BÀI 1 KHUẤY CHẤT LỎNG

báo cáo thực hành các quá trình thiết bị và cơ học trong công nghệ hoá BÀI 1 KHUẤY CHẤT LỎNG của trường đại học Công nghiệp Tp.HCM do sinh viên biên soạn báo cáo và được giáo viên chỉnh sửa bài đúng theo yêu cầu

Trang 1

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC

  

BÁO CÁO THỰC HÀNH

CÁC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ

HOÁ HỌC

KHUẤT CHẤT LỎNG

GVHD: Trần Thảo Quỳnh Ngân

SVTH:

MSSV:

Lớp học phần:

22.04.2020

Trang 2

MỤC LỤC

Trang 3

BÀI 1 KHUẤY CHẤT LỎNG

1.1 GIỚI THIỆU

Quá trình khuấy chất lỏng được ứng dụng nhiều trong các quá trình công nghệ hoá chất, thực phẩm và môi trường Khuấy trộn làm tăng tốc độ truyền nhiệt, truyền khối, tăng tốc độ phản ứng, tạo hệ đồng nhất,

1.2 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

- Xây dựng đồ thị quan hệ giữa chuẩn số Re và chuẩn số công suất khuấy, hiệu suất khuấy

- Khảo sát công suất khuấy trong các điều kiện khác nhau

1.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1.3.1 Khuấy chất lỏng

Quá trình khuấy rất thường gặp trong công nghiệp, (nhất là công nghiệp hóa chất và những ngành công nghiệp tương tự như: công nghiệp thực phẩm, công nghiệp luyện kim, công nghiệp vật liệu xây dựng, công nghiệp hóa dược, công nghiệp nhe,

… 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 đĩa các tháp tinh luyện v.v cũng như trong các thiết bị khuấy hoạt động nhờ năng lượng cơ học hoặc nhờ năng lượng của dòng khí nén Trong khuôn khổ thí nghiệm này ta nghiên cứu về quá trình khuấy cơ học

1.3.2 Mục đích của khuấy

Quá trình khuấy cơ học được sử dụng nhằm mục đích:

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

- Tăng cường quá trình trao đổi nhiệt

- Tăng cường quá trình trao đổi chất như quá trình truyền khối và quá trình hoá học

Trang 4

1.3.2.1 Hệ thống thiết bị khuấy

Sgk – trang 1 và 2

1.3.2.2 Các dạng cơ cấu khuấy

Cơ cấu khuấy thường được chi thành cơ cấu khuấy chậm và quay nhanh Ngoài

ra còn có thể phân chia thành 2 loại cơ cấu khuấy: hướng kính và hướng trục

Cơ cấu khuấy nhanh gồm cớ cấu khuấy tuabin, cơ cấu khuấy chân vịt, Cơ cấu khuấy tuabin kín và cơ cấu khuấy tuabin hở với cánh thẳng hoặc cánh cong đều tạo dòng hướng kính Cơ cấu khuấy vịt tải có ống hướng và cơ cấu chân vịt có thể duy trì được dòng hướng trục

1.3.2.3 Công suất khuấy (N)

a Đặc điểm

Công suất khuấy NP phụ thuộc vào chế độ, đặc tuyến dòng trong hệ thống và 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: kích thước của cánh khuấy (dk), độ nhớt (μ, ʋ), khối lượng riêng (ρ) của chất lỏng, tốc độ cánh khuấy n và hằng số gia tốc trọng trường g

NP = f (n, D, ρ, g, …)

NP = KN.ρ.n3.dk5 (W) Với KN là chuẩn số công suất khuấy (không thứ nguyên), được xác định theo

công thức:

Bảng 1.1: Thông số A và m của cánh khuấy

Công suất động cơ được xác định theo công thức:

Ndc = U.I.cosφ, (W) Trong đó: I: cường độ dòng điện (A)

Trang 5

U: hiệu điện thế (V)

cosφ: hệ số công suất của dòng điện

b Các chỉ tiêu cơ bản để đánh giá quá trình khuấy

Mức độ khuấy: là sự phân bố tương hỗ của hai hoặc nhiều chất sau khi khuấy cả hệ Cường độ khuấy trộn: được biểu thị bởi một trong các đại lượng sau:

- Số vòng quay n của cánh khuấy

- Vận tốc vòng v của đầu cánh khuấy

- Công suất khuấy trộn riêng

- Chuẩn số Re đặc trưng cho quá trình khuấy

Trong đó: n: số vòng quay (vòng/s)

d: đường kính cánh khuấy (m)

v: độ nhớt động học (m2/s)

1.4 MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM

1.4.1 Sơ đồ hệ thống

Hệ thống thiết bị khuấy chất lỏng được thể hiện trong hình dưới đây (Sgk tr.4) Thùng khuấy có đường kính D = 41 cm, cao H = 56 cm, cả hai cánh khuấy mái chèo chân vịt đều có đường kính d = 29 cm

1.4.2 Trang thiết bị, hoá chất

- Chất lỏng khảo sát

- Ampe kep (APTECH)

Trang 6

1.5 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

1.5.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến công suất khuấy đối với loại cánh khuấy mái chèo (không có tắm chặn)

1.5.1.1 Chuẩn bị

- Chuẩn bị nước sạch đến 2/3 thùng khuấy;

- Kiếm tra đúng loại cánh khuấy khảo sát và tấm chặn;

- Chỉnh nút điều khiển tốc độ về vị trí 0 (zero)

1.5.1.2 Các lưu y

- Thay chất lỏng khảo sát khi thấy bẩn, nhiều cặn bẩn, có mùi hôi;

- Đảm bảo mức chất lỏng trong thùng khuấy ở mức 2/3 chiều cao thùng, không được cho chất lỏng vào quá đầy;

- Trước khi tiến hành thí nghiệm cần kiểm tra đã lắp đặt đúng loại cánh khuấy và tháo tấm chạn hay chưa;

- Khi kết thúc mỗi thí nghiệm chỉnh nút điều khiển về vị trí 0

1.5.1.3 Báo cáo

- Xây dưng đồ thị quan hệ giữa chuẩn số ReM và chuẩn số công suất khuấy

- Xây dựng đồ thị quan hệ giữa chuẩn số ReM và hiệu suất khuấy

- Nhận xét về kết quả thí nghiệm, các dạng đường biểu diễn

1.5.2 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)

1.5.2.1 Chuẩn bị

Tương tự thí nghiệm 1

1.5.2.2 Các lưu y

- Trước khi tiến hành thí nghiệm cần kiểm tra đã lắp đặt đúng loại cánh khuấy và tấm chặn hay chưa;

Trang 7

- Khi kết thúc mỗi thí nghiệm chỉnh nút điều khiển về vị trí 0.

1.5.2.3 Báo cáo

- Xây dựng đồ thị quan hệ giữa chuẩn số ReM và chuẩn số công suất khuấy

- So sánh công suất, hiệu suất khuấy với trường hợp khảo sát cánh khuấy loại máy chèo không có tấm chặn

1.5.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến công suất khuấy đối với loại cánh khuấy chân vịt (không có tấm chặn)

1.5.3.1 Chuẩn bị

1.5.3.2 Các lưu y

- Thay chất lỏng khảo sát khi thấy bẩn, nhiều cặn bẩn, có mùi hôi;

1.5.3.3 Báo cáo

- So sánh công suất, hiệu suất khuấy với trường hợp khảo sát cánh khuấy loại máy chèo không có tấm chặn

Trang 8

1.5.4 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)

1.5.4.1 Chuẩn bị

1.5.4.2 Các lưu y

1.5.4.3 Báo cáo

- So sánh công suất, hiệu suất khuấy với trường hợp:

+ Khảo sát cánh khuấy loại máy chèo có tấm chặn

+ Khảo sát cánh khuấy chân vịt không có tấm chặn

1.6 BÁO CÁO THỰC NGHIỆM

1.6.1 Kết quả thực 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 tắm chặn)

Bảng 1.1: Khuấy mái chèo (Không có tắm chặn)

Khuấy mái chèo (Không có tắm chặn)

Trang 9

5 85 130 - 153 396

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)

Bảng 1.2: Khuấy mái chèo (có tắm chặn)

Khuấy mái chèo (có tắm chặn)

Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến công suất khuấy đối với loại cánh khuấy chân vịt (không có tấm chặn)

Bảng 1.3: Khuấy chân vịt (Không có tắm chặn)

Khuấy chân vịt (Không có tắm chặn)

Trang 10

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)

Bảng 1.4: Khuấy chân vịt (có tắm chặn)

Khuấy chân vịt (có tắm chặn)

1.6.2 Xử ly số liệu

Các số liệu cố định: cos� = 1; d = 29 cm = 0,29 m

Tại nhiệt độ 30oC ta tra bảng I2-9 sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 1

Bảng 1.5: Độ nhớt:

Bảng 1.6: Thông số A và m của cánh khuấy

 Thi nghi m 1:ê Canh khuây mai cheo (Không co tâm ch n)ă

Tính mẫu:

n = 17 vòng/phút = 0,283 vòng/s

I = 113,5 mA = 0,1135 A

Trang 11

U = 396 V

- Chuẩn số Re cho quá trình khuấy:

- Công suất động cơ:

- Chuẩn số công suất khuấy:

- Công suất khuấy:

- Hiệu suất:

� Tương tự ta tính được kết quả:

Bảng 1.7: Cánh khuấy mái chèo (không tấm chặn)

n

(vòng/phút)

17 0,1135 396 29624,47 0,59 44,946 0,0273 0,06074

34 0,1165 396 59353,62 0,475 46,134 0,1771 0,383882

51 0,122 396 88978,09 0,419 48,312 0,5262 1,08917

68 0,124 396 118602,6 0,384 49,104 1,1421 2,32588

85 0,1415 396 148331,7 0,358 56,034 2,0829 3,717207

102 0,1325 396 177956,2 0,338 52,47 3,3959 6,472079

119 0,1365 396 207580,7 0,322 54,054 5,1346 9,499019

136 0,1425 396 237309,8 0,309 56,43 7,362 13,04625

153 0,144 400 266934,3 0,298 57,6 10,1047 17,54288

170 0,1495 400 296558,8 0,289 59,8 13,4376 22,4709

Hình 1.1 : Biều đồ biểu diễn mối quan hệ giữa Re – Kn có tấm chắn của khuấy mái

chèo

Trang 12

Hình 1.2 : Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ giữa Re – H(%) có tấm chắn của khuấy

mái chèo

*Nhận xét:

- Từ đồ thị ta thấy Re tăng dần, chuẩn số công suất khuấy Kn tỉ lệ nghịch với Re

- Do tốc độ vòng quay ngày càng tăng và Kn giảm không đáng kể, vì vậy công suất khuấy N tuân theo tỉ lệ thuận với tốc độ vòng quay n

- Re và hiệu suất tăng khi số vòng quay tăng

 Thí nghiệm 2: Cánh khuấy mái chèo (có tấm chắn)

Tính tương tự như cánh khuấy mái chèo (không có tấm chắn) ta thu được kết quả như bảng sau:

Bảng 1.9: Cánh khuấy mái chèo có tấm chắn

15 0,1155 396 26170,03 0,613 45,738 0,0196 0,042853

30 0,118 396 52340,05 0,494 46,728 0,1263 0,270288

45 0,1215 396 78510,08 0,436 48,114 0,3761 0,781685

60 0,124 396 104680,1 0,399 49,104 0,8159 1,661575

75 0,128 396 130850,1 0,372 50,688 1,4858 2,931266

90 0,1345 396 157020,2 0,352 53,262 2,4294 4,561226

105 0,137 396 183190,2 0,335 54,252 3,6715 6,767492

120 0,1395 396 209360,2 0,322 55,242 5,2678 9,53586

135 0,1445 396 235530,2 0,31 57,222 7,221 12,61927

150 0,147 398 261700,3 0,3 58,506 9,5858 16,3843

Hình 1.3 : Biểu diễn mối quan hệ giữa Re – Kn không có tắm chắn của khuấy mái

chèo

Hình 1.4 : Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ giữa Re – H(%) không có tấm chắn của

khuấy mái chèo

*Nhận xét:

Trang 13

- Từ đồ thị ta thấy Re tăng dần, chuẩn số công suất khuấy Kn tỉ lệ nghịch với Re

- Do tốc độ vòng quay ngày càng tăng và Kn giảm không đáng kể, vì vậy công suất khuấy Kn tuân theo tỉ lệ thuận với tốc độ vòng quay n

- Chỉ số Re tăng trong trường hợp cánh khuấy mái chèo có tấm chắn thì chuẩn số công suất khuấy giảm đều hơn trường hợp cánh khuấy mái chèo không có tấm chắn

- Trường hợp cánh khuấy mái chèo có tấm chắn cho hiệu suất cao hơn trường hợp cánh khuấy mái chèo không có tấm chắn

 Thí nghiệm 3: Cánh khuấy chân vịt (không có tấm chắn)

Tính mẫu:

n = 23 vòng/phút= 23/60(vòng/s) I = 0,125 (A) U = 393 (V)

Chuẩn số Re cho quá trình khuấy:

Chuẩn số công suất khuấy:

Công suất động cơ:

Ndc = U.I.cos� = 393.0,125.1 = 49,125 (W) Công suất khuấy:

Hiệu suất khuấy:

Bảng 2.0 : kết quả cánh khuấy chân vịt (không có tấm chắn)

n

(vòng/phút) I (A) U (V) Re K

N Ndc(W) N (W) H (%)

23 0,125 393 40092,48 0,201 49,125 0,0231 0,047023

46 0,1255 391 80289,64 0,181 49,0705 0,167 0,340327

69 0,1265 389 120382,1 0,17 49,2085 0,5287 1,074408

Trang 14

138 0,1425 389 240764,3 0,154 55,4325 3,8317 6,912371

161 0,1565 389 280856,7 0,15 60,8785 5,9243 9,73135

184 0,1635 389 321053,9 0,147 63,6015 8,6725 13,63568

207 0,173 389 361146,4 0,144 67,297 12,0922 17,96841

230 0,181 389 401238,9 0,142 70,409 16,3527 23,2253

Hình 1.5 : Biểu diễn mối quan hệ giữa Re – Kn không có tắm chắn của khuấy chân

vịt

Hình 1.6 : Biểu diễn mối quan hệ giữa Re – H(%) không có tắm chắn của khuấy

chân vịt

*Nhận xét:

- Từ đồ thị ta thấy Re tăng dần, chuẩn số công suất khuấy Kn tỉ lệ nghịch với Re

 Thi nghiệm 4: Canh khuây chân vịt (co tâm chắn)

Tương tự ta thu được kết quả sau:

Bảng 2.1: Kết quả tính toán cánh khuấy chân vịt có tấm chắn

n

(vòng/phút)

16 0,1135 395 27949,59 0,212 44,83 0,0083 0,018514

32 0,1165 395 55794,5 0,191 46,02 0,0591 0,128422

48 0,1215 394 83744,09 0,18 47,87 0,1885 0,393775

64 0,1265 394 111693,7 0,172 49,84 0,4273 0,857343

80 0,13 394 139538,6 0,167 51,22 0,808 1,57926

Trang 15

9 6

96 0,144 395 167488,2 0,162 56,88 1,3569 2,385549

112 0,149 395 195437,8 0,158 58,86 2,1027 3,572375

128 0,163 395 223282,7 0,155 64,39 3,076 4,777139

144 0,182 394 251232,3 0,153 71,71 4,3252 6,031516

16 0,1135 395 27949,59 0,212 44,83 0,0083 0,018514

Hình 1.7 : Biểu diễn mối quan hệ giữa Re – Kn có tắm chắn của khuấy chân vịt

Hình 1.8 : Biểu diễn mối quan hệ giữa Re – H(%) có tắm chắn của khuấy chân vịt

*Nhận xét:

- Từ đồ thị ta thấy Re tăng dần, chuẩn số công suất khuấy Kn tỉ lệ nghịch với Re

1.7 BÀN LUẬN

- Kết quả thí nghiệm cho thấy vẫn còn sai số khi đo cường độ dòng điện và hiệu điện thế

- Tốc độ vòng quay khi có tấm chặn nhỏ hơn khi không có tấm chặn vì tấm chặn có tác dụng cản trở dòng lưu chất khi cánh khuấy quay

- Công suất động cơ ta thấy lớn hơn công suất khuấy

- Cùng một dung dịch nhưng công suất của cánh khuấy mái chèo lớn hơn công suất

Định dạng
Số trang	18
Dung lượng	145,42 KB