BÁO CÁO QÚA TRÌNH VÀ THIẾT BỊ ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Mục lục 3 Bài 1: Thí nghiệm đo và điều khiển quá trình gia nhiệt 4 Bài 2: Hệ thống đo và điều khiển áp suất. 16 Bài 3: Sấy vi sóng 21 Bài 4: Trao đổi nhiệt sử dụng dạng bản mỏng 27 Bài 5: Giới thiệu một số thiết bị gia công cơ học 33 Bài 6 :Thí nghiệm khuấy trộn 51 Bài 7: Tìm hiểu một số thiết bị truyền nhiệt 58 Bài 8: Xác định công nghiền riêng của các sản phẩm thực phẩm 76 Bài 9: Sấy đối lưu tuần hoàn khí thải 82 Bài 10: Thí nghiệm chưng cất 89 Bài 11: Sấy bơm nhiệt 97 Kết luận 107

Mục lục

Mục lục 3

Bài 1: Thí nghiệm đo và điều khiển quá trình gia nhiệt 4

Bài 2: Hệ thống đo và điều khiển áp suất 16

Bài 3: Sấy vi sóng 21

Bài 4: Trao đổi nhiệt sử dụng dạng bản mỏng 27

Bài 5: Giới thiệu một số thiết bị gia công cơ học 33

Bài 6 :Thí nghiệm khuấy trộn 51

Bài 7: Tìm hiểu một số thiết bị truyền nhiệt 58

Bài 8: Xác định công nghiền riêng của các sản phẩm thực phẩm 76

Bài 9: Sấy đối lưu tuần hoàn khí thải 82

Bài 10: Thí nghiệm chưng cất 89

Bài 11: Sấy bơm nhiệt 97

Kết luận 107

Bài 1: Thí nghiệm đo và điều khiển quá trình gia nhiệt

1 Sơ lược về nhiệt độ và đo nhiệt độ:

1.1 Định nghĩa:

-Nhiệt độ là đại lượng vật lý đặc trưng cho mức độ “nóng” và “lạnh” của vật

đo Khi thay đổi nhiệt độ, các vật rắn thay đổi kích thước dài, độ cứng, độ dẫn

điện, độ dẫn nhiệt, nhiệt dung và một loạt các tính chất khác

1.2 Phương pháp đo nhiệt độ:

1.2.1 Phương pháp giãn nở nhiệt.

Bao gồm: nhiệt kế thủy tinh, nhiệt kế ống kim loại và nhiệt kế lưỡng kim.

 Nhiệt kế thủy tinh:

- Hoạt động của nhiệt kế thủy tinh dựa vào sự thay đổi thể tích chất lỏng

trong bầu chứa khi nhiệt độ thay đổi

 Nhiệt kế ống kim loại:

- Hoạt động của nhiệt kế ống kim loại dựa trên sự kéo dài tương đối của 2

vật rắn có hệ số giãn nở dài khác nhau dưới tác động của nhiệt

- Ít sử dụng với tư cách là dụng cụ đo độc lập; dung nó chủ yếu là cơ cấu

cảnh báo và tự động điều chỉnh để bù ảnh hưởng của nhiệt độ môi

trường xung quanh tới chỉ thị của dụng cụ đo

 Nhiệt kế lưỡng kim:

- Có phần tử cảm biến từ 2 dải kim loại có hệ số dãn nở dài khác nhau

hàn với nhau

1.2.2 Nhiệt kế áp lực.

* Nguyên lý chung: Dựa trên sự thay đổi giá trị áp suất của các chất công tác

chứa trong thể tích kín khi nhiệt độ thay

đổi

* Phân loại:

- Tùy theo chất công tác điền trong hệ

thống, phân thành các loại nhiệt kế áp lực

lỏng, khí và hơi

- Áp nhiệt kế lỏng: Chất công tác

thường thủy ngân và đôi khi là chất lỏng

hữu cơ như cồn Metylen

- Áp nhiệt kế khí: chất công tác thường

là khí trơ (nito, )

1.2.3 Phương pháp suất điện động.

* Nguyên lý họat động: Dựa trên 3 hiệu ứng nhiệt:

- Hiệu ứng Peltier: Hai dây dẫn A và B khác nhau, tiếp xúc với nhau và có

cùng một nhiệt độ sẽ tạo ra một hiệu điện thế tiếp xúc, hiệu điện thế phụ thuộc vào

bản chất vật dẫn và nhiệt độ

- Hiệu ứng Thomson: Nếu ở hai điểm M và N có nhiệt độ khác nhau trong

cùng một vật dẫn sẽ sinh ra một sức điện động Sức điện động này phụ thuộc vào

bản chất vật dẫn và nhiệt độ tại 2 điểm

- Hiệu ứng Seekbek:

+ Nếu có một mạch kín tạo thành từ 2 vật dẫn A và B và 2 đầu chuyển tiếp

có nhiệt độ khác nhau T1 và T2 Chúng sẽ tạo thành một cặp nhiệt điện và có sức

điện động do kết quả của hai hiệu ứng Peltier và Thomson

+ Nếu 2 đầu của sợi dây dẫn A và B có bản chất khác nhau được hàn với

nhau thì khi đốt nóng 1 đầu sẽ tạo ra độ chênh lệch điện thế hay sức điện động ,

dưới tác động của nó tạo ra dòng điện trong mạch kín

+ Dây dẫn có dòng điện chạy từ cực 1 đến cực 2 gọi là dây dương

+ Dây dẫn có dòng điện chạy từ cực 2 đến cực 1 gọi là dây âm

- Ngắt cực lạnh và nối bằng dây dẫn 3 vào dụng cụ đo hiệu điện thế ( mili

volt ) ta nhận được thiết bị đo nhiệt độ

- Khi giữ nhiệt độ cực lạnh to không đổi, suất điện động sẽ chỉ phụ thuộc

- Khi biết sự phụ thuộc điên trở vào nhiệt độ, có thể dùng một thiết bị đo điện

trở nào đó để từ đó xác định nhiệt độ cần đo

- Mach đo: Thong thường sử dụng mạch cầu không cân bằng, chỉ thị là logonet

từ điện hoặc mạch cầu tự cân bằng, trong đó có một nhánh là một nhiệt điện trở

* Yêu cầu đối với vật liệu nhiệt điện trở:

- Có hệ số nhiệt điện trở lớn, ổn định hoặc thay đổi theo qui luật khi nhiệt độ

Mạch đo: Thường là mạch cầu, kết hợp khuếch đại để tang độ nhạy của thiết bị.

2 Tìm hiểu một số thiết bị đo nhiệt độ:

2.1 Cảm biến nhiệt độ Pt 100:

-Cấu tạo Pt100 : Bạch kim có tính chất thay đổi điện

trở theo nhiệt độ tốt hơn các loại kim loại khác nên chúng được sử dụng rộng rãi trong các nhiệt điện trở

Pt100 là một đầu dò cảm biến nhiệt bên trong có các lõiđược làm bằng Bạch kim, 2 dây Platin có đường kính 0,05-0,07 mm Bên ngoài có bọc một số lớp bảo vệ cho phần lõi bên trong nhưng vẫn truyền nhiệt tốt cho phần lõi Cấu tạo cảm biến nhiệt độ Pt100 cảm biến nhiệt độ Pt100 không phải hoàn toàn bằng Bạch kim Việc chế tạo bằng Bạch kim là khá tốn kém cho một thiết bị đo thông dụng Vì thế chỉ có thành phần cảm biến nhiệt mới thật sự là Bạch kim Nhằm giảm thiều chi phí sản suất các thành phần khác của cảm biến nhiệt độ Pt100

có thể được làm bằng thép không gỉ, đồng, chất bán dẫn, tấm thủy tinh siêu mỏng…

- Nguyên lý hoạt động: dựa trên mối quan hệ mật thiết giữa kim loại và nhiệt độ

Khi nhiệt độ tăng, điện trở của kim loại cũng tăng Dải nhiệt độ đo -200~700oC

Theo tiêu chuẩn thì khi nhiệt độ là 00C điện trở của Pt-100 sẽ là 100Ω

- Bạch kim được sử dụng rộng rãi là do:

+ Có thể chế tạo với độ tinh khiết rất cao (99,999%) do đó tăng độ chính xác

của các tính chất điện

+ Có tính trơ về mặt hoá học và tính ổn định cấu trúc tinh thể cao do đó đảm

bảo tính ổn định cao về các đặc tính dẫn điện trong quá trình sử dụng

+ Hệ số nhiệt điện trở ở 0oC bằng 3,9.10-3 1

C

o

+ Điện trở ở 100oC lớn gấp 1,385 lần so với ở 0oC

+ Dải nhiệt độ làm việc khá rộng từ -200oC ÷1000oC

Vì Pt-100 chỉ là một loại điện trở biến đổi theo nhiệt độ nên ta không thể

đọc nhiệt độ trực tiếp trên chúng

 Do vậy muốn đọc nhiệt độ ta phải thông qua các bộ chuyển đổi tín hiệu Pt-100

thường kết nối với các bộ chuyền đổi tín hiệu qua 2, 3 hoặc 4 sợi dây dẫn Nhưng

vì dây dẫn được làm bằng đồng, và chúng cũng có điện trở riêng nên dây càng dài

thì kết quả đo càng không chính xác Vì thế các bộ chuyền đổi tín hiệu thường kết

nối với cảm biến sao cho khoảng cách giữa chúng càng ngắn càng tốt Khi sử dụng

thì đầu dò phải tiếp xúc trực tiếp với môi trường cần đo để có kết quả chính xác

Các kiểu lắp thiết bị trên đường ống

***Hàm phụ thuộc đặc trưng :Rt = R0×(1 + αt + βt2)

R0 : điện trở ứng với t = 0OC

Rt : điện trở ứng với nhiệt độ t

α: 3,97.10-3 1/OC(hệ số ứng với điện trở Platin)

UAC phụ thuộc vào U0, α, t nhưng thông thường U0, α không thay đổi trong mỗi quá

trình nên thực chất UAC chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ, do vậy ta có thể không chỉ thể

không chỉ thị bằng điện áp mà chỉ thị bằng nhiệt độ (t = 0oC thì UV = 0V)

Tín hiệu này bé, để truyền tín hiệu đi xa phải khuếch đại

Thực tế, không thể nào cho 3 điện trở R1, R2, R3 vào môi trường đo, do vậy, mạch

cầu mất cân bằng Khi có độ sai lệch, R1 thay đổi sao cho cầu cân bằng Con trượt

được nối với chỉ thị của đồng hồ đo Như vậy, mỗi giá trị của điện trở, tức là từng

giá trị nhiệt độ, sẽ ứng với từng vị trí xác định của con trượt khi cầu cân bằng

-Nguyên lý làm việc: Dựa vào sự thay đổi thể tích của chất lỏng trong bầu chứa

khi nhiệt độ thay đổi, dải nhiệt độ từ -200 đến 750OC

-Cấu tạo: Bầu chứa dung dịch (thường là thủy ngân), vỏ bọc chất lỏng bằng kim

loại để dẫn nhiệt tốt hơn, ống mao dẫn

Dung dịch trong bầu chứa thường là thủy ngân vì thủy ngân không dính vào

thủy tinh, khó bị oxy hóa, dễ thu nhận ở dạng tinh khiết, có miền nhiệt độ lớn (-38

→ 357 OC), trong miền này thủy ngân vẫn ở trạng thái lỏng Tuy nhiên nó có α

không lớn, ở nhiệt độ < 200 oC thì đặc tính dãn nở của Hg và t là quan hệ đường

thẳng nên nhiệt kế thủy ngân được dùng nhiều hơn các loại khác

-Lưu ý: Nhiệt kế thủy ngân nếu đo nhiệt độ < 100 oC thì trong ống thủy tinh

không cần nạp khí, khi đo ở nhiệt độ cao hơn và nhất là khi muốn nâng cao giới

hạn đo trên thì phải nâng cao điểm sôi của nó bằng cách nạp khí trơ (N2) vào

+ Nếu nạp N2 với áp suất 20 bar thì đo đến 500 oC

+ Nếu nạp N2 với áp suất 70 bar thì đo đến 750 oC

Người ta dùng loại này làm nhiệt kế chuẩn có độ chia nhỏ và thang đo từ 0 ÷ 50° ;

50 ÷ 100o và có thể đo đến 600oC

Ưu điểm: đơn giản, rẻ tiền, sử dụng dễ dàng, thuận tiện khá chính xác.

Nhược điểm: độ chậm trễ tương đối lớn, khó đọc số, dễ vỡ không tự ghi số đo

phải đo tại chỗ không thích hợp với tất cả đối tượng (phải nhúng trực tiếp vào môi

+ Đặt nhiệt kế thủy ngân và cảm biến nhiệt độ Pt100 trong thiết bị đun nóng

tiếp xúc trực tiếp với nước

+Cảm biến nhiệt độ Pt100 được nối với bảng điều khiển.Nguồn được nối với

thiết bị đun nước thông qua bảng điều khiển.Tại bảng điều khiển, cài đặt nhiệt độ

SV = 70oC

Từ cảm biến dẫn tín hiệu điện về tủ điều khiển, tín hiệu điện phản ánh giá trị về

nhiệt độ ở điểm đo, bộ điều khiển sẽ xử lý và so sánh với giá trị đặt ở đồng hồ

(PV:giá trị thực tế, SV: giá trị đặt) quyết định đóng hay cắt nguồn Khi nhiệt độ

của cảm biến Pt100 đưa về bảng điều khiển nhỏ hơn 70oC thì đèn sẽ bật, nguồn

tiếp tục được cung cấp điện cho thiết bị đun Khi nhiệt độ của cảm biến Pt100 đưa

về bảng điều khiển đạt 70oC thì rơle ngắt, nguồn ngắt điện và không cung cấp điện

cho thiết bị đun

Đồ thị biểu diễn sự biến thiên nhiệt độ theo thời gian của 2 thiết bị

đo Pt100 và nhiệt kế thủy ngân

Lần đo thứ : 1, 21, 26, 31, 37, 42, 48, 53 và 58 mạch tự động đóng điện, đun nóng

nước lại do nước nguội

- Nhận xét:

+ Nhiệt độ của nhiệt kế thủy ngân tăng và giảm chậm hơn so với Pt100 là do vỏ

ngoài của thiết bị nhiệt kế có lớp bảo ôn dày, mất thời gian truyền nhiệt hơn

Kém nhạy hơn

+ Nhiệt kế thủy ngân và nhiệt kế PT100 có giá trị không giống nhau ở cùng một

thời điểm

+ Mặc dù đạt được 70oC, ở nhiệt kế thủy ngân vẫn tiếp tục tăng và ở Pt100 dù đèn

đã tắt nhưng nhiệt độ vẫn tiếp tục tăng nhẹ ở cả 2 thiết bị là do:

 Quán tính (ở nhiệt kế thủy ngân có quán tính lớn nên thời gian giảm nhiệt

lâu cộng thêm lớp vỏ dày, dẫn nhiệt vào bên trong lâu hơn Ở Pt100 có quán

tính không quá lớn nên nhiệt độ giảm nhanh đồng thời có lớp vỏ mỏng nên

nhiệt độ chỉ tăng nhẹ lên sau đó giảm nhanh)

 Ở 2 thiết bị khi bên ngoài đạt 70oC rồi nhưng bên trong vẫn chưa đạt, khi

nhiệt độ bên trong đạt 70oC thì bên ngoài nhiệt độ đã tăng lên >70oC =>

Khoảng thời gian nhiệt độ tăng theo quán tính và bề dày vật liệu sau đó giảm

mới phản ánh đúng nhiệt độ của dung dịch đun

 Qua đó ta xét thấy rằng Pt100 có quán tính không quá lớn, sự biến thiên

nhiệt độ nhanh và tương đối chính xác nên chúng thường được áp dụng

trong các thiệt bị gia nhiệt

4 Cách lắp đặt thiết bị đo nhiệt:

*Nguyên tắc:

“ Đảm bảo tính chất rao đổi nhiệt tốt giữa chuyển với môi trường đo”

- Đối với môi trường khí và chất lỏng: cảm biến được đặt theo hướng ngược

lại với dòng chảy, song song với dòng chảy và đặt sâu vào trong tâm của

dong lưu thể

- Với vặt rắn: đặt nhiệt kế sát vào vật, nhiệt lượng sẽ truyền từ vật sang cảm

biến và dễ gây tổn hao vật, nhất là đối với vật dẫn nhiệt kém Do vậy diện

tích tiếp xúc giữa vật đo và nhiệt kế càng lớn càng tốt

- Với chất ở dạng hạt: cần phải cắm sâu nhiệt kế vào môi trường cần đo và

thường dùng nhiệt điện trở có cáp nối ra ngoài

Bài 2: Hệ thống đo và điều khiển áp suất.

1 Mục đích

-Tìm hiểu cấu tạo của một số dụng cụ đo áp suất

-Khảo sát cấp chính xác của dụng cụ đo áp suất

-Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý của áp kế lò xo đàn hồi

1.1.Một số khái niệm về đo lường

-Đo lường là phép so sánh đại lượng này với đại lượng khác quy ước được coi là

đơn vị

-Các phương pháp đo: trực tiếp, gián tiếp, kết hợp

+ Khi đo trực tiếp, đại lượng đo được so sánh trực tiếp với các chuẩn đo hoặc với

các chỉ thị của dụng cụ đo (vd: đo chiều cao, đo cân nặng…)

+ Khi đo gián tiếp, kết quả đo nhận được theo số liệu của phép đo trực tiếp một đại

lượng khác phụ thuộc vào đại lượng cần đo theo một phương trình nhất định (vd:

nhiệt kế thủy ngân…)

+ Khi đo kết hợp, kết quả nhận được bằng cách giải hệ phương trình, được xác lập

trên cơ sở các phép đo trực tiếp (vd: xác định hệ số nhiệt độ của lò xo áp kế…)

Phép đo gián tiếp có ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp hơn cả

Phép đo kết hợp chỉ ứng dụng trong điều kiện thí nghiệm và trong nghiên cứu

-Sai số:

+ Sai số tuyệt đối (sai số chỉ thị) của dụng cụ đo là hiệu số giữa chỉ số dụng cụ đo

(X) và giá trị thực tế của đại lượng đo (a): ∆X = a – X

+ Sai số cho phép là giá trị sai số chỉ thị lớn nhất của dụng cụ được văn bản pháp

quy cho phép

+ Sai số cơ bản là sai số chỉ thị của dụng cụ đo xác định trong điều kiện làm việc

chuẩn, khi ảnh hưởng của các yếu tố không thuận lợi bên ngoài đến phép đo ở mức

tối thiểu

+Sai số bổ sung là sai số chỉ thị của dụng cụ đo, phát sinh dưới tác động của những

điều kiện bên ngoài vào dụng cụ đo, khi điều kiện làm việc không phải là điều kiện

chuẩn

+ Sai số hệ thống là sai số, giữ nguyên hoặc thay đổi giá trị theo một quy luật nhất

định khi lặp lại phép đo một đại lượng đo nhất định

+ Sai số ngẫu nhiên là sai số, giữ nguyên hoặc thay đổi giá trị một cách ngẫu nhiên

khi lặp lại phép đo một đại lượng đo nhất định

+ Thông thường, sai số phép đo được thể hiện không ở giá trị tuyệt đối mà ở % của

giới hạn chỉ số đo, đó là sai số chiết hợp Biểu thức sai số tương đối chiết hợp: δx =

100.∆X/A (%)

Với A là giới hạn lượng trình thang đo của đồng hồ đo

-Cấp chính xác của dụng cụ đo (N) là giá trị tuyệt đối của sai số tuyệt đối lớn nhất

cho phép, xác định trong điều kiện chuẩn và thể hiện trong % của giới hạn lượng

trình thang đo: N = 100.|∆Xmax0|/A

Nếu biết N ta có thể tìm được |∆Xmax0| = N.A / 100

 Áp suất và thiết bị đo áp suất

-Áp suất (P) là lực tác dụng vuông góc lên một đơn vị diện tích

-Các đơn vị thường dùng để đo áp suất :

-Áp suất tuyệt đối là tổng áp suất gây ra bởi cả khí quyển và cột chất lỏng tác dụng

lên điểm trong lòng chất lỏng

P = Pkhí quyển + ρghgh

-Áp suất tương đối còn gọi là áp suất dư là áp suất gây ra chỉ do trọng lượng của

cột chất lỏng

P = ρghgh = Ptuyệt đối - Pkhí quyển

Nếu áp suất tuyệt đối nhỏ hơn áp suất khí quyển thì ta được áp suất chân không

Ở điều kiện bình thường: Ptuyệt đối = 1 và Ptương đối = 0

-Thiết bị đo áp suất:

+ Theo dạng áo áp suất:

 Khí áp kế: đo áp suất khí quyển

 Áp kế: đo áp suất dư

 Để đo áp suất tuyệt đối: phải dùng hai phương tiện đo là áp kế và khí áp kế

khi áp suất tuyệt đối lớn hơn áp suất khí quyển hoặc phải dùng khí áp kế và

chân không kế khi áp suất tuyệt đối nhỏ hơn áp suất khí quyển

+ Theo nguyên lý hoạt động:

Vậy sai số lớn nhất ΔXXmax= (N x A)/100 = (2,5 x 1)/100 = 0,025

(A: là giới hạn điều chỉnh thang đo, ở đây A = 1Kgf/cm2)

- Cấu tạo chính : Gồm vỏ bảo vệ, ống muống thiết diện hình ovan, lỗ bên trong

đưa áp suất vào trong thông với thể tích bên trong ống

- Hoạt động : Áp suất biến thành độ chuyển dịch, độ chuyển dịch biến thành góc

quay kim chỉ thị, thanh truyền, bánh xe hình quạt tiếp xúc lắc lư làm kim chỉ thị

quay trái phải, đồng hồ để đo áp suất chân không Thông số cấp chính xác được ghi

trên mặt đồng hồ

3.2 Áp kế ống lò xo đàn hồi

- Cấu tạo chính: gồm ống buốc – đông làm từ đồng được uốn cong hình dấu hỏi,

một đầu được bịt kín, một đầu nối với lưu thể cần đo áp suất Đầu bịt kín được liên

kết mềm với một đầu của cặp bánh răng Trên trục của bánh răng còn lại có gắn lò

xo đàn hồi và kim đồng hồ Kim quay trên mặt của đồng hồ có chia độ

- Nguyên lý hoạt động: Khi làm việc, nhờ có áp suất của lưu thể làm co – giãn, nhờ

cơ cấu bánh răng làm cho kim đồng hồ quay, chỉ áp suất tương ứng Khi áp suất

của lưu thể không đủ làm giãn ống đồng thì kim đồng hồ chỉ về vạch 0 nhờ lò xo

đàn hồi

-Làm quen và nắm vững quy trình vận hành thiết bị thí nghiệm sấy vi sóng.

-Xác định mối quan hệ giữa độ ẩm của vật liệu với thời gian sấy (đường cong sấy)

-Xác định mối quan hệ giữa tốc độ sấy và độ ẩm của vật liệu (đường cong tốc độ

sấy)

II Sấy:

1 Định nghĩa sấy:

Sấy là quá trình tách một phần hay phần lớn lượng ẩm có trong vật liệu Quá trình

sấy rất phức tạp và không ổn định, trong đó đồng thời xảy ra nhiều quá trình truyền

nhiệt từ tác nhân sấy cho vật liệu sấy, dẫn nhiệt trong vật sấy, bay hơi của ẩm, dẫn

ẩm từ trong ra bề mặt của vật sấy, truyền ẩm từ bề mặt vật sấy vào môi trường sấy

Các quá trình trên đều tuân theo quá trình truyền ẩm

 Theo thiết bị truyền nhiệt

 Theo cách xử lý vật liệu sấy: Sấy gián đoạn, sấy liên tục, chuyển động tương

đối giữa khí và vật liệu sấy (khí chuyển động vuông góc với vật liệu sấy

hoặc chuyển động song song với vật liệu sấy)

2 Sấy vi sóng :

+ Vi sóng là bước sóng nhỏ 1mm 1m

 Tần số khoảng 300Hz – 300GHz

a Cấu tạo:

Quạt, máy phát vi sóng, PLC, nguồn phát sóng, mạch điện tử điều khiển…

b Nguyên lý làm việc của máy

sấy vi sóng:

- Máy sấy vi sóng phát ra vi sóng với

tần số 2,45 GHz theo ống dẫn sóng đi

vào trong khoang sấy.Vi sóng đi

thẳng rồi đập vào thành rồi đập vào

vật liệu, vi sóng có tính chất đâm

xuyên, tiếp xúc có thể hấp thụ vi sóng vào nước: Dưới tác dụng của vi sóng (bước

sóng có thể thay đổi liên tục) làm OH-, H+ thay đổi, dao động liên tục Sinh nhiệt

+Sấy khô nhanh, tốc độ gia nhiệt nhanh, hiệu suất cao, 100% nguyên

liệu được làm khô

+Thích hợp cho việc sấy những nguyên liệu có tính chịu nhiệt kém

+Do thiết bị được thiết kế theo kiểu chuyển động quay vòng nên

nguyên liệu sẽ được tiếp xúc nhiệt từ vi sóng một cách trực tiếp và liên tục, tránh

hiện tượng một số nguyên liệu khác thì lại không khô được

+Thiết bị được thiết kế bền vững và chiếm diện tích nhỏ, cấu trúc

đơn giản, gọn nhẹ, do vậy thiết bị vệ sinh, lau chùi đơn giản thuận tiện

+Sử dụng trong thí nghiệm, không sử dụng trong quy mô công

nghiệp do tốn kém và trong công nghiệp sử dụng nhiều đồ kim loại (kim loại nặng)

nên có thể gây nguy hiểm khi sóng không đâm xuyên qua được vật liệu và bị phản

lại do đó phát ra tia lửa điện có thể gây hỏng thiết bị hoặc gây cháy nổ

4 Trình tự thí nghiệm:

+Cân nguyên liệu: Bã rượu để sản xuất thức ăn chăn nuôi, phân bón

+Quan sát và kiểm tra hệ thống thí nghiệm

+Vận hành máy sấy thông qua hệ thống cài đặt trên máy tính

+Đọc và ghi kết quả sau 5 phút

mkhay: Khối lượng của khay, (g)

mo: Khối lượng của vật liệu, (g)

mu: Khối lượng vật liệu ướt, (g)

mk: Khối lượng vật khô tuyệt đối, (g)

-Ta có lượng ẩm bay hơi là:

∆ W i=m i−m i−1 (g)

m i ,m i−1:Là khối lượng vật liệu tương ứng với thời gian i, i – 1

-Lượng ẩm chứa trong vật liệu:

W '=g−∑∆ W i (g)-Độ ẩm của vật liệu:

W =W ' 100 /m (%)

5 Tính toán và nhận xét:

a Kết quả thí nghiệm:

Lượng ẩmbay hơi

∆ W i(g)

Lượng ẩm trongvật liệu sấy

W '(g)

Độ ẩm của vậtliệu sấy

Ta có khối lượng vật liệu khô tuyệt đối: mk = 19 (g)

 Lượng ẩm ban đầu chứa trong vật liệu là:

g = mu – mk = 78,8 – 19 = 59,8 (g)

f(x) = − 2.63 x + 51.14 R² = 0.68

Đồ thị đường cong sấy biểu diễn sự phụ thuộc của độ ẩm vật liệu vào thời gian sấy (t -W%)

bị (cân…)

- Từ đầu tới phút thứ 5 là thời gian mà độ ẩm thoát ra nhanh nhất

Bài 4: Trao đổi nhiệt sử dụng dạng bản mỏng

I Trao đổi nhiệt dạng bản mỏng (tấm bản):

-Cấu tạo: + Bộ phân chính là những tấm bản hình chữ nhật với độ dày rất mỏng và

được làm bằng thép không gỉ, theo phương pháp dập tạo hình sóng nhằm tăng

cường bề mặt truyền nhiệt, tăng cứng và đặc biệt là tăng hệ số truyền nhiệt do chảy

rối ngay cả khi chuẩn số Re nhỏ.Các tấm bản được làm kín vởi các gioăng cao su

giúp 2 dòng lưu chất nóng và lạnh trong chảy trong đó Hai dòng nóng và lạnh

chảy xen kẽ với nhau giữa các tấm.Mỗi tấm bản sẽ có 4 lỗ tại bốn góc và hệ thống

các đường rãnh trên khắp các bề mặt tạo sự chảy rối và tăng diện tích truyền

nhiệt.Khi ghép kín các bản mỏng lại với nhau trên bộ khung của thiết bị sẽ hình

thành nên những hệ thống vào và ra cho dòng nóng và dòng lạnh

+ Cảm biến nhiệt độ, van điều chỉnh lưu lượng dòng chảy

+6 con ốc siết vào nhau+Dòng nóng đi vào khe số lẻ+Dòng lạnh đi và khe số chẵn

-Nguyên lý làm việc: Bơm nước nóng đi từ dưới lên qua tấm bản.Nước lạnh đi

theo chiều ngược lại Thực hiện 2 quá trình truyền nhiệt là dẫn nhiệt và đối lưu,

dẫn nhiệt từ bề mặt này sang bề mặt bên kia, đối lưu từ dòng nóng qua bề mặt và

từ bề mặt sang dòng lạnh.Dùng bơm bơm lên nên là đối lưu cưỡng bức

-Ưu điểm của truyền nhiệt dạng bản mỏng:

 Hệ số truyền nhiệt lớn (đối với chất lỏng ít nhớt thì hệ số truyền nhiệt của nó

lớn gấp 3 lần so với loại ống chùm có vỏ bọc) Hệ số k lớn là do lớp chất

lỏng mỏng và chảy rối Cũng nhờ đó mà chênh lệch nhiêt độ giữa 2 chất

lỏng ở 2 phía của tấm truyền nhiệt chỉ từ 2-5OC

 Cấu tạo nhỏ, gọn nhưng có bề mặt truyền nhiệt lớn

 Chế độ nhiệt ổn định khi làm việc

 Có thể tăng thêm hay giảm bớt bề mặt truyền nhiệt bằng cách thêm hoặc

giảm bớt số tấm truyền nhiệt 1 cách nhanh chóng và dễ dàng

 Dễ tháo lắp vệ sinh bề mặt truyền nhiệt bằng phương pháp cơ học

 Tiết kiệm thời gian so với các loại thiết bị truyền nhiệt khác

-Nhược điểm: Chế tạo các tấm truyền nhiệt thường phải qua xử lý nhiệt và gia

công phức tạp

II.Mô tả thí nghiệm:

-Khuôn khổ thí nghiệm của bài này chỉ sử dụng 2 dòng nước nóng và nước lạnh

-Dòng nước nóng: Nước cần làm lạnh được chứa trong nồi chứa lưu thể cần trao

đổi nhiệt, điều chỉnh van để bơm nước vào với lưu lượng xác định (200 l/h) Khi

truyền nhiệt xong nếu nước chưa đạt được nhiệt độ sẽ tiếp tục được hồi lưu trở lại

nồi chứa, nếu như nước đã đạt được nhiệt độ cần nó sẽ được lấy ra và chứa trong

tanh chứa sản phẩm

-Dòng nước lạnh: Đưa qua máy làm lạnh (2oC) và đi vào thiết bị truyền nhiệt

(điều chỉnh lưu lượng kế) Máy làm lạnh gồm 4 bộ phận chính là bay hơi, ngưng

tụ, máy nén khí đối lưu

+Bộ phận bay hơi: Nước lạnh trong bể, trong đó có dàn lạnh, có tác nhân lạnh

bên trong (môi chất lạnh) làm nước thu nhiệt từ môi trường, bay hơi

+ Bộ phận máy nén khí đối lưu:

Máy nén khí đối lưu sử dụng hệ thống các cánh quạt trong rotor để nén dòng

lưu khí Cánh quạt của stator cố định nằm phía dưới của mỗi rotor lại đẩy trực tiếp

dòng khí vào hệ thống những cánh quạt của rotor tiếp theo Vùng không gian của

đường đi không khí ngày càng giảm dần thông qua máy nén khí để tăng sức nén

+Bộ phân ngưng tụ có gas (hơi lạnh) ở phía dưới để hơi nén ngưng tụ xuống.

Bước 1: Đặt chế độ máy lạnh: Công tắc 1 để ở chế độ ‘Cooling’; Công tắc 2 để ở

chế độ ‘Manual’; Đặt nhiệt độ nước lạnh ở 1OC

Bước 2: Khởi động máy lạnh: Bật công tắc nguồn sang

‘ON’

Bước 3: Mở van cấp nguồn lạnh Điều chỉnh van lưu

lượng nước lạnh ở 1,5 l/phút

Bước 4: Khởi động thiết bị trao đổi nhiệt: Bật công tắc

nguồn; Nhấn nút ‘Plan start’

Bước 5: Lấy nước

vào đầy thùng chứa

Bước 6: Khởi động bơm sản phẩm: Bật

công tắc ‘Product pump’ sang vị trí ‘On’;

điều chỉnh van lưu lượng bơm 200 lit/h

Bước 7: Theo dõi các đồng hồ đo nhiệt độ

nước vào và ra của hai dòng nguồn nóng và

lạnh cho đến khi ổn định

Bước 8: Ghi số liệu thí nghiệm: Ghi nhiệt

độ nước vào và ra và lưu lượng của hai dòng nguồn nóng và lạnh

Bước 9: Tắt bơm sản phẩm.

Bước 10: Lặp lại thí nghiệm hai lần từ bước 5 đến 9.

Bước 11: Tắt hệ thống.

-Các thông số cần đo: Nhiệt độ đầu vào và ra của lưu thể cần làm lạnh Nhiệt độ

vào và ra của lưu thể lạnh Đo lưu lượng của hai lưu thể

- Yêu cầu: Vận hành hệ thống truyền nhiệt và đo các thông số cần thiết Tính hệ số

truyền nhiệt lý thuyết, hệ số truyền nhiệt thực tế và hiệu suất sử dụng nhiệt

- Nguyên liệu thí nghiệm: Nước.

III.Tiến hành thí nghiệm và kết quả thí nghiệm:

1.Các số liệu cho trước:

-Diện tích truyền nhiệt: F = 480000 mm2

-Chiều cao vách truyền nhiệt: H = 400 mm

-Bề rộng vách truyền nhiệt: b = 120 mm

-Chiều dày vách truyền nhiệt:  = 0.5 mm

-Khoảng cách giữa hai tấm truyền nhiệt: a = 5 mm

2 Các số liệu cần tra cứu:

-Nhiệt dung riêng của nước nguồn nóng: CN = 4175,5(J/kg.độ)

-Nhiệt dung riêng của nước nguồn lạnh: CL = 4205,2 (J/kg.độ)

-Hệ số dẫn nhiệt của vách truyền nhiệt (tra cho thép Crom-Niken):  = 6,6

(W/m.độ)

-Hệ số dẫn nhiệt của nước nguồn nóng: ’ = 0,614 (W/m.độ)

-Khối lượng riêng của nước:  = 996,21 (kg/m3)

-Độ nhớt của nước tại nhiệt độ của nước nguồn nóng:  = 0,84.10-3(N.s/m2)

3 Các số liệu lấy trong quá trình làm thí nghiệm:

Nhiệt độ nguồn lạnh vào: tL1 = 3,01OC

Nhiệt độ nguồn lạnh ra: tL2 = 19,71OC

Nhiệt độ nguồn nóng vào: tN1 = 27,93OC

Nhiệt độ nguồn nóng ra: tN2 = 8,29OC

Lưu lượng nguồn lạnh: GL = 0,5 (m3/h)

Lưu lượng nguồn nóng: GN = 200 (l/h)

0,5.10−36,6 +

1 717,99

1 Vỏ nghiền thiết bị 4 Cửa máy nghiền

2 Đĩa quay 5 Trục động cơ

+ Phân loại kích thước mắt lưới: 2- 6 -10 -14mm

+ Điện cung cấp: 220/380V 3 pha, 50Hz, 1,5kW

-Cấu tạo: gồm 1 động cơ gắn liền với trục có cánh nghiền Trong khoang nghiền

có cánh nghiền và má nghiền, ngoài ra còn có bảng hệ thống điều khiển và đường

ống dẫn nước để vệ sinh thiết bị

-Nguyên lý hoạt động: nguyên liệu sau khi được rửa sạch, (nguyên liệu có kích

thước lớn thì thái trên cửa nghiền của thiết bị nghiền Nhờ động cơ có cánh nghiền,

nguyên liệu được băm miếng thích hợp) được đưa đến cửa nghiền và ép vào má

nghiền, ngoài ra còn có sự va đập cọ sá giữa vật liệu với thành thiết bị góp phaanf

làm nhỏ nguyên liệu Qua các lỗ nhỏ trên má nghiền, nguyên liệu ra ngoài theo cửa

ra ở phía dưới vào phễu của thiết bị đun

2 Thiết bị gia nhiệt trục vít:

1 Nguyên liệu vào

2 Hơi nước vào

3 Hơi nước ra

4 Nước vệ sinh vào

5 Nước vệ sinh ra

6 Lớp cách nhiệt

7 Lớp áo hơi gia nhiệt

8 Sản phẩm sau khi gia nhiệt

-Thông số kỹ thuật:

+Dung tích: 40 lít

+Hơi tiêu thụ: 12-20kg/h với áp suất 2-3bar

+Điện cung cấp: 200w, 380V 3 pha, 50Hz

+Tốc độ động cơ: 2-10 vòng/phút

+Kích thước: 2050x600x1300 mm

+Trọng lượng: 162 kg

-Mục đích: phá vỡ các liên kết cơ bản trong nguyên liệu làm nhuyễn nguyên liệu,

tiêu diệt bớt vi sinh vật, giữ màu, giúp gia nhiệt cho nguyên liệu để tiến hành các

dễ dàng hơn các thao tác và công đoạn phía sau

-Cấu tạo : Gốm có động cơ, hệ thống trục vít, hệ thống điều khiển van hơi ( bằng

tay và tự động ), van ổn áp.Thân thiết bị gồm 2 khoang, khoang trong chứa nguyên

liệu, khoang ngoài chứa hơi, có lớp vỏ cách nhiệt Ngoài ra còn có phễu cho

nguyên liệu vào, bảng điều khiển, đồng hồ chỉ áp suất, áp lực…

-Nguyên lý họat động: Hệ thống van hơi được đưa vào trong khoang giữa đến

khoảng nhiệt độ yêu cầu thì đóng van lại Nguyên liệu sau khi được nghiền sẽ qua

phễu và vào khoang trong của thiết bị Nhờ hệ thống trục vít, nguyên liệu được dẫn

và đảo trộn Khoang ngoài chứa hơi cấp nhiệt nên sẽ làm nóng nguyên liệu ở

khoang trong Nguyên liệu sau khi được đun nóng và đảo trộn sẽ được đưa ra

ngoài qua cửa ra của thiết bị theo chiều vít xoắn

3 Máy thanh trùng liên tục:

Máy thanh trùng liên tục

+Công suất bơm 1,5kW

-Mục đích: Thanh trùng sản phẩm sau khi đóng chai, chống lại sự sâm nhập của vi

sinh vật , kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm

-Cấu tạo : Gồm 3 khoang chứa nước: khoang nóng thanh trùng 900 C và khoang

nước ấm 50−550 C để giảm nhiệt, và khoang làm mát chứa nước thường, động cơ

của băng tải sản phẩm, hệ thống vòi phun, bơm, đồng hồ chỉ nhiệt độ, áp suất…

Ngoài ra còn có hệ thống đường dây dẫn, ống xả, bảng điều khiển, van xả tự động

và van cấp hơi, giơle tự ngắt…

-Nguyên lý hoạt động: Nhờ bơm, nước được bơm đầy vào các khoang, mở van

hơi bằng tay và tự động để hơi nước sục vào trong khoang chứa nước nóng đến

nhiệt độ cần thiết, ta đóng van tay lại, van tự động mở để nó tự động điều chỉnh

nhiệt độ Mở nhỏ đường hơi sang khoang nước ấm đến nhiệt độ 50 - 55 0C ta đóng

van lại Sản phẩm thanh trùng được đưa vào đầu băng tải nhờ động cơ băng tải đi

vào trong khoang nước nóng nhờ hệ thống bơm và vòi phun nước nóng được phun

đều lên sản phẩm Thời gian thanh trùng phụ thuộc vào từng loại sản phẩm Tiếp

đó hệ thống băng tải chạy, đưa phần sản phẩm này tiếp tục đến khoang nước làm

ấm Nước ấm được đưa lên vòi phun nhờ bơm và làm giảm bớt nhiệt độ của sản

phẩm, tăng thời gian thanh trùng và tránh hiện tượng rạn nứt trai do nhiệt độ giảm

nhanh đột ngột trước khi sang khoang nước thường Tại đây sản phẩm được làm

nguội trước khi theo bằng chuyền ra ngoài Kết thúc quá trình thanh trùng, phần

hơi được chuyển ra ngoài qua ống xả

4 Máy chiết rót định lượng (thiết bị bán tự động):

-Mục đích: Để định lượng chất lỏng, chất lỏng sệt (bán rắn) vào trong lọ thủy tinh

-Cấu tạo: +2 piston được nối với nhau bởi trục ở giữa, 1 đầu cấp khí nén vào một

đầu khí nén ra

+Xi lanh nằm ở khoang ngoài

+Để điều chỉnh piston chạy qua chạy lại có khí nén (dây cấp khí nén

vào)

- Nguyên lý: Cấp khí nén vào một đầu -> piston chạy sang bên trái ->2

cửa có van một chiều mở ra -> chất lỏng điền vào đó, khi đạt đủ vận tốc

rồi-> khí nén cấp vào đầu còn lại đồng thời khí nén ở đầu kia thoát ra ->

piston chạy sang bên phải -> đẩy chất lỏng ra

5 Máy chà:

+ Tach vỏ, hạt, xơ ra khỏi khối quả.

-Cấu tạo:Gồm khoang chà có trục chà, ở trên trục chà có gắn 3 cánh chà.Nghiền

bánh răng để điều chỉnh tốc độ.Bao bọc trục và cánh chà là lưới chà có kích thước

0.5 – 2 mm

-Nguyên lý hoạt động:Vật liệu qua phễu nạp liệu vào khoang chà.Hộp giảm tốc

điều chỉnh tốc độ tác dụng của cánh chà Dưới tác dụng của lực ly tâm khiến

nguyên vật liệu văng ra nắp thân chà cộng với việc cánh chà nén và ép khiến vật

liệu ra khỏi cánh chà xuống lưới, qua lưới và xuống phía cửa tháo dịch chà.Vỏ và

xơ to nên không qua lưới chà được đưa ra phía cửa tháo bã

6 Máy dập nút chai:

1.Hộp có cơ cấu xylanh và piston

2.Trục dập có lò xo bên trong3.Đầu trục dập có nam châm4.Giá đỡ

5.Dây dẫn khí nén vào6.Bơm không khí7.Cao su cố định chai

-Mục đích: Dập nút chai

làm kín chai

-Cấu tạo: Máy dập có

piston và xylanh, có dây dẫn khí nén vào và đường dẫn khí nén ra.Có cơ cấu cố định chai

là cao su

-Nguyên lý: Chai được

cố định vào lớp cao su.Bơm khí nén từ bơm không khí vào dẫn vào trong hộp có xylanh và piston.Piston làm

trục chuyển động dập xuống, nắp chai được cố định bằng nam châm ở đầu trục

dập.Cứ mỗi lần dập xuống, bên trong có hệ thống lò xo nên trục dập tự động dịch

lên.Khí được ra theo đường dẫn khí ra

6.Cửa tháo bã7.Cửa tháo dịch

-Mục đích: Ép các vật liệu sau khi đã được

gia nhiệt làm mềm để tách dịch quả và thu dịch quả

-Cấu tạo: + Gồm phễu nạp liệu.

+ Thân máy có phễu chứa cam

và trục dập

+ Gờ để ngăn không cho quả vào để máy thực hiện ép từng quả

+ Hệ thống bơm dầu thủy lực

+ Trục dập lớn nên sử dụng lực lớn

-Nguyên lý: Quả vào phía nạp liệu đi vào phía gờ để thực hiện ép từng quả một

(cứ mấy giây thì một quả vào).Dưới tác dụng của trục dập với lực tương đối lớn

dập xuống, bã và vỏ rơi xuống cửa tháo bã còn dịch quả chảy ra phía cửa tháo

dịch

8.Máy lọc khung bản:

+ Diện tích lọc: 8200 cm2 với 30 khung

+ Công suất điện: 0.37 kW

+ Áp suất: 3 bar

+ Nguồn điện 3 pha: 220/380 V

-Mục đích: Làm trong huyền phù (chất rắn lơ lửng trong chất lỏng)

=> Lọc bia (lọc bã men), lọc dịch quả…

-Cấu tạo: