THIẾT kế NHÀ máy cà PHÊ

Nhóm thực hiện thí nghiệm sau hướng dẫn của Thầy: - Chỉnh trên chương trình vừa mở, chỉnh về chế độ “series”- ghép bơm nối tiếp, bơm 2 cố định lưu lượng, bơm 1 thiết lập ở tốc độ 70%.. G

PHỤ LỤC

Hình 1.1 Mô hình thí nghiệm ghép bơm FM51

BÀI 1: GHÉP BƠM – FM51

Ngày tháng năm thực hành: 18/09/2013

1.1 Mục đích thí nghiệm

đạc các thông số khi thay đổi lưu lượng bơm (thí nghiệm 1)

2)

1.2 Tiến hành thí nghiệm

1.2.1 Sơ đồ thí nghiệm:

nước thêm theo yêu cầu của giảng viên hướng dẫn.

+ chú ý van ba ngã, cách điều chỉnh van đẻ chuyển chế độ vận hánh hệ thống, chảy nối tiếphay song song giũa hai bơm Cách dung van tránh trường hợp làm hư van

+ cách dung van chỉnh lưu lượng, mở van và chú ý tráng mở quá mức giới hạn van gây hỏng van.

+ Thầy hỏi qui trình thí nghiệm, số thí nghiệm làm

dẫn trong chương trình trên máy, không điều chỉnh chương trình ngoài hướng dẫn

Nhóm thực hiện thí nghiệm sau hướng dẫn của Thầy:

- Chỉnh trên chương trình vừa mở, chỉnh về chế độ “series”- ghép bơm nối tiếp, bơm 2 cố định lưu lượng, bơm 1 thiết lập ở tốc độ 70%

- Chỉnh van 3 ngã tại vị trí hợp lý, chú ý đóng van đẩy bơm 1 để chuyển hệ thống về chế độ

2 bơm được ghép nối tiếp

- Sau khi bọt khí được đuổi ra hết thì nhấp sang bảng để thu số liệu của những lần điều chỉnhlưu lượng khác nhau(lưu lượng Q, tốc độ bơm n, áp suất hút Ph, áp suất đẩy Pđ, nhiệt độ T, moment xoắn động cơ t) , nhấp chuột vào nút “go” để ghi số liệu vào bảng của chương trình

- Đóng van chỉnh lưu lượng một ít, đợi 1 lát, cho hệ thống ổn định , tiếp tục nhấp vào nút

“go” để ghi tiếp số liệu lần 2

- Tương tự như vậy cho đến khi van chỉnh lưu lượng đóng hoàn toàn ( ta thu ít nhất 10 giá trịlưu lượng khác nhau, theo thứ tự giảm dần về 0)

- Mở hoàn toàn van chỉnh lưu lượng, tắt bơm và chuyển sang thí nghiệm tiếp theo (thí nghiệm 4)

1.2.2.4 Thí nghiệm 4: Ghép bơm song song

Tiến hành thí nghiệm

- Tắt bảng số liệu đo của ghép nối tiếp, chọn lệnh “New” để làm thí nghiệm 4

- Chỉnh trên chương trình trên máy tính, chỉnh về chế độ “parallel”- ghép bơm song song, bơm 2 cố định lưu lượng, bơm 1 thiết lập ở tốc độ 70%

- Sau khi bọt khí được đuổi ra hết thì nhấp sang chế độ bảng để đọc kết quả số liệu liệu (lưu lượng Q, tốc độ bơm n, áp suất hút Ph, áp suất đẩy Pđ, nhiệt độ T, moment xoắn động cơ t) ,nhấp chuột vào nút “go” để ghi số liệu vào bảng của chương trình

- Đóng van chỉnh lưu lượng một ít, đợi 1 lát, cho hệ thống ổn định , tiếp tục nhấp vào nút

“go” để ghi tiếp số liệu lần 2

- Tương tự như vậy cho đến khi van chỉnh lưu lượng đóng hoàn toàn ( ta thu ít nhất 10 giá trịlưu lượng khác nhau, theo thứ tự giảm dần về 0)

- Mở hoàn toàn van chỉnh lưu lượng, tắt bơm.

- Thu thập số liệu cần thiết

lau khô vùng nước chảy, nước bẩn hay cặn thay nước mới, mở van xả cho chảy hết nước, châm nước mới vào

- Kiểm tra nguồn điện cận thận, hoàn trả thiết bị

n (rpm)

Áp suất hút

Ph (Kpa)

Áp suất đẩy

Pđ (Kpa)

Nhiệt độ

T (0C)

Moment xoắn động

cơ

t (N.m)L.Duye

Ph (Kpa)

Áp suất đẩy

Pđ (Kpa) Nhiệt độ T (0C)

Moment xoắn động cơ

t (N.m)

- Tính toán chiều cao cột áp của bơm, công suất, hiệu suất của bơm.

+ Năng suất của bơm là thể tích chất lỏng bơm cung cấp vào ống trong một đơn vị thời gian Kí hiệu: Q Đơn vị: m3/s, m3/h, l/s)

He: biến thiên thế năng (m)

Ta có công thức tính biến áp cột thủy tĩnh ở [3.2.2] 3:

Trong đó,

P1: áp suất hút (đo bằng áp kế), Pa

P2: áp suất đẩy (đo bằng áp kế), Pa.

: khối lượng riêng của nước, kg/m3

Ta có công thức tính biến thiên thế năng ở [3.2.2] 3:

He = 0.065 m (đối với mô hình FM51).

+ Công suất của bơm:

công thức tính công suất bơm ở [3.2.2] 3:

Công suất thủy lực truyền cho lưu chất:

Trong đó,

Q: lưu lượng của bơm ,m3/s.

Htp: cột áp toàn phần của bơm, m.

: khối lượng riêng của nước ,kg/m3

g: gia tốc trọng trường, 9.81 m2/s

Công suất cần cung cấp cho động cơ:

Trong đó,

t: moment xoắn của động cơ, N/m.

+ Hiệu suất của bơm:

n (rpm)

Áp suất hút

*biến thiên thế năng ở [3.2.2] 3:

He = 0.065 m (đối với mô hình FM51).

tính công suất bơm ở [3.2.2] 3:

Công suất thủy lực truyền cho lưu chất

Trong đó,

Q: lưu lượng của bơm ,m3/s.

Htp: cột áp toàn phần của bơm, m.

: khối lượng riêng của nước ,995 kg/m3

g: gia tốc trọng trường, 9.81 m/s2

Công suất cần cung cấp cho động cơ

Trong đó,

n: số vòng quay của bơm, vòng/phút.

t: moment xoắn của động cơ, N/m.

Hiệu suất của bơm:

Bảng 1.4 Kết quả xử lí số liệu thí nghiệm 3: Ghép bơm nối tiếp

đường ống hút w1 (m/s)

Vận tốc đường ống đẩy w2 (m/s)

Chiều cao cột

áp

H (m)

Công suất thủy lực chuyền cho lưu chất

Ph (w)

Công suất cần cung cấp cho động cơ

Pm (w)

Hiệu suất củabơm

E (%)

L.Duye

Vận tốc đường ống đẩy w2 (m/s)

Chiều cao cột

áp

H (m)

Công suất thủy lực chuyền cho lưu chất

Ph (w)

Công suất cần cung cấp cho động cơ

Pm (w)

Hiệu suất của bơm E (%)

Ghép nối tiếp

Ghép song song

ghép bơm nối tiếp trong thực tế dùng để vận chuyển chất lỏng đi xa mà một bơm thì không làm được hoặc là vận chuyển chất lỏng lên cao như hệ thống cấp nước ở những khu nhà cao tầng

và hệ 2 bơm ghép nối tiếp

giống như hệ bơm ghép nối tiếp khi lưu lượng giảm thì áp suất tại miệng ống đẩy giảm xuống vậy từ đó có thể nói áp suất tại miệng ống đẩy tỉ lệ thuận với lưu lượng

hệ thống bơm song song có nguyên tắc hoạt động là cùng hút hoặc cùng hút dòng lưu chất vì vậy

nó được ứng dụng trong việc vận chuyển chất lỏng trong bể chứa ra ngoài như quá trình xả thải ở các nhà máy hoặc bơm chất lỏng vào bồn chứa

• Xác định các tổn thất cục bộ trong hệ thống đường ống của mô hình thí nghiệm.

• Xác định mối quan hệ giữa hệ số ma sát và chuẩn số Reynolds đối với nước chảy trong ống nhám

- Ứng dụng việc đo độ chênh áp trong việc đo lưu lượng và vận tốc nước chảy trong ống dẫn

làm thí nghiệm

Nối đầu đo áp suất vào đoạn ống cần làm thí nghiệm Đồng hồ có thang đo công suất lớn gắn trước dòng chảy còn thang đo công suất nhỏ thì gắn sau dòng chảy

Cho nước chảy vào ống đong 1 lit, ghi lại thời gian ứng với mỗi lần

đo để tính lưu lượng

Đo đường kính trong của ống cần làm thí nghiệm(sử dụng thước kẹp

để đo đoạn ống mẩu), sau đó ghi số liệu vào bảng số liệu thí nghiệm

Bật công tắc bơm cho nước chảy vào hệ thống

Điều chỉnh van điều chỉnh lưu lượng (phía dưới công tắc bơm)

để có được lưu lượng cần thiết Nên bắt đầu từ lưu lượng nhỏ vàtăng dần lưu lượng

Đo đường kính trong của ống lớn nhất và ghi vào bản số liệu Chọn

bộ phận nối từ danh sách Nếu làm thí nghiệm vói van, nhập vị trí

ước lượng của van

Điều chỉnh van điều chỉnh luu lượng ( phí dưới công tắc bơm) để có được lưu lượng cần thiết Nên bắt đầu từ lưu lượng nhỏ và tăng dần lưu lượng Nên thay đổi lưu lượng từ nhỏ nhất đến lớn nhất

Ghi lại kết quả thí nghiệm vào bảng

2.3.Thí nghiệm 3: Xác định tổn thất ma sát trong đoạn ống nhám

Tương tự thí nghiệm 1 nhưng làm thí nghiệm với đoạn ống nhám

2.4 Thí nghiệm 4: Đo lưu lượng dựa vào độ chênh áp.

1 Màng chắn và ống ventury

Mở van phù hợp để dẫn nước vào lưu lượng kế

Điều chỉnh van điều chỉnh lưu lượng ( phí dưới công tắc bơm) để chỉnh lưu lượng cần thiết Nến bắt đầu thí nghiệm từ lưu lượng nhỏ nhất đến lớn nhất

Ghi lại kết quả thí nghiệm vào bảng

1 Ống pitot

Nối đầu đo áp suất vào 2 đầu nối của ống pitot

Điều chỉnh van điều chỉnh lưu lượng ( phá dưới công tắc bơm) để chỉnh lưu lượng cần thiết Nên bắt đầu thí nghiệm từ lưu lượng nhỏ nhất đến lớn nhất

Ước tính giá trị trung bình và so sánh với giá trị lớn nhất tại tâm ống.Tại giá trị lưu lượng lớn nhất hãy dịch chuyển đầu đo áp suất toàn

phần trong ống tại các vị trí khác nhau dọc ống

Lưu lượng (m 3 /s) Tổn thất áp suất (thực tế) (mH 2 O)

L.Duyên 1

7-8 ống trơn D=21mm

Thể tích (lít)

Thời gian(s )

Lưu lượng (m 3 /s)

Tổn thất áp suất (thực tế) (mH 2 O)

Q u

d

π

=

(m/s)

0, 316 Re

λ =

− Nếu Re>105

0,25100 0,1 1,46.

STT

Đường kính ống khảo sát

Vận tốc dòng

Tổn thất áp suất thực tế(mH 2 O)

Tổn thất áp suất lý thuyết (mH 2 O) L.Duyên 1

7-8 ống trơn D=21mm

Vị trí khảo sát

Lưu lượng (m 3 /s)

Vận tốc dòng chảy (m/s)

Áp suất động (mH 2 O)

Tổn thất

áp suất thực tế (mH 2 O)

Hệ số trở lực cục bộ

đường ít hơn ống thép không gỉ Cho thấy vật liệu ống cũng có ảnh hưởng đến tổn thất dọc đường Lưu lượng tăng thì tổn thất tăng.

• Ta thấy khi cùng một loại vật liệu ở cùng một lưu lượng ống nào có đường kính lớn thì tổn thất dọc đường càng nhỏ và khi lưu lượng tăng thì tổn thất dọc đường tăng Vậy tổn thất dọc đường tỷ lệ nghịch với đường kính ống và tỷ lệ thuận với lưu lượng trong ống

Bài 3: TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM

Ngày thực hành:09/10/2013 Ngày báo cáo:

Lưu ý trước khi làm bài

- Kết nối nguồn điện cung cấp cho tủ điều khiển (đèn báo sáng)

- Bật công tắc tổng (đèn báo sáng) Có 4 đèn báo (2 xanh, 2 đỏ) trên bộ điều khiển Đèn báo 1 xanh, 1 đỏ bên trái là đèn báo thùng lạnh, bên phải là của thùng nóng Màu xanh là thiết bị bật, màu đỏ là tắt

- Mở nắp 2 thùng chứa nước nóng TN và lạnh TL kiểm tra nước đến 3/4 thùng Trước khi cho nước vào thùng phải đóng 2 van xả ở đáy thùng VN7 và VL10, sau đó đóng nắp thùng chứa nước nóng, thùng lạnh mở (không nắp).Nước trong thùng nóng được tuần hoàn, thường xuyên kiểm tra nếu thất thoát nước trong quá trình làm thì phải châm nước

- Khi chỉnh lưu lượng ở lưu lượng kế ( dùng chỉnh lưu lượng ban đầu) đọc giá trị ở đỉnh phao, khi lưu lượng dòng nóng đạt lưu lượng cần thiết thì mở van VN4, đóng 2 van VN2, VN3

(không được làm ngược lại).Dòng nóng trong các trường hợp ngược chiều và xuôi chiều không thay đổi.Giá trị lưu lượng làm bài ở các mức 7,10,13,16 LPM

- Chú ý các van trên thiết bị, khi làm ở thiết bị 1 thì van nóng VN6 mở, van VN5 ở thiết bị 2 đóng và ngược lại 2 van xả thùng lạnh VL8 và VL9 được mở ½ để hổi lưu 1 phần.

- Cài đặt nhiệt độ giá trị 800C trên bộ điều khiển SKG cho thùng chứa nước nóng TN Bật công tắc điện trở, khi chỉnh nhiệt độ ta cài đặt nhiệt độ ở 800C, đợi khi nào nhiệt độ tăng lên khoảng 70-750C thì phải giảm nhiệt độ cài đặt xuống 700C và bắt đầu tiến hành thí nghiệm

- Lưu ý khi đọc kết quả nhiệt độ trên bộ điều khiển dựa vào sự thay đổi ở 1 số đồng hồ nhấtđịnh mà xác định chính xác nhiệt độ các dòng nóng vào, nóng ra, lạnh vào lạnh ra

3.2.1 Đối với thiết bị truyền nhiệt ống chùm TB1

3.2.1.1 Trường hợp ngược chiều

VN1 lại cho đến khi đạt giá trị thí nghiệm

- Khi lưu lượng đạt giá trị cần thí nghiệm thì mở van VN4, đóng van VN2, VN3 Chú ý lúc nàydòng nóng không qua lưu lượng kế nhưng vẫn đạt giá trị cần thí nghiệm

Ghi kết quả thí nghiệm

Khi điều chỉnh lưu lượng của hai dòng nóng và lạnh xong đợi khoảng 2 phút thì ghi nhiệt

độ của 2 dòng:

- Dòng nóng: nhiệt độ vào T1, nhiệt độ ra T3

- Dòng lạnh: nhiệt độ vào T4, nhiệt độ ra T2

3.2.1.2 Trường hợp xuôi chiều

- Khi nước trong thùng nước nóng TN đạt nhiệt độ cài đặt thì bắt đầu tiến hành thí

nghiệm

- Dòng nóng đi từ trên xuống ở van VN1, VN2, VN3, VN6, VN Đóng van VN4, VN5

-Bật bơm nóng BN Dùng van VN để điều chỉnh lưu lượng dòng nóng theo yêu cầu thí nghiệm Chú ý trong trường hợp lưu lượng không đạt đến giá trị thí nghiệm thì đóng từ từ van

VN1 lại cho đến khi đạt giá trị thí nghiệm

-Khi lưu lượng đạt giá trị cần thí nghiệm thì mở van VN4, đóng van VN2, VN3 Chú ý lúc này dòng nóng không qua lưu lượng kế nhưng vẫn đạt giá trị cần thí nghiệm

Ghi kết quả thí nghiệm

Khi điều chỉnh lưu lượng của hai dòng nóng và lạnh xong đợi khoảng 2 phút thì ghi nhiệt

độ của 2 dòng:

- Dòng nóng: nhiệt độ vào T1, nhiệt độ ra T3

- Dòng lạnh: nhiệt độ vào T2, nhiệt độ ra T4

3.3 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

3.3.1 Khảo sát quá trình truyền nhiệt trên TB1

3.3.1.1 Trường hợp xuôi chiều

)

Vl (lít/phút)

T1 (nóng vào)

T2 (nóng ra)

T3 (lạnh vào)

T4 (lạnh ra)

n 2 10 55 44 26 36T.Duye

3.3.1.2 Trường hợp ngược chiều

TN

Vn (lít/phút)

Vl (lít/phút)

T1 (nóng vào)

T2 (nóng ra)

T3 (lạnh vào)

T4 (lạnh ra)Thu

Chênh lệch nhiệt độ của dòng nóng:

: chênh lệch nhiệt độ của dòng nóng: nhiệt độ của dòng nóng vào

:nhiệt độ của dòng nóng ra: nhiệt độ của dòng lạnh vào

( Phần II Giáo trình hướng dẫn thực hành Quá trình và thiết bị, trang 91)

Hiệu suất nhiệt độ dòng lạnh:

: nhiệt độ của dòng nóng vào:nhiệt độ của dòng lạnh ra: nhiệt độ của dòng lạnh vào

( Phần II Giáo trình hướng dẫn thực hành Quá trình và thiết bị, trang 91)

Hiệu suất nhiệt độ quá trình truyền nhiệt:

: hiệu suất nhiệt độ dòng nóng: hiệu suất nhiệt độ dòng lạnh: hiệu suất nhiệt độ quá trình truyền nhiệt( Phần II Giáo trình hướng dẫn thực hành Quá trình và thiết bị, trang 91)

Hiệu suất truyền nhiệt:

• Đổi lưu lượng thể tích sang lưu lương khối lượng

Trong đó:

: lưu lượng thể tích của dòng nóng (l/ph): : lưu lượng thể tích của dòng lạnh (l/ph) : khối lượng riêng dòng nóng tại nhiệt độ trung bình của dòng nóng vào và ra : khối lượng riêng dòng nóng tại nhiệt độ trung bình của dòng nóng vào và ra.( , tra cứu bảng 39- trang 35- Bảng tra cứu quá trình cơ học truyền nhiệt- truyền khối )

Khi nhiệt độ nằm trong khoảng giữa 2 giá trị trong bảng thực hiện nội suy theo công thức:

Trong đó :

CN là nhiệt dung riêng của dòng nóng và nó phụ thuộc vào nhiệt độ

: lưu lượng của dòng nóng

: nhiệt độ chênh lệch giữa dòng nóng vào và dòng nóng ra

( Phần II Giáo trình hướng dẫn thực hành Quá trình và thiết bị, trang 84)

(W)

Trong đó:

CL là nhiệt dung riêng của dòng lạnh và nó phụ thuộc vào nhiệt độ

: lưu lượng của dòng lạnh

: nhiệt độ chênh lệch giữa dòng lạnh vào và lạnh ra

( Phần II Giáo trình hướng dẫn thực hành Quá trình và thiết bị, trang 84)

• Nhiệt lượng tổn thất:

(W)

Trong đó:

nhiệt lượng tổn thất: nhiệt lượng do dòng nóng tỏa ra: nhiệt lượng do dòng lạnh tỏa ra( Phần II Giáo trình hướng dẫn thực hành Quá trình và thiết bị, trang 84)

• Hiệu suất quá trình truyền nhiệt:

Trong đó:

η: hiệu suất của quá trình truyền nhiệt: nhiệt lượng do dòng nóng tỏa ra: nhiệt lượng do dòng lạnh thu vào( Phần II Giáo trình hướng dẫn thực hành Quá trình và thiết bị, trang 91)

 Nếu

( Phần II Giáo trình hướng dẫn thực hành Quá trình và thiết bị, trang 85,86,87)

Diện tích bề mặt truyền nhiệt:

(m2)(m): là đườngkính trung bình của ống

: đường kính trong của ống truyền nhiệt trong thiết bị thủy tinh TB1

: đường kính ngoài của ống truyền nhiệt trong thiết bị thủy tinh TB1

( Phần II Giáo trình hướng dẫn thực hành Quá trình và thiết bị, trang 91)

(m)

n là số ống truyền nhiệt, với TB1 thì n=19

L là chiều dài ống truyền nhiệt, với TB1thì L=0.65m

Vậy

Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm

(W/m2.K)

Trong đó:

: nhiệt lương của dòng nóng

diện tích bề mặt truyền nhiệt

( Phần II Giáo trình hướng dẫn thực hành Quá trình và thiết bị, trang 91)

Vận tốc dòng nóng,dòng lạnh:

(Chương I Giáo trình Quá trình và thiết bị Truyền nhiệt, 2.4 trang 29)

Tra bảng 39- trang 35- Bảng tra cứu quá trình cơ học truyền nhiệt truyền khối.

(Chương I Giáo trình Quá trình và thiết bị Truyền nhiệt, 2.5.1)

Chúng ta dựa vào chuẩn số Re để xác định chế độ chảy của lưu chất trong ống truyền nhiệt

lưu chất chuyển động xoáy =>

Sau đó chúng ta tính hệ số cấp nhiệt của dòng nóng theo công thức sau:

(Chương I Giáo trình Quá trình và thiết bị Truyền nhiệt, 2.5.1)

Tương tự như hệ số cấp nhiệt dòng nóng

Hệ số truyền nhiệt lý thuyết:

(W/m2.K)

(Phần II Giáo trình hướng dẫn thực hành Quá trình và thiết bị, trang 92)

Với là hệ số dẫn nhiệt vật liệu thép không gỉ: 17.5 (W/m.K)

ɳN(%)= 100%= 100%=36.364%

Bảng 1 Hiệu suất nhiệt độ

Vl (lít/phút) Tn (oC) Tl (oC) ηN (%) ηL (%) ηhi (%)1