góc giúp ta xác định dễ dàng đường làm việc phầncất

Phần chưng:

- Hơi rời nồi đun cân bằng với sản phẩm đáy

- Xét mâm lý thuyết thứ m trong phần chưng, suất lượng pha lỏng vàpha hơi không đổi khi đi qua mỗi mâm nhưng không nhất thiết phảibằng với L, G trong phần cất.Cân bằng vật chất tổng cộng:

= +WVới cấu tử A: xm = ym+1 + Wxw

Từ đó rút ra đường phương trình làm việc cho phần chưng:

ym+1 = xm - xw

ym+1 = xm - xw

- Đây là phương trình đường thẳng có hệ số góc bằng /=/(–W) và khi

xm=xw thì ym+1=xw nên đường thẳng đi qua điểm W(x=y=xw) trênđường 450.Nếu pha hơi rời nồi đun ở trạng thái cân bằng với dòngsản phẩm đáy thì bậc thang cuối cùng biểu diễn nồi đun

3. Mô tả sơ đồ hệ thống chưng cất

Nguyên liệu ban đầu được đưa vào một vị trí thích hợp trên tháp.Phần trên vị trí nhập liệu gọi là phần cất, phần dưới gọi là phầnchưng Pha lỏng chuyển động trong phần cất từ trên xuống do dònghoàn lưu từ đỉnh tháp Dòng hoàn lưu và dòng sản phẩm đỉnh là dopha hơi ở đỉnh ngưng tụ lại chứa nhiều cấu tử dễ bay hơi Pha lỏngchuyển động trong pha hơi càng xuống dưới càng giảm nồng độ, cấu

tử bay hơi vì đã bị pha hơi tạo nên từ nồi đun lôi cuốn cấu tử dễ bayhơi Chất lỏng lấy ra từ nồi đun gọi là sản phẩm đáy chứa nhiêù cấu

tử khó bay hơi Bên trong tháp pha lỏng và pha hơi luôn luôn ở nhiệt

độ sôi và nhiệt độ ngưng tụ do có nhiệt độ cao nhất là tại đáy và thấpnhất là tại đỉnh

Độ tinh khiết sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy tùy thuộc vào tỉ sốlỏng/khí đi trong tháp vá số mâm lý thuyết của tháp

Bài 5 : BƠM LY TÂM

N(W)

N(rpm)

U(V)

I(A) Cos µ

n(rpm)

2.SỐ LIỆU ĐÃ XỬ LÝ

3 ĐỒ THỊ

Đồ thị 1a: đặc tuyến Q=f(P) ở chế độ DIRECT

Đồ thị 2a: đặc tuyến N=f(Q) ở chế độ DIRECT

lưu lương bơm (m3/s)

hiệu suất bơm

cột áp làm việc ( ) là tổng của độ chênh cao trình bên đẩy và bên hút và cột áptổn thất qua dẩn truyền trong đường ống tính bằng mét Công suất thường dùng(103 W, kW) hoặc mã lực(hp = kW*0.736)

4. TRẢ LỜI CÂU HỎI

1) Các thông số cơ bản về bơm ly tâm

A.Lưu lượng Q: Lưu lượng là thể tích khối chất lỏng được máy bơm bơm lên

trong một đơn vị thời gian Q ( l/s, m3/s, m3/ h ) Thể tích có thể là m3 hoặc lit,còn thời gian có thể tính là giây -thường đối với máy bơm lớn, hoặc giờ –thường dùng đối đối với máy bơm nhỏ hoặc thường dùng lưu lượng cho toàntrạm

B Cột áp H: Cột áp là công việc được thực hiện trong một đơn vị trọng lượngnước đi qua phía bên hút nước đế bên thoát nước H tính bằng foot, m psig,kg/cm², …

C Công suất N: Trên nhãn hiệu máy bơm thường ghi công suất trục máy bơm.

Đó là công suất động cơ truyền cho trục của máy bơm N tính bằng Kw, Hp…

D Nhiệt độ T: Nhiệt độ của chất lỏng hút và môi trường xung quanh T tính

bằng °C, °F

E Môi trường chất lỏng: Môi trường chất lỏng quan hệ với trọng lượng riêng

(SG), độ nhớt, MOC và kiểu bơm

2 Các chi tiết cơ bản của bơm ly tâm

Đầu hút, đầu đẩy, cánh guồng, trục quay, ổ bi, vỏ.

3.Nguyên lý làm việc của bơm ly tâm

• Chất lỏng được hút vào tâm guồng theo phương thẳng góc, rồi vào rảnh giữa các guồng và chuyển động cùng guồng

• Dưới tác dụng của lực ly tâm, chất lỏng được nhận thêm năng lượng , tăng năng 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 chât lỏng theo đường hút sẽ vào tâm guồng

4.Ưu nhược điểm của bơm ly tâm

a. Ưu điểm

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

- Số vòng quay lớn, có thể truyền động trực tiếp cho động cơ điện

- Cấu tạo đơn giản, gọn, chiếm ít diện tích xây dựng mà khôngcần kết cấu nền móng vững chắc, giá thành chế tạo, lắp đặt vàvận hành thấp

- Có thể dùng bơm chất lỏng bẩn (khe hở giữa cánh guồng và thânbơm tương đối lớn và không có van – bộ phận dễ hư hỏng và tắt

do bẩn gây ra)

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

b. Nhược điểm

- Hiệu suất thấp hơn bơm pittong từ 10 đến 15%.

- Khả năng tự hút kém nên trước khi bơm phải mồi đầy chất lỏngcho bơm hay ống hút khi bơm đặt cao hơn bể chứa

- Khi tăng áp suất thì năng suất giảm mạnh so với thiết kế nênhiệu suất giảm

1. Hiện tượng xâm thực, cách nhận biết, tác hại và cách khắcphục trong bơm ly tâm

a. Hiện tượng xâm thực

- Các máy thủy lực với các chất lỏng như nước, dầu nên các tínhchất lý hóa, chất lỏng có ảnh hưởng nhất định đến các thông sốlàm việc của máy Một trong những ảnh hưởng quan trọng làviệc bốc hơi của chật lỏng gây nên hiện tượng xâm thực

b. Dấu hiệu nhận biết

- Khi xảy ra hiện tượng xâm thực trong bơm ly tâm thường có tiếng ồn

và tiếng kêu lách tách ở phía trong, gây ra rung động bơm

- Khi xảy ra hiện tượng xâm thực dữ dội sẽ làm giảm cột áp và hiệusuất của bơm Để phòng ngừa sự sụt cột áp do hiện tượng xâm thựctrong bơm ly tâm gây ra thì bơm cần có một lượng dự trữ cột áp Dh

c. Tác hại: giảm lưu lượng, giảm cột áp công suất và hiệu suất, hư hỏngđộng cơ

d. Cách phòng tránh

NPSHa (khả năng hút trạm) - là khả năng hút của hệ thống máy bơm

và ống hút, được xác định trong quá trình thiết kế, xây dựng trạmbơm hay qua thử nghiệm đường ống thực tế Ví dụ: Nếu bơm hút

chất lỏng từ một bình chứa kín có áp, ta có thể tăng lượng chất lỏngtrong bình hoặc tăng áp suất trên bề mặt chất lỏng.

chúng ta cũng có thể tăng NPSHa bằng cách giảm nhiệt độ làm việccủa chất lỏng Khi nhiệt độ làm việc giảm, áp suất bốc hơi chất lỏnggiảm dẫn tới độ chênh lệch giữa áp suất bốc hơi và áp suất cửa vàotăng tức là NPSHa tăng

tăng lên Có nhiều cách giảm tổn thất đường ống: tăng đườg kínhống hút, giảm số lượng cút, giảm chiều dài ống hút

- Để nâng cao chất lượng chống xâm thực nhằm nâng cao chiều caohút của bơm cần phải thực hiện các yêu cầu sau: Các mép cánh dẫn ởlối vào phải vê tròn và dát mỏng, phần lối dẫn vào bánh công tácphải được làm nhẵn bóng và có hình dạng thích hợp

- Hơn thế nữa để tránh tình hiện tượng xâm thực trong bơm lytâm phải tính toán lựa chọn máy bơm cho phù hợp với lượng nướcyêu cầu cần thoát của mỏ Khi chiều cao hình học thoát nước nhỏ thìkhông nên chọn máy bơm có cột áp quá lớn Khi vận hành máy bơmthoát nước mỏ phải hết sức chú ý đến sự thay đổi mực nước trong bểhút Nếu cần thiết có thể đặt các rơle mực nước để điều khiển sự làmviệc của máy bơm

2. Các giả thuyết phương trình Euler

- Số cánh hướng dòng trong bánh guồng là vô tận và có chiều dàykhông đáng kể

- Lưu chất chuyển động trong bánh guồng không bị tổn thất, không có

ma sát và không bị nén

- Sự chuyển động của lưu chất trong bơm: chuyển động dọc theo rãnh

từ tâm ra ngoài bánh guồng theo phương bán kính và quay cùngguồng cánh

- Năng lượng của cánh guồng truyền cho lưu chất khi chuyển động từcửa vào đến cửa ra bằng năng lượng momen xung lực

3. Phương trình Euler

HLT = =

Bài 6: SẤY ĐỐI LƯU

I.KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Vật liệu sấy: giấy lọc thấm nước

Chế độ sấy 1: Hight

- Nhiệt độ sấy 450C

- Tốc độ quạt cấp: Cao

- Tách ẩm: Có

- Khối lượng khung đỡ: G’= 1087 (g)

- Khối lượng vật liệu khô: G0= 36,2 (g)

- Khối lượng vật liệu ẩm: G1= G – G’= 1200,5-1087 = 113,5(g)

Vật liệu sấy: giấy lọc thấm nước

Chế độ sấy 1: Low

- Nhiệt độ sấy 450C

- Tốc độ quạt cấp: Thấp

- Tách ẩm: Có

- Khối lượng khung đỡ: G’= 1087 (g)

- Khối lượng vật liệu khô: G0= 34,2 (g)

- Khối lượng vật liệu ẩm: G1= G – G’= 1206,6-1087 = 119,6(g)

Khối lượngvậy liệu ẩmG1(kg)

Độ ẩm tươngđối của vậtliệu U (%)

Độ ẩm tuyệtđối của vậtliệu Uk (%)

Chế độ sấy 2Thời gian sấy

Δτ(h)

Khối lượngvậy liệu ẩmG1(kg)

Độ ẩm tươngđối của vậtliệu U (%)

Độ ẩm tuyệtđối của vậtliệu Uk (%)

II.TRẢ LỜI CÂU HỎI

1. Định nghĩa sấy và sấy đối lưu

- Sấy là quá trình tách ẩm (chủ yếu là nước và hơi nước) ra khỏi VLS để thải vào môi trường Nhiệt được cung cấp cho vật liệu ẩm bằng dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ hoặc năng lượng điện trường có tần số cao Ẩm trong VLS nhận được năng lượng theo các phương thức kể trên tách khỏi vật liệu và

dịch chuyển từ trong lòng vật liệu ra ngoài bề mặt, từ bề mặt vào môi trường xung quanh.

- Phương pháp sấy đối lưu: nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là nhiệt từ tác nhân sấy đến vật liệu bằng cách truyền nhiệt đối lưu

2. Thế nào là truyền nhiệt bằng phương pháp đối lưu

- Là quá trình trao đổi nhiệt được thực hiện nhờ sự chuyển động của chất lỏng hay chất khí giữa các vùng các nhiệt độ khác nhau hoặc sự truyền nhiệt từ một hệ rắn sang hệ lỏng hoặc khí và ngược lại

3. Kể tên các phương pháp sấy đã học? Dựa vào yếu tố nào mà phân loại được các phương pháp sấy?

- Dựa vào phương pháp tạo ra động lực hocjcuar quá trình sấy

4. Các quá trình xảy ra khi sấy vật liệu?

• Truyền nhiệt cho vật liệu

• Dẫn ẩm trong lòng vật liệu

• Chuyển pha

• Tách ẩm vào môi trường xung quanh

5. Quá trihf sấy có mấy giai đoạn ? đặc trưng của từng giai đoạn

• Giai đoạn đung nóng vật liệu

• Giai đoạn sấy đẳng tốc

• Giai đoạn giảm tốc

6. Nêu mục đích bài thí nghiệm ? ý nghĩa khảo sát vấn đề trong mục đích

• Xây dựng đương cong sấy và đường cong tốc độ sấy