Báo cáo thực hành Kỹ thuật thực phẩm

Khảo sát hệ số lưu lượng của màng chắn và Ventury Màng chắn... - Khảo sát quá trình truyền nhiệt khi đun nóng hoặc làm nguội gián tiếp giữa hai dòng lưuchất qua một bề mặ

LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin chân thành cảm ơn khoa Công nghệ Hoá, trường ĐH Công nghiệpTp.HCM đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho chúng em học tập thật tốt môn học này và chúng

em cũng đặc biệt xin gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Trọng Tăng đã tận tình hướng dẫn,chỉ dạy chúng em trong suốt các buổi thực hành để chúng em có thể nắm vững kiến thứcvà cũng như hoàn thiện bài báo cáo môn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2

Chúng em chân thành biết ơn!

BÀI 1 MẠCH LƯU CHẤT

1 Mục đích thí nghiệm

- Tìm hiểu về các dạng tổn thất áp suất xảy ra trong ống dẫn khi dòng chất lỏng khôngnén được chảy qua các ống, các loại khớp nối, van hay các thiết bị đo dùng trong mạngống từ đó điều chỉnh lưu lượng hay sử dụng ống phù hợp

- Xác định ma sát của chất lỏng với thành ống trơn

- Xác định trở lực cục bộ

- Xác định ma sát của chất lỏng với thành ống bề mặt nhám

- Đo lưu lượng bằng phương pháp chênh áp biến thiên

2 Kết quả thí nghiệm

2.1 Thí nghiệm 1: Xác định tổn thất ma sát với thành ống

Lưu

lượng

(l/p)

Tiết diệnống

(m2)

Tổn thấtáp suấtthực tế

(mH2O)

Tổn thấtáp suất

lý thuyếtHf

(mH2O)

Hệ số

ma sátf

Vậntốc(m/s)

Chuẩn sốReynolds

4 0.00034636 0.005 0.004 0.039 0.192 4522.804Ống

Đồ thị 1 : Mối quan hệ giữa tổn thất cột áp và vận tốc

( Đồ thị trên có dòng chất lỏng chảy)

Độ chênháp

(mH2O)

Vậntốcdòngnước

Hệ số trởlực cục bộ

Áp suấtđộng(mH2O)

Đườngkính lỗ(m)

Tiết diện(m2)

Biểu đồ 3 : Biểu diễn mối quan hệ giữa hệ số trở lực cục bộ với độ mở van

Biểu đồ 4: Biểu diễn hệ số trở lực cục bộ theo lưu lượng

2.3 Thí nghiệm 3: Đo lưu lượng dựa vào độ chênh áp

2.3.1 Khảo sát hệ số lưu lượng của màng chắn và Ventury

Màng chắn

4 0.012 0.000011043 55.1100805 0.00034636 0.000201062

52.811826

 Tiết diện ống:

 Lưu lượng: Q =

 Chuẩn số Reynolds:

Ví dụ: Tính cho đột thu với mức lưu lượng là 4 (l/p)

 Lưu lượng của dòng chảy trog ống:

 Tiết diện ống:

D: đường kính trong của ống,m

 Vận tốc chuyển động của dòng lưu chất trong ống:

 Áp suất động:

 Hệ số trở lực cục bộ:

3.3 Thí nghiệm 3: Đo lưu lượng dựa vào độ chênh áp

3.3.1 Khảo sát hệ số lưu lượng của màng chắn và Ventury

Ví dụ: Tính cho màng chắn với lưu lượng 4 (l/p)

 Tiết diện ống:

 Hệ số Cm:

55.1100805

3.3.2 Xác định lưu lượng dòng chảy qua ống bằng màng chắn, Ventury, Ống Pito

Ví dụ: Tính cho Màng chắn

Lưu lượng tính toán:

 Các điều kiện khách quan của môi trường xung quanh như là : nhiệt độ, độ ẩm củaphòng thí nghiệm.

Ngoài ra thì việc tính toán lưu lượng bằng thủ công và lưu lượng xác định được trên máycũng đã có một sự sai số không nhỏ

BÀI 2 BƠM – GHÉP BƠM LY TÂM

1 Mục đích thí nghiệm

- 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 nốitiếp

2 Kết quả thí nghiệm

2.1 Thí nghiệm 1: Xác định các thông số đặc trưng của bơm 1

Đặc tuyến mạng ống của bơm 1 (Hmo – Q)

Biểu đồ điểm làm việc của bơm 1 (giao điểm của đường H – Hmo )

2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát bơm nối tiếp

H mo (m)

55 0.000917 21767.67 215834.24 15597865.2

15.9865

60 0.000100 22946.84 209380.86 15487598.5

17.8239Biểu đồ đặc tuyến thực của bơm nối tiếp ( H – Q)

Biểu đồ đặc tuyến mạng ống của bơm nối tiếp ( Hmo – Q )

Biểu đồ điểm làm việc của bơm nối tiếp ( giao điểm của đường H – Hmo )

2.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát bơm song song

Đặc tuyến thực của bơm song song ( H – Q )

Đặc tuyến mạng ống của bơm song song ( Hmo – Q )

Điểm làm việc của bơm song song ( giao điểm của đường H – Hmo )

3 Xử lý số liệu

1 = 98066.5 Pa

- Đặc tuyến thực của bơm:

Ta có: H = + Trong đó:

Vì : = ( lưu lượng đầu vào và đầu ra là như nhau)

K = ( ∑ + λ )

Với: ∑ξ là tổng hệ số trở lực cục bộ của ống, ∑ = 56

λ là hệ số ma sát, λ = 0.0298

BÀI 3 THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT VỎ ỐNG

1 Mục đích thí nghiệm

- Biết vận hành thiết bị truyền nhiệt, hiểu nguyên lý đóng mở van để điểu chỉnh lưulượng, và hướng dòng chảy, biết những sự số có thể xảy ra và cách xử lý tình huống

- Khảo sát quá trình truyền nhiệt khi đun nóng hoặc làm nguội gián tiếp giữa hai dòng lưuchất qua một bề mặt ngăn cách

- Tính toán hiệu suất toàn phần dựa trên cân bằng nhiệt lượng ở những lưu lượng dòngkhác nhau

- Khảo sát ảnh hưởng của chiều chuyển động lên quá trình truyền nhiệt trong hai trườnghợp: ngược chiều và xuôi chiều

- Xác định hệ số truyền nhiệt thực nghiệm KTN của thiết bị, từ đó so sánh với kết quảtính toán ly thuyết KLT

2 Kết quả thí nghiệm

2.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát trường hợp ngược chiều thiết bị

Bảng số liệu thể tích dòng nóng dòng lạnh và nhiệt độ ra và nhiệt độ vào của dòng nóng, dòng lạnh

5710.1008250.0002 0.000266667 0.19595 0.264586667 9023.791425 5529.861333

3493.9300920.0002 0.000333333 0.19605 0.330933333 9026.240025 2766.602667

6259.6373580.00023333

3 0.000166667 0.228608333 0.165466667 10527.75666 1383.301333

9144.4553290.00023333

3 0.0002 0.228316667 0.19836 9564.185167 5804.0136

3760.1715670.00023333

3 0.000266667 0.228316667 0.264426667 9564.185167 8842.427733

721.75743330.00023333

3 0.00033333 0.228375 0.3306 8608.938188 9673.356

1064.417813

7 13330.00033333

3 0.000166667 0.326333333 0.165266667 10933.472 5526.517333

5406.9546670.00033333

3 0.0002 0.326166667 0.19832 10930.49733 6631.8208

4298.6765330.00033333

3 0.000266667 0.326166667 0.26448 10930.49733 7738.6848

3191.8125330.00033333

3 0.000333333 0.3265 0.330666667 10936.444 8293.12

2643.324

Hiệu suất của nhiệt độ, hiệu suất của quá trình truyền nhiệt

(m3/s) (m3/s)

∆(

∆

Η (%)0.0002 0.000166667 11 1 32.35294118 3.03030303 17.6916221 7.6642101040.0002 0.0002 11 4 33.33333333 13.79310345 23.56321839 36.756017920.0002 0.000266667 11 5 31.42857143 16.66666667 24.04761905 61.280908130.0002 0.000333333 11 2 32.35294118 6.25 19.30147059 30.650665830.000233333 0.000166667 11 2 31.42857143 6.060606061 18.74458874 13.139564080.000233333 0.0002 10 7 27.02702703 23.33333333 25.18018018 60.684872770.000233333 0.000266667 10 8 27.02702703 27.5862069 27.30661696 92.453539730.000233333 0.000333333 9 7 25 24.13793103 24.56896552 112.3641010.000266667 0.000166667 9 8 25 28.57142857 26.78571429 56.170721190.000266667 0.0002 9 6 25.71428571 20.68965517 23.20197044 50.56029020.000266667 0.000266667 11 8 29.72972973 27.5862069 28.65796831 73.532580470.000266667 0.000333333 10 7 27.02702703 23.33333333 25.18018018 88.498772790.000333333 0.000166667 8 8 22.85714286 29.62962963 26.24338624 50.546773550.000333333 0.0002 8 8 22.22222222 28.57142857 25.3968254 60.672635450.000333333 0.000266667 8 7 22.22222222 24.13793103 23.18007663 70.799018230.000333333 0.000333333 8 6 23.52941176 21.42857143 22.4789916 75.83013272

Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm và hệ số truyền nhiệt lý thuyết

Biểu đồ thể hiện hệ số truyền nhiệt thực nghiệm và hệ số truyền nhiệt lý thuyết

2.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát trường hợp ngược chiều thiết bị

Bảng số liệu thể tích dòng nóng và dòng lạnh, nhiệt độ ra và vào của dòng nóng và dòng lạnh

3456.163333

10485.90854

992.3402667

0.0002 0.0003 0.1957 0.29736 9837.4476 12429.648 -2592.20040.00023333

3

0.00016666

0.165166667

8608.938188

7594.363333

1014.574854

0.00023333

3 0.0002 0.228316667 0.1982 11477.0222 9113.236 2363.78620.00023333 0.00026667 0.228258333 0.26432 8606.59588 11048.576 2441.981130.00023333

3 0.0003 0.228316667 0.2973 11477.0222 13669.854 -2192.83180.00026667 0.00016667 0.260866667 0.16513333 9836.1081 8283.088 1553.02010.00026666

7 0.0002 0.261 0.19816 9838.7865 9939.7056 -100.91910.00026666

3

0.00026666

7 0.3265 0.26416 10936.444 14354.4544 -3418.01040.00033333

3 0.0003 0.326666667 0.29718

10939.4133

5209.347867

-Bảng hiệu số truyền nhiệt , hiệu suất nhiệt độ , hiệu suất của quá trình truyền nhiệt

5

108.80958690.0002 0.000266667 12 8 30.76923077 20.51282051 25.6410256

4

111.22248660.0002 0.0003 10 10 31.57894737 26.31578947 28.9473684

2

79.145021650.00023333

27.77777778

113.35957750.00023333

30.26315789

125.93794560.00023333

3 0.000266667 10 10 24.32432432 27.02702703

25.67567568

77.897772410.00023333

30.26315789

83.958630430.00026666

7 0.000166667 9 12 24.32432432 32.43243243

28.37837838

118.74928890.00026666

29.16666667

98.984687230.00026666

7 0.000266667 8 9 22.85714286 25.71428571

24.28571429

87.945099790.00026666

70.35113035

3 0.000166667 9 9 29.72972973 24.32432432

27.02702703

241.81613190.00033333

28.57142857

109.9979460.00033333

3 0.000266667 8 13 23.52941176 38.23529412

30.88235294

76.188503550.00033333

31.81818182

67.74150164Bảng hệ số truyền nhiệt thực nghiệm và hệ số truyền nhiệt lý thuyết

Biểu đồ thể hiện hệ số truyền nhiệt thực nghiệm và hệ số truyền nhiệt lý thuyết

3 Xử lý số liệu

1.Xác định các đại lượng

Ví dụ: ở =2( ), =2( ),đo được =71 , =68 , =33 , =27 ,

Tính lượng nhiệt dòng lạnh thu vào

Dựa theo chuẩn số Re để tính chuẩn số Nuselt

a/.Lưu thể chuyển động xoáy ( 4000< Re < 100000)

BÀI 4 QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC

1 Mục đích thí nghiệm

-Vận hành được hệ thống thiết bị cô đặc gián đoạn, đo đạc các thông số của quá trình-Tính toán cân bằng vật chất, cân bằng năng lượng cho quá trình cô đặc gián đoạn.-So sánh năng lượng cung cấp cho quá trình theo lý thuyết và thực tế

- Xác định năng suất và hiệu suất quá trình cô đặc

- Xác định hệ sống truyền của thiết bị ngưng tụ

2 Kết quả thí nghiệm

T I1 (0C)

T I3 (0C)

T I5 (0C) Q (l/g)

-Trước cô đặc: Am=2.568

-Sau cô đặc: Am=3.311

3 Xử lý số liệu

-Khối lượng dung dịch ban đầu trong nồi đun:

+Dung dịch CuSO4 nạp V= 7 lít

-Năng lượng nước nhận được để bốc hơi trong giai đoạn bốc hơi:

Q2=Gw x w = 1.6687 x 2679 = 4470.4473 (kJ) = 4470447.3 (J)

-Cân bằng năng lượng tại thiết bị ngưng tụ:

Qng= Gw x w = VH2O x H2O x CH2O x ( r v) x 2

- Nguyên nhân sai số khi tính toán cân bằng năng lượng và vật chất:

+ Thời gian giữa các lần đo bị chênh lệch

+ Nồng độ chất tan sau cô đặc tính được độ chính xác không cao

BÀI 5 SẤY ĐỐI LƯU

1 Mục đích thí nghiệm

- Xây dựng đường cong sấy

- Xây dựng đường cong tốc độ sấy

- Xác định độ ẩm tới hạn, độ ẩm cân bằng của vật liệu sấy

2 Kết quả thí nghiệm

Khối lượng mẫu khô: = 110 (g)

Tốc độ quạt : = 5,8 (m/s)

Kích thước mẫu: hình vuông cạnh 0,27 (m)

Nửa chiều dày của vật liệu: R = 0,002 (m)

2.1 Thí nghiệm 1: Sấy ở nhiệt độ 50 oC

Lần đo Thời gian t

(phút)

G i (g)

18 51 112 44 33

2.2 Thí nghiệm 2: Sấy ở nhiệt độ 60 o C

Lần đo Thời gian t

3 Xử lý số liệu

Độ ẩm tương đối của vật liệu:

= =

3.1 Thí nghiệm 1: Sấy ở nhiệt độ 50 oC

STT Thời gian t (phút) Gᵢ (g) Độ ẩm (%) N ᵢ (%/phút)

Biểu đồ đường cong sấy

Biểu đồ đường cong tốc độ sấy

Diện tích bề mặt bay hơi của vật liệu F (m2)

Tốc độ sấy thực nghiệm (%/h)

= 112,73 (%/h) Thời gian sấy đẳng tốc:

= = 0,43 (h) Thời gian sấy giảm tốc:

Biểu đồ đường cong sấy

Biểu đồ đường cong tốc độ sấy

Hệ số trao đổi nhiệt (kJ/m2.h.oC)

Cường độ bay hơi (kg/m2.h)

= 125,25 (%/h)

Thời gian sấy giảm tốc:

= = 0,38(h) Thời gian sấy giảm tốc:

3.3.1 Nhận xét dạng đường cong tốc độ sấy giai đoạn sấy giảm tốc:

Đường cong tốc độ sấy là đường biểu diễn quan hệ giữa tốc độ sấy và độ ẩm củavật liệu Đường cong tốc độ sấy giai đoạn giảm tốc: đường cong tốc độ sấy giảm dầnnhưng đều, nhiệt độ của vật liệu tăng dần, độ ẩm giảm dần đến độ ẩm cân bằng, mức độgiảm chậm hơn

3.3.2 So sánh kết quả thực nghiệm với lý thuyết:

So với thực tế ta đã bỏ qua giai đoạn đun nóng do nó quá nhỏ nên lượngnhiệt sovới lý thuyết có sai lệch Nguyên nhân tạo nên sự khác biệt giữa quá trình sấy lý thuyết vàsấy thực tế là do quá trình sấy lý thuyết thì xem nhiệt lượng bổ sung trong quá trình sấybằng với nhiệt lượng tổn thất trong quá trình sấy Trong quá trình sấy thực tế thì nhiệtlượng bổ sung khác nhiệt lượng tổn thất

3.3.3 So sánh kết quả giữa các thí nghiệm:

Trong quá trình sấy ta nhận thấy nhiệt độ tăng thì thời gian giảm xuống, tốc độdòng khí được cố định nên không ảnh hưởng Khi sấy thì khối lượng của vật liệu không

bao giờ bằng được khối lượng của vật liệu khô ban đầu vì có một lượng ẩm nhỏ không thểtách được.

Ngoài ra, nhiệt độ phụ thuộc vào độ ẩm của môi trường dẫn đến nhiệt độ lúc tănglúc giảm Do ảnh hưởng của các tầng sấy bị lung lay làm cho thành sấy va chạm vào lòngthành sấy làm cho khối lượng vật liệu thay đổi, sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả, do đó nênkhắc phục hạn chế tối đa va chạm