www foodnk comTH KTTP full 6 bai

Mục đích thí nghiệm - Khảo sát quá trình hoạt động của máy lọc khung bản.. - Xác định các hệ số lọc và phương trình lọc, mối liên hệ giữa động lực quá trình lọc và năng suất của máy lọc

Trang 1

Thực hành Kỹ thuật thực phẩm

Báo cáo thí nghiệm

NHÓM 3 – TỔ 2 MHP: 210501003 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn SVTH: TRẦN CÔNG NAM

October 19, 2011

Trang 2

I Mục đích thí nghiệm 1

II Cơ sở lý thuyết 1

III Trang thiết bị, dụng cụ, hóa chất, nguyên liệu 3

IV Các bước tiến hành thí nghiệm 4

V Lập công thức tính toán 5

VI Báo cáo thí nghiệm 5

BÀI 2: KHẢO SÁT HỆ THỐNG GHÉP BƠM 10

I Mục đích 10

III Cách tiến hành thí nghiệm 14

IV Lập công thức tính toán 15

V Kết quả thí nghiệm 16

VI Nhận xét và bàn luận kết quả 27

BÀI 3: THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT ỐNG LỒNG ỐNG 28

I Trang thiết bị, dụng cụ thí nghiệm 28

II Tiến hành thí nghiệm 29

III Lập công thức tính toán 30

IV Báo cáo thí nghiệm 30

V Bàn luận 34

BÀI 4: SẤY ĐỐI LƯU – IC106D 35

I Mục đích thí nghiệm 35

III. Tiến hành thí nghiệm 36

IV. Báo cáo thí nghiệm 36

V. Bàn luận 40

BÀI 5: KHẢO SÁT CHẾ ĐỘ CỘT CHÊM (THÁP ĐỆM)-IC131D 42

I. Mục đích thí nghiệm 42

II. Phương pháp thí nghiệm 42

III. Lập công thức tính toán 42

IV. Báo cáo thí nghiệm 43

V. Bàn luận 45

BÀI 6: MẠCH LƯU CHẤT – C6 MKLL 46

I. Mục đích 46

II. Cơ sở lý thuyết 46

III. Các bước tiến hành thí nghiệm 47

IV. Lập công thức tính toán 47

V. Báo cáo thí nghiệm 49

VI. Bàn luận 54

Trang 3

1 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn

Bài 1: LỌC KHUNG BẢN

I Mục đích thí nghiệm

- Khảo sát quá trình hoạt động của máy lọc khung bản

- Xác định vận tốc lọc trung bình, chu kỳ lọc và năng suất lọc

- Xác định các hệ số lọc và phương trình lọc, mối liên hệ giữa động lực quá trình lọc và năng suất của máy lọc

II Cơ sở lý thuyết

1 Nguyên tắc làm việc

Mục đích của quá trình lọc là phân riêng pha liên tục và pha phân tán cùng tồn tại trong một hổn hợp Hai pha có thể là lỏng – khí; rắn – khí; rắn – lỏng hoặc hai pha lỏng không tan lẫn cùng tồn tại trong hổn hợp

Khái niệm: Lọc là quá trình được thực hiện để phân riêng các hỗn hợp nhờ một vật

ngăn xốp Một pha đi qua vật ngăn xốp còn pha kia được giữ lại Vật ngăn có thể là dạng hạt: cát, đá, than; dạng sợi như tơ nhân tạo, sợi bông, đay, gai; dạng tấm lưới kim loại; dạng vật ngăn như sứ xốp, thủy tinh xốp v.v

Chênh lệch áp suất hai bên vách ngăn lọc được gọi là động lực của quá trình lọc nghĩa là:

P = P1 - P2

Động lực của quá trình lọc có thể tạo ra bằng ba cách sau:

- Dùng áp lực của cột chất lỏng (áp suất thủy tĩnh)

- Dùng máy bơm hay máy nén đưa huyền phù vào(lọc áp suất)

- Dùng bơm chân không (lọc chân không)

2 Phương trình lọc

2.1 Tốc độ lọc và các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian lọc

Lượng nước lọc thu được trên một đơn vị diện tích bề mặt vách ngăn lọc trên một đơn vị thời gian gọi là tốc độ lọc

s m Fd

Trang 4

P Fd

dV W

 - độ nhớt của pha liên tục, Ns/m2

Rb = Pb – trở lực của bã lọc (tổn thất áp suất qua lớp bã), 1/m

Rv = Pv – trở lực của vách lọc (tổn thất áp suất qua vách lọc), 1/m Gọi:

r0 – trở lực riêng theo thể tích của bã lọc (1/m2): trở lực của bã dày 1m

V r h r

F P dV

0 0

Khi nghiên cứu quá trình lọc, để đơn giản người ta chỉ tiến hành ở hai chế độ là lọc với áp suất không đổi và lọc với tốc độ lọc không đổi

2.2 Lọc với áp suất không đổi, P = const

Gọi q = V/F – lượng nước lọc riêng: là lượng nước lọc thu được trên 1m2

bề mặt vách lọc, m3

/m2

Từ phương trình (1.4), với điều kiện bã lọc và vách lọc không chịu nén ép nghĩa là:

r0= const và Rv = const, biến đổi và tích phân hai vế phương trình trên ta được:

0 0

)

F

X r

Trang 5



0 0

2

.2

2

X r

P F

V X r

R F

X r

P K

.2



K

C q K dq

C và K

2.3 Lọc với tốc độ lọc không đổi (w=const)

Do tốc độ lọc là không đổi nên sự biến thiên thể tích nước lọc trong một đơn vị thời gian là hằng số Do đó phương trình (1.4) được viết dưới dạng

V X r

P F

V W

.

0 0



Nhận thấy rằng: P = Pb + Pv = .r0.X0.w2. + Rv.w

Vậy: P = A. + B; (A=.r0.X0.w2; B=Rv.w); A, B là các hằng số

Nghĩa là động lực quá trình lọc biến thiên tuyến tính treo thời gian

III Trang thiết bị, dụng cụ, hóa chất, nguyên liệu

Thiết bị lọc được thiết kế chế tạo ở nhiều dạng, nhiều kiểu khác nhau để phù hợp với các điều kiện cụ thể riêng biệt Theo theo cách thức hoạt động, người ta chia ra: thiết

bị lọc gián đoạn và thiết bị lọc liên tục

Trong bài này ta tiến hành với máy lọc khung bản

Sơ đồ nguyên lý hoạt động:

Trang 6

Sơ đồ nguyên lý hoạt động máy lọc khung bản

Máy lọc khung bản có cấu tạo gồm các bộ phận chính như sau: Bồn chứa nguyên liệu, bơm tạo áp lực cho chất lỏng, khung bản lọc, các van điều chỉnh, lưu lượng kế và các

áp kế đo áp suất trước và sau khung bản lọc

Máy lọc gồm một dãy các khung bản cùng kích thước xếp liền nhau trên một khung

đỡ, giữa khung và bản có các tấm ngăn xốp thực hiện phân riêng Bản đầu tiên gọi là bản

cố định, cuối cùng là một bản di động Ép chặt khung và bản bằng cơ cấu vít đai ốc được thực hiện bởi tay quay Huyền phù được đưa vào khung bằng van V3, nước trong thu được theo đường van V4, bã lọc bị giữ lại trên các tấm ngăn xốp

Trên bề mặt của bản người ta xẻ các rãnh thẳng đứng song song với nhau và hai rãnh nằm ngang ở hai đầu Rãnh nằm ngang bên dưới có thông với van tháo nước lọc và nước rửa Khung rỗng tạo thành phòng lọc để chứa cặn

Nguyên liệu thí nghiệm: Huyền phù

IV Các bước tiến hành thí nghiệm

1 Tiến hành thí nghiệm với áp suất lọc không đổi

Các bước tiến hành thí nghiệm:

Kiểm tra tổng quát thiết bị, cho huyền phù vào bể chứa nguyên liệu, lắp vách ngăn lọc vào trong các khung bản và ép chặt khung và bản bằng tay quay

Kiểm tra nguồn điện, khóa van v2, v6; mở hoàn toàn van v1, v4; mở ¼ van v3, bật công tắc bơm

Thay đổi áp suất trên áp kế P1 bằng cách điều chỉnh van số 3, đọc các giá trị áp suất trên áp kế P1, P2 và thời gian thu được một thể tích nước lọc cố định

Dừng máy, tháo các tấm ngăn lọc, rữa bã đồng thời đo thời gian rữa bã và các thời

Trang 7

gian thao tác phụ để xác định chu kỳ lọc

2 Tiến hành thí nghiệm với tốc độ lọc không đổi

Các bước tiến hành thí nghiệm:

Kiểm tra tổng quát thiết bị, cho huyền phù vào bể chứa nguyên liệu, lắp vách ngăn lọc vào trong các khung bản và ép chặt khung, bản bằng tay quay

Kiểm tra nguồn điện, khóa van v2, v6; mở hoàn toàn van v1, v4; mở van v3, bật công tắc bơm

Điều chỉnh van v4 sao cho lưu lượng không đổi ở một giá trị nhất định, đọc các giá trị áp suất trên áp kế P1, P2 trong những thời điểm khác nhau

Dừng máy, tháo các tấm ngăn lọc, rữa bã

Lặp lại thí nghiệm hai lần với lưu lượng tương ứng Q 1 , Q 2

Bảng 1 Lọc với áp suất không đổi

STT Áp suất lọc Thể tíc lọc(lít) Thời gian lọc(s)

Trang 8

Xác định biến thiên lượng nước lọc riêng: dqi, suy ra tỷ số dτi/dqi

3 Kết quả xử lý số liệu (chung cho hai điều kiện áp suất)

Trang 9

Đồ thị Δτ/Δq – Δτ ở điều kiện áp suất lọc không đổi 0.5 bar

Dựa vào đồ thị ta tính được hằng số lọc C và K, sau đó viết phương trình lọc khi áp suất không đổi

Đồ thị có dạng Y = 200X, suy ra C = 0 và K = 0.01; ta viết được phương trình lọc với áp suất không đổi là:

q 2 = 0.01τ

Tương tự, tiến hành thí nghiệm với áp suất lọc 1.0 bar ta có đồ thị và các kết quả:

Đồ thị Δτ/Δq – Δτ ở điều kiện áp suất lọc không đổi 1.0 bar

Đồ thị có dạng Y = 200X, suy ra C = 0 và K = 0.01; ta viết được phương trình lọc

Trang 10

với áp suất không đổi là

q 2 = 0.01τ Bảng 4 Kết quả xử lý số liệu (chung cho hai điều kiện lưu lượng lọc)

Trang 11

Suy ra phương trình lọc với áp suất không đổi là: P = 0.0053. – 0.16

VII Đánh giá kết quả thí nghiệm

1 Nhận xét về kết quả thí nghiệm, dựa vào kết quả thí nghiệm so sánh với lý thuyết

Dựa vào kết quả thí nghiệm, ta thấy có nhiều sai số; đồ thị không là đường thẳng

mà là đường cong gần thẳng gần đúng với lý thuyết

2 Đánh giá sai số thí nghiệm, loại bỏ các sai số thô

Sai số có thể hình thành trong trường hợp thao tác không đồng điều dẫn đến máy làm việc không chính xác Phần khác có thể là do công đoạn làm sạch bã chưa được hiệu quả triệt để, do đó phần bã còn dính lại trên bản lọc ảnh hưởng đến kết quả

Trang 12

Bài 2: KHẢO SÁT HỆ THỐNG GHÉP BƠM

I Mục đích

- Khảo sát và tìm các đặc tuyến của bơm

- Khảo sát và xây dựng đồ thị tìm điểm làm việc của bơm ly tâm

- Khảo sát và tìm hiểu các trường hợp ứng dụng của mô hình ghép bơm song song

và nối tiếp

II Cơ sở lý thuyết

1 Khái niệm và phân loại bơm

a Khái niệm

Bơm là loại thiết bị được ứng dụng rộng rãi trong các nghành công nghiệp, dùng để vận chuyển chất lỏng chuyển động trong ống Bơm là loại thiết bị chính cung cấp năng lượng cho chất lỏng để thắng trở lực trong đường ống khi chuyển động, nâng chất lỏng lên

độ cao nào đó, tạo lưu lượng chảy trong thiết bị công nghệ… Năng lượng của bơm được

lấy từ các nguồn động lực khác nhau

b Phân loại bơm

Theo nguyên lý họat động, bơm chất lỏng được chia làm 3 nhóm chính như sau:

o Bơm thể tích: Việc hút và đẩy chất lỏng ra khỏi bơm nhờ sự thay đổi thể tích của không gian làm việc trong bơm Do đó thể tích và áp suất chất lỏng trong bơm sẽ thay đổi, sẽ cung cấp năng lượng cho chất lỏng

Việc thay đổi thể tích trong bơm có thể do:

- Chuyển động tịnh tiến (bơm pittông)

- Chuyển động quay (bơm roto)

o Bơm động lực: Việc hút và đẩy chất lỏng ra khỏi bơm nhờ sự chuyển động quay tròn của các bơm , khi đó động năng của cánh quạt sẽ truyền vào chất lỏng tạo năng lượng cho dòng chảy

Năng lượng của cánh quạt truyền vào chất lỏng có thể dưới dạng:

- Lực ly tâm (bơm ly tâm)

- Lực đẩy của cánh quạt (bơm hướng trục)

Trang 13

- Thùng nén: tạo áp suất trên bề mặt chất lỏng nhằm tạo cho chất lỏng có thế năng cần thiết để chuyển động

2 Các thông số cơ bản của bơm

- Năng suất của bơm: là thể tích chất lỏng bơm cung cấp vào ống đẩy trong một đơn vị thời gian Ký hiệu: Q (m3

/s; m3/h; l/s)

- Cột áp của bơm: là áp suất chất lỏng tại miệng ra ống đẩy của bơm hay là năng lượng riêng của chất lỏng thu được khi đi từ ống hút đến ống đẩy của bơm Ký hiệu: H (m)

Cột áp toàn phần của bơm được tính như sau:

Ht = Hs +Hv +He

g

P P

H S

2 

 :cột áp thủy tĩnh, m

P1: áp suất đầu vào, Pa

P2: áp suất đầu ra, Pa

g

V V

H V

2

2 1 2

2 

 : năng lượng để khắc phục động năng giữa ống đẩy và ống hút, m

V1: vận tốc vào của dòng lưu chất, m/s

V2: vận tốc ra của dòng lưu chất, m/s

He = Z2 – Z1= 0,075m, năng lượng dùng để khắc phục chiều cao của hai mặt cắt, m

- Công suất của bơm: là năng lượng tiêu hao để tạo ra lưu lượng Q và cột áp của bơm H Ký hiệu: N (KW , Hp)

Công suất của bơm được xác định theo công thức:

, kW Trong đó: n: số vòng quay của bơm, vòng/phút

t: momen xoắn của động cơ, Nm

3 Bơm ly tâm

Trang 14

a Cấu tạo và nguyên lý họat động

Cấu tạo: Bơm ly tâm bao gồm vỏ bơm 3, bánh guồng trên đó có các cánh hướng

dòng Bánh guồng được gắn trên trục truyền động 1,ống hút 4 và ống đẩy 2

Nguyên lý hoạt động: Khi bánh guồng quay dưới tác dụng của lực ly tâm chất

lỏng trong bánh guồng sẽ chuyển động theo cánh hướng dòng từ tâm bánh guồng ra mép bánh guồng và theo vỏ bơm ra ngòai Vỏ bơm được cấu tạo theo hình xoắn ốc có tiết diện lớn dần có tác dụng làm giảm bớt vận tốc dòng chảy và tăng áp lực dòng chảy Khi chất lỏng trong bánh guồng chuyển động ra ngòai dưới tác dụng của lực ly tâm, sẻ tạo ra áp suất chân không tại tâm bánh guồng, do có sự chênh lệch áp suất ở bên ngòai và tâm bánh guồng chất lỏng sẽ theo ống hút chuyển động vào bánh guồng, tạo thành dòng chất lỏng chuyển động liên tục trong bơm

- Ưu điểm: Bơm ly tâm được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và đời sống vì

có nhiều ưu điểm như lưu lượng đề, gọn nhẹ, tốc độ quay lớn nên có thể trực tiếp nối với động cơ, đơn giản ít chi tiết, lưu lượng lớn

- Nhược điểm: Phải mồi bơm khi khởi động, không tạo ra được áp suất lớn hơn 7

at, năng suất phụ thuộc vào cột áp của bơm

4 Ghép bơm song song

Ghép bơm song song khi cần giữ nguyên cột áp và tăng lưu lượng, lúc này chất lỏng cùng đẩy vào một đường ống Đặc tuyến chung của cả 2 bơm nhận được bằng tổng năng suất (cộng hoành độ) của từng bơm riêng biệt

Kết hợp đặc tuyến tổng của bơm với đặc tuyến mạng ống trên cùng tọa độ ta thấy rằng:

Điểm B là điểm làm việc riêng lẻ của từng bơm ứng với lưu lượng QI = QII

Trang 15

Đặc tuyến bơm khi ghép song song

Điểm A là điểm làm việc của 2 bơm khi mắc song song với lưu lượng QI-II

Như thế QI-II> QI nhưng nhỏ hơn 2 QI

Như vậy ta thấy cách ghép song song càng bất lợi khi trở lực đường ống càng lớn

Do đó cách ghép song song chỉ nên áp dụng đối với các mạng ống đơn giản (trở lực nhỏ) lúc đó đường đặc tuyến mạng ống là đường nét đứt thì năng suất QI-II sẽ tăng lên

5 Ghép bơm nối tiếp

Ghép bơm nối tiếp khi cần giữ nguyên lưu lượng và tăng cột áp Trong trường hợp này năng suất chung của bơm giống như năng suất từng bơm còn áp suất thì tăng gấp đôi bằng tổng áp suất từng bơm tạo ra

Đặc tuyến bơm khi ghép nối tiếp

Kết hợp đặc tuyến 2 bơm mắc nối tiếp với đặc tuyến mạng ống trên cùng đồ thị, ta thấy:

Điểm B là điểm làm việc của từng bơm riêng lẽ ứng với cột áp H1 và lưu lượng Q1

Điểm A là điểm làm việc khi bơm mắc nối tiếp ứng với cột áp H và lưu lượng Q Thực tế khi ghép bơm nối tiếp thì lưu lượng cũng tăng từ Q1 lên Q tuy nhiên không đáng kế và cột áp tăng từ H1 lên H nhưng H1< 2H

Trang 16

- Chọn biểu tượng “GO” để lưu lại kết quả của bơm chạy ở chế độ 80%

- Đóng van hút để lưu lượng là 0

- Chọn biểu tượng “GO” để lưu lại kết quả này

- Mở từ từ van hút (nhiều khẩu độ van khác nhau) để tăng lưu lượng Đợi khoảng từ

1-2 phút (ứng với từng khẩu độ van) rồi chọn biểu tượng “GO” lưu lại những kết quả

tương ứng

2 Ghép bơm nối tiếp

TN 2: Điều chỉnh lưu lượng bằng cách đóng từ từ van hút và giảm từ từ tốc độ quay của bánh guồng 1

- Hai bơm sử dụng trong thí nghiệm này có đặc tính giống nhau

- Bơm 2 được cài đặt sẵn cố định

- Bơm 1 được chạy với tốc độ tối đa là 80% đối với dòng điện 50Hz hoặc 100% đối với dòng điện 60Hz

a Vận hành 1 bơm đơn

- Đóng van ra của bơm 2 ( van 15), mở van ra của bơm 1( van 14)

- Chọn chế độ chạy 1 bơm (single) trong phần mềm

- Chọn biểu tượng “GO” để đầu cảm biến nhận tín hiệu và hiển thị lên bảng kết quả của phần mềm

- Điều chỉnh tỉ lệ van số 2 (thay đổi lưu lượng) Tương ứng với từng khẩu độ van khác nhau ta chọn biểu tượng “GO” để ghi nhận kết quả tương ứng

- Sau khi làm xong thì chúng ta đưa van số 2 về trạng thái mở hoàn toàn

b Vận hành hệ thống ghép bơm nối tiếp

- Chọn biểu tượng “new” để tạo bản kết quả mới, rồi đổi tên thành “Nối tiếp”

- Chọn chế độ “series” trong phần mềm

- Mở van 15, đóng van 14 rồi đợi vài phút (5 phút) để cho bọt khí ra khỏi hệ thống

- Chọn biểu tượng “GO” để đầu cảm biến nhận tín hiệu và hiển thị lên bảng kết quả của phần mềm

- Đóng dần dần van 2 , rồi chọn biểu tượng “GO” để cảm biến đọc tương ứng với

Trang 17

từng khẩu độ van khác nhau

- Sau khi làm xong thì mở van 2 ra hoàn toàn

TN 3: Điều chỉnh lưu lượng bằng cách mở từ từ van hút và tăng từ từ tốc độ quay của bánh guồng 1

Thực hiện tương tự TN 2 Nhưng có thay đổi là: Mở dần dần van 2 , rồi chọn biểu tượng “GO” để cảm biến đọc tương ứng với từng khẩu độ van khác nhau

3 Ghép bơm song song

- Kết nối và kiểm tra hệ thống ống dẫn

- Cho bơm hoạt động để đuổi hết khí ra khỏi hệ thống ống

- Chúng ta có thể lấy kết quả của thí nghiệm 6 tiếp tục cho thí nghiệm 7 Nếu không chúng ta có thể bắt đầu bằng 1 bảng thí nghiệm mới

- Chọn biểu tượng “new” để tạo bản kết quả mới, rồi đổi tên thành “song song”

IV Lập công thức tính toán

 Công suất của bơm: là năng lượng tiêu hao để tạo ra lưu lượng Q và cột áp của

bơm H Ký hiệu N (KW hoặc HP) Công thức xác định:

Trong đó; Q: Lưu lượng của bơm, (m3/s)

H: Cột áp toàn phần của bơm, (m)

: Khối lượng riêng của chất lỏng, (kg/m3

) Trong thí nghiệm này ta dùng chất lỏng là nước, và

g : Gia tốc trọng trường bằng 9.81 (m/s)

Trang 18

Trong đó; : là cột áp toàn phần của bơm, (mH2O)

Q: Lưu lượng của bơm, (m3/s)

: Khối lượng riêng của chất lỏng, (kg/m3

b Hệ 2 bơm ghép nối tiếp

Trang 19

(kPa)

Áp suất đẩy bơm 1

P 1d , (kPa)

Áp suất đẩy bơm 2,

P 1d , (kPa)

Trang 20

STT Chế độ tốc

độ bơm

Áp suất hút P h (kPa)

P 1d , (kPa)

c Hệ 2 bơm ghép song song

độ bơm

Áp suất hút P h

(kPa)

P 1d , (kPa)

Trang 21

độ bơm

Áp suất hút P h (kPa)

P 1d , (kPa)

Trang 24

Đồ thị Mối quan hệ giữa cột áp và lưu lượng

Đồ thị Mối quan hệ giữa Công suất và lưu lượng

0 0.00005 0.0001 0.00015 0.0002 0.00025 0.0003

Trang 26

Đồ thị Mối quan hệ giữa hiệu suất và lưu lượng

Đồ thị cho TN 4:

0 5 10 15 20 25 30 35

Trang 27

Đồ thị Mối quan hệ giữa cột áp và lưu lượng

0 0.00002 0.00004 0.00006 0.00008 0.0001 0.00012 0.00014 0.00016

Định dạng
Số trang	56
Dung lượng	2,04 MB