Báo cáo thực hành hóa lí DHCN

Quá trình khuấy thường được thực hiện trong các ống có dòng chất lỏng chảy qua, trong các bơm vận chuyển, trên các đĩa tháp tinh luyện, trong các thiết bị khuấy hoạt động nhờ năng lượng

MỤC LỤC

Bài 1 TĨNH LỰC HỌC QUÁ TRÌNH SẤY……… 2

Bài 2TRUYỀN NHIỆT ỐNG LÒNG ỐNG……… 9

Bài 3KHUẤY CHẤT LỎNG……….22

Bài 4 LỌC KHUNG BẢN……….………38

Bài 5 QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC……… ……….47

Bài 6 THỜI GIAN LƯU……… ……….55

Bài 7 BƠM LY TÂM……….67

Bài 8 CHƯNG CẤT……… 102

Xác định vật liệu sấy G0 (khối lượng ban đầu của vật liệu)

Khi nhiệt độ sấy đạt tới giá trị ổn định (300C) đặt vật liệu đả làm ẩm vào trong phòng sấy

*Lưu ý : Nếu đạt giá trị thí nghiệm mà vẩn tăng thì tắt điện trở 1,3 ( tuyệt đối

không tắt điện trở 2 Nếu sau một thời gian chưa đạt giá trị thì kiểm tra điện trở 1,3

đã bật chưa

Trí ghi nhận các giá trị sau: chỉ số của cân, nhiệt độ bầu khô & ướt, tốc độ quạt tại thời điểm ban đầu

III Tiến hành thí nghiệm

Viên ghi nhận các giá trị trên sau 1 khoảng thời gian nhất định ( 15 phút )

Thuận tắt công tắc 1 và 3

Cài đặt nhiệt độ trên bộ điều khiển về nhiệt độ của thí nghiệm tiếp theo, nếu là thí nghiệm cuối thì cài 20 độ C và tắt điện trở 2 và lấy vật liệu sấy ra ngoài

Viên: xác định các thông số của không khí ẩm ở các vị trí khác nhau

Trí: xác định thành phần vật liệu sấy của quá trình sấy

Thuận: xác định lượng không khí khô cần sử dụng và lượng nhiệt cần cho quá trình sấy

IV Kết quả và biện luận

Gc(g)

(m/s)

3

Mức

2 Bảng kết quả và sử lí số liệu

Các đại lượng:

- Llt: lượng không khí khô đi trong máy sấy theo lý thuyết (kg/h)

- W: lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu (kg/h)

- ̅ : hàm ẩm sau khi sấy của tác nhân sấy (kg/kgkkk)

- ̅ : hàm ẩm sau khi được đốt nóng của tác nhân sấy (kg/kgkkk)

- ̅ : hàm ẩm ban đầu của tác nhân sấy (kg/kgkkk)

- Qlt: lượng nhiệt cung cấp cho quá trình sấy (kJ/kgkkk)

- H0: hàm nhiệt ban đầu của tác nhân sấy (kg/kgkkk)

- H1: hàm nhiệt sau khi được đốt nóng của tác nhân sấy (kg/kgkkk)

Biểu thức sử lí kết quả:

Go=Gđ ̅

= Gc ̅

̅ (g/g)= 100-100 = 100-100 = 27.527(g/g)

Lưu lượng không khí khô đi trong máy sấy:

̅̅̅ ̅̅̅ ̅̅̅ ̅̅̅=

=182.63 (kg/h) Lượng nhiệt cung cấp cho quá trình:

( )= 182.63(182.63-182.63)= 1130.5(kcal/h)Sấy lý thuyết:

̅ ̅

( )

với F= chiều cao ống ra chiều dài ống = 0.25 0.4=0.1(m2)

W (g)

4 30.769 12.687 35

518.52 2592.6 1049.7 6738.8 378.38 1929.7 630.91 3154.5

5 32.37 7.874 46

497.3 3431.4 629.68 3211.4 202.2 1251.6 881.94 6085.4

6 44.286 20.946 62 151.22 981.41 881.48 5456.4

7 46.575 34.27 41

260.32 1809.2 1134.4 9188.7 180.22 1585.9 419.46 2915.2

8 52.049 41.206 45

327.27 3658.9 419.75 3693.8 327.27 3658.9 922.88 10318

9 46.575 31.579 48

266.67 2981.3 922.88 10318

Bảng sử lí số liệu tính toán

Tiếp tục điều chỉnh van lạnh cũng chảy từ trên xuống thiết bị sao cho dòng chảy

từ thùng qua bơm qua lưu lượng kế qua thiết bị truyền nhiệt rồi về thùng lạnh hoặc chảy ra ngoài

Chờ nhiệt độ thùng nóng đạt trên 700C Trí bật bơm, đợi ổn định đọc lưu lượng dòng nóng và lạnh

Sau khi đo lưu lượng xong Viên mở van cho dòng nóng chảy qua nhánh phụ Đợi 1-2 phút Thuận đọc nhiệt độ của 2 dòng để Trí tiến hành ghi kết quả:

Làm tương tự với thiết bị thứ 2

Kết thúc thí nghiệm Trí tắt bơm nóng và bơm lạnh chuẩn bị thí nghiệm tiếp theo

Thuận tắt bơm nóng và bơm lạnh, tắt công tắc tổng, tắt cầu dao nguồn

Trí chờ nước nguội dưới 500C xả nước trong các thùng, khóa van nước nguồn cấp

Ba sinh viên cùng dọn vệ sinh máy và khu vực máy

III KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN

Đổi lưu lượng thể tích sang lưu lượng khối lượng

Với phụ thuộc vào nhiệt độ dựa theo công thức thực nghiệm:

Với:

Tính nhiệt lượng dòng nóng, dòng lạnh và nhiệt lượng tổn thất:

( ⁄ ) ( ⁄ )

Tính hiệu suất quá trình truyền nhiệt:

3 Hệ số truyền nhiệt

a Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm

Với trường hợp chảy xuôi chiều:

n: số lượng ống L:chiều dài ống

b Hệ số truyền nhiệt lí thuyết

( ) (

) Tính hệ số cấp nhiệt α1 (dòng nóng) :

Chuẩn số Reynold (Re)

Trong đó:

w là vận tốc của dòng nóng:

: độ nhớt của dòng nóng,

( )Với:

( )

( )

Chuẩn số Grashoff:

Tlog (0C) KTN

(W.m2.K)

KLT(W.m2.K)

Bảng tính toán hiệu suất truyền nhiệt

Tlog (0C) KTN

(W.m2.K)

KLT(W.m2.K)

Tlog (0C) KTN

(W.m2.K)

KLT(W.m2.K)

I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

Tạo hệ đồng nhất từ các thể tích lỏng khí rắn có tính chất và thành phần khác nhau: dung dịch, nhũ tương, huyền phù, hệ bọt …

Tăng cường quá trình trao đổi nhiệt, trao đổi chất (quá trình truyền khối, quá trình hóa học)

Quá trình khuấy hệ chất lỏng là quá trình rất thường gặp trong công nghiệp: công nghiệp hóa chất (phổ biến nhất), công nghiệp thực phẩm, công nghiệp luyện kim, công nghiệp xây dựng, công nghiệp hóa dược, công nghiệp nhẹ … và trong đời sống hằng ngày

Quá trình khuấy thường được thực hiện trong các ống có dòng chất lỏng chảy qua, trong các bơm vận chuyển, trên các đĩa tháp tinh luyện, trong các thiết bị khuấy hoạt động nhờ năng lượng cơ học hoặc năng lượng của dòng khí nén Trong bài thí nghiệm này, ta thực hiện nghiên cứu về khuấy cơ học

2 Các dạng cơ cấu khuấy

Cơ cấu khuấy thường được chia thành cơ cấu khuấy chậm và cơ cấu khuấy

nhanh, ngoài ra còn có thể chia thành dạng cơ cấu khuấy hướng kính và hướng trục

Cơ câu khuấy nhanh gồm: cơ cấu khuấy tua pin và cơ cấu khuấy chân vịt… thường làm việc trong thiết bị có tấm chặn, tắm chặn thường tạo ra sự chảy xoáy chất lỏng trong thiết bị và không cho hình thành phiể

Cơ cấu khuấy chậm gồm: các cơ cấu khuấy loại bản, loại tấm, loại mỏ neo, loại khung…chúng chur yếu tạo ra dòng vòng nghĩa là chất lỏng quay quanh trục thiết bị

3 Công suất khuấy

Công suất khuấy N thụ thuộc vào chế độ, đặc tuyến dòng trong hệ thống và vào kích thước hình học của thiết bị Các chế độ chuyển động của lưu chất là dạng màng, dạng rối và dạng chuyển tiếp

Các thông số ảnh hưởng đến công suất khuấy:

N=f(n,D,ƿ,g )(1) N= K

N là chuẩn số công suất khuấy( không thứ nguyên), được xác định theo công thức sau

được xác định theo công thức:

Ndc=√ U.I.cosϕ,W (4) Với:

U: hiệu điện thế(V) I: cường độ dòng điện(A)

Mức độ khuấy trộn là sự phân bố tương hỗ của hai hoặc nhiều chất sau khi

khuấy cả hệ

Cường độ khuấy trộn phụ thuộc vào các đại lượng sau:

+ n Số vòng quay của khuấy + v Vận tốc vòng của đầu cánh khuấy

+Chuẩn số reynlds đặc chưng cho quá trình khuấy

ReM= (5) Trong đó:

n: số vòng quay( vòng/s) d: đường kính cánh khuấy(m) v: độ nhớt động học (m2/s)

III TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

Thí nghiệm 1: khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến công suất khuấy đối với

loại cánh khuấy mái chèo( không có tấm chặn)

- Lắp cánh khuấy mái chèo

Thí nghiệm 2 : khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến công suất khuấy đối với

loại cánh khuấy mái chèo( có tấm chặn)

- Lắp cánh khuấy mái chèo

Thí nghiệm 3 : khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến công suất khuấy đối với

loại cánh khuấy chân vịt( không tấm chặn)

Thí nghiệm 4 : khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến công suất khuấy đối với

loại cánh khuấy chân vịt( có tấm chặn)

Tộc độ vòng quay (v/s) Cường độ dòng điện I (mA) Hiệu điện thế U (V)

IV KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUÂN

I (mA)

Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến công suất khuấ

STT n

(vòng/s)

I (mA)

9 3 379 0.083 314981.3 0.28337 0.04001 46.2505

10 3.1667 379 0.092 332480.3 0.27868 0.03940 51.2657

Bảng sử lí số liệu thí nghiệm 2( có tấm chắn)

Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến công suất khuấy

Đối với cánh khuấy chân vịt

ReM = =

- (

) = 1749896.313

STT n

(vòng/s)

U (V)

1 1.6667 378 0.012 174989.6 0.02334 0.00310 6.68682

2 1.8333 377 0.019 192488.5 0.02266 0.00320 10.58747

Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến công suất khuấy

Bảng sử lí số liệu thí nghiệm 4 ( có tấm chắn)

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000

LỌC KHUNG BẢN

I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

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

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

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

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

- Dung bơm chân không (lọc chân không)

Cách tăng động lực của quá trình lọc

V - thể tích nược lọc thu được, m3

– thời gian lọc

Quá trình lọc huyền phù phụ thuộc vào các yếu tố:

–độ nhớt của pha liên tục

Rb = ΔPb – trở lực của bả lọc ( tổn thất áp suất qua lớp bả) 1/m

Rv=ΔPv - 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 bả lọc

4 Lọc với áp suất không đổi, ΔP=const

Gọi lượng nước lọc riêng: là lượng nước lọc thu được trên 1m2 bề mặt vách lọc m3/m2

Từ phương trình (1) với điều kiện: trở lực riêng theo thể tích của bã lọc (1/m2) trở lực của bả lọc, trở lực của vách lọc (r0 , Rv =const), biến đổi và tích phân hai vế phương trính ta được:

∫ ( ) ∫

Hay:

Chia 2 vế cho Ta được phương trình lóc với áp suất không đổi

5 Lọc với tốc độ lọc không đổi w = const

Do tốc độ lọc không đổi nên sự biến thiên nước lọc trong một đơn vị thời gian là hằng số, do đó phương trình (1) được viết dưới dạng:

Suy ra phương trình có dạng:

ΔP =A +B Với: , B =

III TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

Thí nghiệm 1: Lọc với áp suất không đổi, P = const:

1 Cách tiến hành:

- Kiểm tra và lắp đặt các khung bản, vải lọc và các khớp nối

- Kiểm tra nguồn điện và các van

- Bật công tắc cho bơm hoạt động

- Vì lọc với áp suất không đổi nên ta cần phải điều chỉnh áp suất trên áp kế P1, sao cho động lực quá trình lọc không đổi theo thời gian (điều chỉnh tùy ý)

- Khi lượng nước lọc bắt đầu ra ổn định thì tiến hành thu nước lọc theo thời gian

- Chuẩn bị nước đến 3/4 thùng chứa nhập liệu

- Kiểm tra và lắp đặt các khung bản, vải lọc và các khớp nối

- Kiểm tra nguồn điện và các van

- Bật công tắc cho bơm hoạt động

- Vì lọc với lưu lượng không đổi nên ta cần phải điều chỉnh van xả nước lọc, sao lưu lượng không đổi ở giá trị xác định như mong muốn (điều chỉnh tùy ý)

- Khi lượng nước lọc bắt đầu ra ổn định thì tiến hành thu nước lọc theo thời gian

IV KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN

T

Áp suất lọc (bar)

V (m3)  (s)

q (m3/m

5 0.01 72 0.5 20.

Bảng 3

Đồ thị 1 thể hiện mối quan hệ giữa và q ở áp suất

Dựa vào đồ thị cho thấy:

Phương trình hồi quy tuyến tính có dạng y=33.5X+ 47.5 với R2

= 0.9812 do có

sự sai số hệ thống

Còn xác định được các hằng số lọc đặc trưng cho một quá trình lọc xác định C và

K, dựa vào công thức

= q + đường thẳng với hệ số góc là , tung độ góc

0 50

( )

thiên tuyến tính với nhau

W = =

⁄ = 0.01 (m/s)

Đồ thị 2: Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa độ biến thiên áp suất với thời gian

lọc

Động lực quá trình lọc biến thiên tuyến tính theo thời gian

Phương trình lọc với áp suất không đổi: P = 78.488 + -21.979

Khoảng thời gian bắt đầu thu nước lọc có thao tác hơi chậm

Mọi công đoạn chủ yếu thao tác bằng tay

Có thể vải lọc đã bị ăn mòn

QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC

I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

Quá trính cô đặc là một quá trình được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, nó liên quan đến nhiều sản phẩm quan trọng: dược phẩm, thực phẩm, nông sản, hóa

chất… Quá trình này đồi hỏi khắc khe trong việc vận hành

Giúp sinh viên hiểu rõ hơn về quá trình và thiết bị cô đặc

Tính toán cân bằng vật chất, căn bằng năng lượng để xác định các thông số cần thiết

Giúp sinh viên vận hành chính xác thiết bị, đo đạc các thông số của quá trình và thiết bị

Xác định năng suất và hiệu suất của quá trình

Đánh giá quá trình hoạt động gián đoạn hoặc liên tục

II HỆ THỐNG

1 Sơ đồ thiết bị

2 Nhiệt độ sôi của dung dịch

Nhiệt độ sôi của dung dịch là thông số kỹ thuật rất quan trong khi tính toán và thiết kế thiết bị cô đặc

Nhiệt độ sôi của dung dịch phụ thuộc vào tính chất của dung môi và chất tan Nhiệt độ sôi của dung dịch luôn lớn hơn nhiệt độ soi của dung môi nguyên chất ở cùng áp suất

3 Cô đặc một nồi làm việc gián đoạn

Có thể thực hiện theo hai phương pháp sau:

- Dung dịch cho vào một lần rồi cho bóc hơi, mức dung dịch trong thiết bị giảm dần cho đến khi nồng độ đạt yêu cầu

- Dung dịch cho vào ở mức nhất định, cho bóc hơi đồng thời bổ xung dung dịch mới liên tục vào để giữ mực chất lỏng không đôi cho đến khi nồng độ đạt yêu cầu

y

̅

( ) Mối liên hệ:

̅ ̅

Với là khối lượng riêng của dung dịch

5 Cân bằng vật chất

Phương trình cân bằng vật chất tổng quát

Lượng chất vào + lượng chất phản ứng = lượng chất ra + lượng tích tụ Đối với quá trình cô đặc

- Không có lượng tích tụ

- Không có phản ứng hóa học nên không có lượng phản ứng

Do đó phương trình cân bằng :

Lượng chất vào = lượng chất ra

Đối với chất tan:

Khối lượng chất tan vào = Khối lượng chất tan ra

̅ ̅Phương trình này giúp ta tính toán đượck hối lượng của dung dịch còn lại trong nồi đun sau quá trình cô đặc

Đối với hỗn hợp

Dùng phương trình này cho phép tính được khối lượng dung môi đã nay hơi trong quá trình cô đặc

Phương trình cân bằng năng lượng tổng quát

Năng lượng mang vào = năng lượng mang ra + năng lượng thất thoát

Để đơn giản trong tính toán, chúng ta coi như không có mất mát năng lượng

Đối với giai đoạn đun dung dịch

Năng lượng do nồi đun cung cấp cho quá trình

Năng lượng dung dịch nhận được

( ) ( ̅) Năng lượng do nồi đun cung cấp cho quá trình Qk1 đặc trưng cho năng lượng mang vào, năng lượng dung dịch Q1 đặc trưng cho dung dịch mang ra Do vậy phương trình cân bằng năng lượng trong trường hợp này khi bỏ qua tổn thất năng lượng và nhiệt thất thoát thông qua dòng nước giải nhiệt

Đối với giai đoạn bóc hơi dung môi

Năng lượng do nồi đun cung cấp cho quá trình

Năng lượng nước nhận được để bóc hơi

Năng lượng do nồi đun cung cấp cho quá trình Qk2 đặc trưng cho năng lượng mang vào, năng lượng nước để nhận được khi bóc hơi Q2

Cân bằng năng lượng tại thiết bị ngưng tụ

( ) Các phương trình cân bằng năng lượng giúp ta so sánh lí thuyêt với thực

nghiệm

Chú thích:

Qk1 Nhiệt lượng nồi đun cung cấp cho quá trình đun nóng (J)

Qk2 Nhiệt lượng nồi đun cung cấp cho quá trình hóa hơi dung môi (J)

Qng Nhiệt lượng nước giải nhiệt nhận được ở thiết bị ngưng tụ (J)

P1 Công suất điện trở nồi đun sử dụng cho quá trình đun nóng (W)

P2 Công suất điện trở nồi đun sử dụng cho quá trình hóa hơi (W)

Thời gian thực hiện quá trình đun sôi dung dịch (s) Thời gian thực hiện quá trình hóa hơi

Q1 Nhiệt lượng dung dịch nhận được

Q2 Nhiệt lượng nước nhận được để hóa hơi

Hàm nhiệt của hơi nước thoát ra trong quá trình ở áp suất thường

Ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất thường (J/kg) ( )Chênh lệch giữa nhiệt độ soi và nhiệt độ đầu của dung dịch (OC)

(Tr –Tv) Chênh lệch nhiệt đồ của nước ra và vào (OC)

Lưu lượng nước vào thiết bị ngưng tụ (m3/s)