báo cáo kết quả thí nghiệm quá trình thiết bị có đán án

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. 1.2.Phần 2 : Dòng chảy qua lỗ 2. 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 lỗ 3. Cách tiến hành thí nghiệm 3.1.Phần 1 : thí nghiệm Reynold 3.2.Phần 2: dòng chảy qua lỗ II. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM a) Thí nghiệm Reynold đối với ống thẳng. Tiết diện ống S = = = 2,835.104 (m2) Ta chọn độ nhớt và khối lượng riêng của nước ở 250C, áp suất 1 atm, tra sổ tay QTTB ta có: =0,894.103 (Kg.m1.s1) và =997,048(Kgm3) Ta có: v = = = 8,966.107 (m2s) . Lưu lượng tăng dần Chảy tầng Thể tích chất lỏng(nước) V=0,3.103( m3) Thời gian đo lần 1, t1= 68 (s) Thời gian đo lần 2, t2= 69 (s) Thời gian đo lần 3, t3= 70 (s) Thời gian đo trung bình, ttb= = = 69(s)

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

a) Thí nghiệm Reynold đối với ống thẳng

Thời gian đo lần 3, t3= 70 (s)

Lưu lượng dòng chảy Q= = = 4,348.10-6 (m3/s)

Chảy quá độ

Thời gian đo lần 3, t3= 54 (s)

Chảy rối

Thời gian đo lần 3, t3= 74 (s)

Chảy quá độ

Thời gian đo lần 3, t3= 56 (s)

Chảy rối

Nhận xét: các giá trị Reynold đo được ở thực nghiệm gồm chế độ chảy tầng và chảy rối lần lượt là 317,867 và 2945,572 vớilưu lượng tăng dần), (hoặc chế độ chảy tầng và chảy rối lần lượt là 296,676 và 2182,69 với lưu lượng tăng dần) thì chỉ có giá trị

Reynold ở chế độ chảy tầng là thỏa mãn với giá trị Reynold đưa

ra la Re < 2300 còn ở chế độ chảy rối thì giá trị Re > 10000 thi không thỏa mãn Nguyên nhân có thể là trong quá trình thí nghiệm thì thao tác điểu chỉnh dòng chảy để xác định các chế độ chảy là chưa chính xác xảy ra sai số hoặc cũng do việc canh chỉnh thời gian để xác định chế độ dòng chảy chưa thật chính xác hoặc 1 phần khách quan nữa cũng là do thiết bị tiến hành thí nghiệm.Đồng thời khoảng cách giao động của từng chế độ khá cao lên khó để chọn mức chuẩn chính xác vv…nên dẫn đến sai số khi tính toán

b) Dòng chảy trong đường gấp khúc

Dòng chảy ở đoạn ống gấp khúc ở trạng thái chảy tầng thì dòng chảy sau đoạn gấp khúc vẫn ở trạng thái chảy tầng Vì dòng chảy chế độ chảy tầng với vận tốc tương đối nhỏ, lên trở lực qua đường gấp khúc nhỏ lên ảnh hường không lớn so với định hướng dòng chảy tầng (vẫn nằm trong khoảng của dòng chảy tầng)

c) Dòng chảy trong ống có đường kính khác nhau

Đoạn đầu tiên của đường ống nước ở chế độ chảy tầng khi chảy qua đường ống có kích thước nhỏ hơn thì dòng chảy vẫn ở chế độ chảy tầng Vì chúng ta có thể biết dòng chảy đang chảy ở ống có đường kính lớn sang đường kình nhỏ hơn thì vận tốc dòng chảy tăng đồng thời trở lực qua đường gấp khúc cũng tăng cho lên vận tốc của dòng chảy không tăng đáng kể (vẫn nằm trong khoảng của chế độ giao động chảy tầng)

Ta thấy kết quả thực nghiệm có vận tốc dòng chảy nhỏ hơn giá trị

lí thuyết tới 1,3 lần nguyên nhân la do áp suất tác động nên khi

mực chất lỏng thay đổi thì nó cũng ảnh hưởng tới vận tốc dòng

chảy, mực chất lỏng càng lớn thì vận tôc dòng chảy càng mạnh

và ngược lại

b).Sự chảy qua lỗ khi chất lỏng thay đổi

Các số liệu ban đầu ta thu được là:

bể thì quá trình mà để nước chảy hết khỏi bể thì rất lâu mà hầu như là chỉ nhỏ giọt nên thời gian chúng ta chờ để lượng nước này chảy hết thì nó sẽ lâu hơn mà trong tính toán lí thuyết thi lưu lượng chay lúc nào cũng ổn định hết nên thời gian chảy sẽ nhanh hơn

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:

Thay y= 41,6 vào phương trình y= 0,4711x- 2,7771

ta được chiều xa của ngọn nước tinh theo lí thuyết là 94,2(cm)

Nhận xét: so sánh với kết quả thực tế thì kết quả lí thuyết là (94,2cm) không lớn hơn nhiều so với kết quả thực tế (74,5 cm) nên trong nhiều trường hợp ta có thể áp dụng phương pháp này

để tính chiều xa trong thực tế mà sai số thi không đáng kể

III TRẢ LỜI CÂU HỎI :

v 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

v 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

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

kính lỗ d, thời gian T, thể tích V

- Sai số dụng cụ

- Sai số tính toán do làm tròn

lượng không đổi, để nguội trong bình hút ẩm Cắt 1 mảnh giấy lọc kích

đổi, để nguội trong bình hút ẩm, cân bao giấy Ghi nhận sợi chỉ và bao giấy đã sấy khô hoàn toàn

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

3.2 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

3.3 Tiến hành chiết

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

II KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

III KẾT QUẢ TÍNH TOÁN

Tỷ lệ cấu tử cần tách:

49 2

818 0 100

1

ø

ö ç

æ

m G

VI TRẢ LỜI CÂU HỎI

v 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

v 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

- Nhiệt độ, áp suất,…

BÀI 3: CHƯNG LUYỆN

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

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

bắt đầu sôi

C) 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

Lượng sản phẩm

Nồng

độ sản

Nồng

đô sản

Thời gian chưng

Chiều cao cột

Nhiệt

độ đáy

Nhiệt

độ đỉnh

tw(0C)

Nhiệt

độ hỗn hợp đầu vào tháp

tF (0C)

Nhiệt

độ sản phẩm đỉnh hồi lưu

tp (0C)

Nồng

độ sản phẩm đỉnh

Xp (phần mol)

Nồng

độ sản phẩm đáy

(phần mol)

Nồng độ nhập liệu

(phần mol)

Chiều cao mực chất lỏng lúc đầu

hF(m)

Chiều cao mực chất lỏng lúc sau

(m)

Lượng sản phẩm đỉnh

Vp (ml)

phẩm đỉnh

(%V)

phẩm đáy

(%V)

cất t (phút)

sản phẩm đáy

tháp

tW (0C)

tháp

tD(0C)

III TRẢ LỜI CÂU HỎI

v 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 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

v 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

v 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

C) 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

dd cm)

S c (mức

dd cm)

x đ (% kl)

x c (% kl)

T ( 0 C)

P ck (atm)

P hơi (atm)

W nước

ngưng

(lít)

Nạp liệu lần 1 18.6 5.7 6 0 7 0 64 0.68 1 0.96 III KẾT QUẢ TÍNH TOÁN

a Cân bằng vật chất (Nồi 2)

S đ = 40.26,5.18,6 = 0.020m 3

S c = 40.26,5.5,7 = 0.006 m 3

) / ( 08 0 60

30

70 1027 10 006 0 02 0 10

) (

s kg S

= D

´

´ -

=

t

r

) / ( 0114 0 7

6 1 08 0

x

x G

è

æ -

´

=

b Cân bằng năng lượng (Nồi 2)

Phương trình cân bằng nhiệt lượng

D1.I1+ Gđ.Cđ.tđ = W1.i1 + G1.C1.ts1 + D1.θ1.Cn1 + Qml + Qcd1 (1)

D1.I1 = W1.i1 + D1.Cn1. θ1 (*)

) / (

01

.

0

30 1 211

2613 01 0 588

.

2678

1

1 1

s kg

D

D D

=

Þ

´

´ +

) 1 30 01 0 64 16 1 08 0 ( ) 30 26 1 08 0 588 2678 01

( )

( 95

.

0

1

1 1 1 1 1 1 1

1 1

s kg

i

C D t C G t

C G I D

=

´

´ +

´

´ -

´

´ +

´

=

+ -

+

W lượng hơi thứ

VI TRẢ LỜI CÂU HỎI

v 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

v 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

v 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 đốt Nhiệt

v 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:

lưu lượng xuống khoảng 1lít/phút để tiết kiệm nước

- Tiến hành thí nghiệm:

+ 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

sau khi bật công tắc bơm sang vị trí INTERVER, mở hoàn toàn van điều chỉnh (vặn ngược chiều kim đồng hồ khi nhìn từ trên xuống) Ấn nút UP (tăng – màu vàng 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 Bảng 1 của Phụ lục 2

II KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM:

Chế độ DIRECT

Q

(lpm)

P (bar)

N (KW)

n (rpm)

U (V)

I (A)

Cos

n (rpm)

N (W)

Đồ thị 2a: đặc tuyến Q=f(n) ở chế độ INVERTER

Đồ thị 2b: đặc tuyến N=f(Q) ở chế độ INVERTER

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

hiệu suất bơm

áp tổn thất qua dẩn truyền trong đường ống tính bằng mét Công suất thường

IV 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 toàn trạm

B Cột áp H: Cột áp là công việc được thực hiện trong một đơn vị trọng

lượng nước 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 không cần kết

cấu nền móng vững chắc, giá thành chế tạo, lắp đặt và vận hành thấp

- Có thể dùng bơm chất lỏng bẩn (khe hở giữa cánh guồng và thân bơm

tương đối lớn và không có van – bộ phận dễ hư hỏng và tắt do bẩn gây

- Khả năng tự hút kém nên trước khi bơm phải mồi đầy chất lỏng cho

bơm hay ống hút khi bơm đặt cao hơn bể chứa

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

giảm

5.Hiện tượng xâm thực, cách nhận biết, tác hại và cách khắc phục trong

bơm ly tâm

a Hiện tượng xâm thực

- Các máy thủy lực với các chất lỏng như nước, dầu nên các tính chất lý

hóa, chất lỏng có ảnh hưởng nhất định đến các thông số làm việc của

máy Một trong những ảnh hưởng quan trọng là việc 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 hiệu suất của bơm Để phòng ngừa sự sụt cột áp do hiện tượng xâm thực trong 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 hỏng động

cơ

d Cách phòng tránh

- Thứ nhất: Tăng áp suất chất lỏng cửa vào máy bơm, dẫn tới tăng 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 trạm bơm 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 lỏng trong bình hoặc tăng áp suất trên bề mặt chất lỏng