báo cáo thực hành quá trình thiết bị

+ Kể từ lúc dung dịch trong nồi sôi 62℃ thì cứ 10 phút lấy mẫu dung dịch trong nồi do nồng độ dung dịch đường 1 lần, lấy nước ngưng tụ ra đo thể tích.. + Mở van 4 xả dung dịch sau khi cô

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

BÁO CÁO THỰC HÀNH MÔN: THỰC HÀNH QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

GVHD: VÕ PHẠM PHƯƠNG TRANG

BÀI 1: CÔ ĐẶC 1.Các bước vận hành thiết bị:

- Bước 1: rửa nguội thiết bị

+ Kiểm tra các van: van 6 mở, các van còn lại đóng

+ Mở công tắc tổng

+ Chuẩn bị 20 lít nước sạch trong xô nhựa

+ Hút chân không, khi kim áp kế chỉ 0⸴8at thì tắc bơm

+ Mở van 1 hút hết nước sạch vào trong nồi

+ Mở công tắt khuấy trộn trong 5 phút

+ Mở van 4 xả hết nước trong nồi ra

+ Tắt máy khuấy trộn

- Bước 2: rửa nóng thiết bị

+ Kiểm tra các van: van 6 mở, các van còn lại đóng

+ Mở công tắc tổng

+ Chuẩn bị 20 lít nước sạch trong xô nhựa

+ Hút chân không khi áp kế đạt 0,8at thì tắc bơm

+ mở van 1 hút hết nước sạch vào trong nồi

+ Kiểm tra mực nước trong vỏ áo bằng cách mở van 5 xem nước tràn ống kiểm tra chưa, nếu chưa thì châm nước thêm vào phễu

+ Mở công tắc điện ( chú ý phải kiểm tra mực nước trong vỏ áo an toàn mới mở diện trở)

+ Mở công tắc khuấy trộn

+ Khi nhiệt độ nước trong nồi đạt 60℃ thì mở van 4 xả nước trong nồi ra ngoài

+ Tắc máy khuấy trộn.

- Bước 3: Pha dung dịch cô đặc

+ Pha 5 lít dung dịch đường cô đặc (15%)

- Bước 4: Cô đặc dung dịch

+ Kiểm tra các van: van 6 mở, các van còn lại đóng

+ Mở công tắc tổng

+ Hút chân không bằng cách mở bơm chân không và mở van 10 khi kim áp kế chỉ 0,6-0,8at thì tắc bơm, chú ý không để bơm chân không chạy liên tục Khi máy rú lớn thì phải tắt bơm chân không bằng cách khóa van 10 và tắc bơm

+ Mở van 1 hút hết 5 lít nước dung dịch vào trông nồi

+ Mở công tắc khuấy trộn (5 phút khuấy 1 lần, mỗi lần khuấy 30s)

+ Kể từ lúc dung dịch trong nồi sôi (62℃) thì cứ 10 phút lấy mẫu dung dịch trong nồi do nồng độ dung dịch đường 1 lần, lấy nước ngưng tụ ra đo thể tích Cách lấy mẫu là: mở van 2 trong thời gian 1s nước ngưng tụ: đóng van 6, mở van 7, van 8, lấy nước ngưng xong thao tác các van ngược trở về trạng thái ban đầu Chú ý tronglúc lấy nước ngưng tụ không được hút chân không

+ Khi dung dịch trong nồi đạt 65Bx trở lên thì dừng quá trình cô đặc

+ Mở van 1 để thông áp khí trời

+ Mở van 4 xả dung dịch sau khi cô đặc trong nồi ra ngoài để cân khối lượng.+ Tắc máy khuấy trộn

- Bước 5: Vệ sinh thiết bị

+ Kiểm tra các van: van 6 mở⸴ các van còn lại đóng

+ Mở công tắc tổng

+ Chuẩn bị 20 lít nước scahj trong xô nhựa

+ Hút chân không khi kim áp kế chỉ 0⸴8at thì tắc bơm

+ Mở van 1 hút hết nước sạch trong nồi.

+ Mở công tắc khuấy trộn trong thời gian 5 phút

+ Mở van 4 xả nước trong nồi ra ngoài

+ Tắc máy khuấy trộn

+ Tắc công tắc tổng

2 Tính toán và đồ thị:

a Xử lý số liệu và tính toán:

Nồng độ phần khối lượng của dung dịch đường nhập liệu :

Tại t=0, nồng độ là 15 Bx vậy xđ =0,15 (phần khối lượng)

- Khối lượng dung dịch đường nhập liệu:

=> Gđ = 6,667 (kg)

- Lượng nước ngưng thực tế:

Trong đó :

: Tổng thể tích nước ngưng thu được trong suốt quá trình thí nghiệm(m3)

Khối lượng riêng nước ngưng tra ở 300C (kg/m3)(được tra theo Sổ tay quá trình và thiết bị tập 1 trang 310)

- Phần trăm sai số của nồng độ dung dịch sau cô đặc:

- Đồ thị biểu hiện quan hệ giữa chỉ số Bx và thời gian cô đặc t:

- Biểu đồ biểu hiện quan hệ giữa khối lượng nước ngưng và thời gian cô đặc t:

3 Bàn luận:

Câu 1: Tính sai số giữa lý thuyết và thực nghiệm của nồng độ dung dịch đường

cuối quá trình cô đặc, lượng nước ngưng thu được ?

- Sai số của nồng độ tương đối lớn giữa lý thuyết và thực tế nguyên nhân do quá

trình thao tác lấy mẫu làm thất thoát lượng lớn dung dịch trong quá trình lấy mẫu

Câu 2: Nguyên nhân sai số trong lúc làm thí nghiệm ? Đưa ra biện pháp khắc

bị biến tính khi ở nhiệt độ cao Trong quá trình thực hành thí nghiệm sẽ không tránh khỏi sự sai xót về thông số, nhiệt độ, thời gian

- Các thao tác kỹ thuật trong quá trình thí nghiệm còn vụng về.

- Dụng cụ thiết bị thí nghiệm còn nhiều hạn chế

- Sai số làm tròn lớn

- Cân đong dung dịch đường chưa chính xác

- Thông số thiết bị không ổn định

- Thời gian không đồng đều

*Biện pháp:

- Kiểm tra thiết bị trước và sau khi làm thí nghiệm Báo ngay cho bộ phận sửa chữa nếu có phát hiện hư hỏng

- Cần nắm vững kiến thức trước khi thực hành thí nghiệm

- Vệ sinh và khởi động thiết bị để nhiệt độ và áp suất ổn định

- Thao tác vận hành nhanh, pha dung dịch phải chuẩn

- Tính toán cẩn thận và chính xác

Câu 3: Giải thích tại sao giả định rằng Gc=Gc * nhưng xc khác xc* ?

● Giả sử Gc = Gc* nhưng xc khác xc* vì:

- xc* là nồng độ dung dịch thực tế đo bằng chiết quang kế

- xc là nồng độ dung dịch tính trên lý thuyết

Câu 4: Giải thích tại sao quá trình cô đặc tuân theo định luật bảo toàn khối

W* = Vngưng.ρngưng

Dựa vào công thức W* ta thấy rất rõ đây là hơi nước tinh khiết dựa trên thể tích

và khối lượng riêng

- Bước 3: cho dung dịch đã pha vào bồn chứa dung dịch

- Bước 4: bật công tắc máy khuấy, khuấy đều hỗn hợp CaCO3

- Bước 5: mở van V3,V4, V5, V6

- Bước 6: mở bơm điều chỉnh V4 khi đồng hồ áp suất chỉ mức mong muốn

- Bước 7: hứng dung dịch lọc ở đầu C1 và ghi thời gian cho mỗi 1000ml Đặc biệt ghi chú thời gian không ổn định

- Bước 8: lặp lại thí nghiệm cho nhiều làn áp suất khác nhau (3 lần)

Lọc cấp 2 tương tự nhưng mở van V3, V4, V5, V8 đóng van V6, V7 Và hứng

dung dịch lọc ở đầu C22 Tính toán và đồ thị:

4,94 0,79 0,49 0,01 0,22 0,02 0,118.10-4 8.10-4 8.10-4 8.10-4 8.10-4 8.10-4 8.10-4

V 1 2 3 4 5 6 7 8Q.10-3 0,3185 0,6410 1,154 1,408 1,736 2,182 2,593 2,797

V 1 2 3 4 5 6 7 8Q.10-3 0,4167 1,093 1,563 1,515 1,724 2,027 2,215 2,508

V 1 2 3 4 5 6 7 8Q.10-3 0,2732 0,4065 0,5386 0,6838 0,9634 1,181 1,446 1,587

V 1 2 3 4 5 6 7 8Q.10-3 0,2907 0,6173 0,8902 1,099 1,524 1,846 1,892 2,325

- Bảng 3:

- Bảng 4:

- Bảng 5:

- Bảng 6:

3 Bàn luận:

- Khi tăng áp xuất:

+Thời gian để thu được lượng nước cần thiết rút ngắn lại

k: hệ số phụ thuộc tính chất nước và bã lọc, chế độ lọc tăng

+Lượng nược lọc cần thu được để có lớp bã có trỡ lực bằng trỡ lực lớp vải lọc càng tăng

+Lưu lượng dòng chảy đi qua tấm lọc tăng cho độ bám dính của bã trên lớp vải lọc càng nhiều, càng về sau thì quá trình lọc diễn ra chậm hơn do lớp bã bám trên khung và vải lọc càng nhiều

- Sai số trong quá trình lọc:

+Vải lọc nằm giữa khung vả bảng không phẳng nên trong quá trình ép sát không chặt làm nước rò rỉ trong quá trình làm giảm áp suất trong quá trình lọc.+Trong quá trình độ huyền phù có thể thay đổi nên kết quả đo thiếu chính sát +Hệ thống lọc trong phòng thí nghiệm chưa thật kín Do đó trong quá trính thí nghiệm lọc, việc điều chỉnh đúng, chính xác áp suất làm việc là rất khó

+Điều chỉnh các tấm lọc chưa thật sát, áp suất dễ bị thay đổi, làm nước lọc dượcbơm vào thiết bị lọc bị tràn ra ngoài Dẫn đến thất thoát, kết quả đo không đúng.+Quá trình canh thời gian cũng không thật chính xác do thiết bị đo và đọc thủ công

- Biện pháp khắc phục:

+Nắm vững các thao tác thí nghiệm

+Sắp xếp cẩn thận các khung bản cho đúng khớp và khớp với vải lọc

+Cố gắng giữ cho độ huyền phù không đổi trong suốt quá trình

- Ứng dụng của thiết thị lọc khung bản trong thực tiễn: Trong ngành công nghệ thực phẩm như nước mắm, rượu, nước giải khác sản phẩm thu được có độ trong đạt 99%, hương vị không đổi, thiết bị nhỏ gọn dễ vận chuyển Trong ngành môi trường

BÀI 3: SẤY ĐỐI LƯU

1 Các bước vận hành thiết bị:

- Mở nắp phòng kiểm tra cân (mở chốt khóa cân) xem cân có nhạy không, ghi chỉ số ban đầu trên cân

- Chọn vật liệu cân ( khăn vải /2 tấm)

- Cân khối lượng và ghi kết quả G0

- Làm ẩm đều vât liệu

- Thấm nước đều (không được quá ướt và quá khô) vật liệu, rồi cân lại

- Đặt vật liệu vào phòng sấy, ghi nhận kết quả trên cân G1, đóng cửa sấy lại

- Đổ nước vào 2 cốc phía sau máy sấy, giữ cho mực nước không đổi

- Khi chỉ số trên cân không đổi (vật liệu đã khô), ta dừng thí nghiệm

- Tắt điện trở trước, tắt quạt sau đồng thời mở nắp phòng phòng sấy lấy vật liệu ra Chuẩn bị làm lại thí nghiệm khác (làm thêm thí nghiệm khác tương tự thí nghiệm trên nhưng đặt nhiệt độ sấy ở 60oC)

2 Tính toán và đồ thị:

a Xử lý số liệu và tính toán:

- Tốc độ tác nhân sấy: Vk = 1.6 (m/s)

- Khối lượng vật liệu sấy: Go = 0.054 (kg)

- Diện tích vật liệu sấy: F = d.r.4 = 0.22 x 0.44 x 2 = 0.1936 (m2)

Với: Wcuoi là độ ẩm cuối của quá trình sấy

Do Wcuoi = -1.852 < WC = 3 nên không có thời gian sấy giảm tốc

Suy ra: Tsấy = T1 = 0.71 (h) = 42.6 (phút)

Lập bảng so sánh:

Thực nghiệm Wtb = 49.35 Ntb = 115.278 T = 80 phút

Lí thuyết Wth = 87.362 Nđt = 90.96 T = 42.6 phútSai số: (%) sai số: =

Với: Wcuoi là độ ẩm cuối của quá trình sấy

Do Wcuoi = -1.786 < WC = 3 nên không có thời gian sấy giảm tốc

Suy ra: Tsấy = T1 = 0.42 (h) = 25.2 (phút)

Lập bảng so sánh:

Thực nghiệm Wtb = 24.107 Ntb = 121.429 T = 45 phút

Lí thuyết Wth = 52.603 Nđt = 87.71 T = 25.2 phútSai số: (%) sai số: =

 Tại nhiệt độ 60oC:

- Đồ thị (W-t):

- Đồ thị (N-W):

3 Bàn luận:

Câu 1: Khi sấy thực nghiệm việc hồi lưu khí thải có được không? Tại sao ?

Có thể hồi lưu vì khí thải ra khỏi buồng sấy còn mang nhiệt lượng nên tacần tận dụng để tiết kiệm năng lượng Việc sấy tuần hoàn giúp ta điều khiển độ ẩm của không khí có thể ứng dụng để sấy các vật liệu không chịu được điều kiện ẩm

Câu 2: Tại sao giữa lý thuyết và thực nghiệm có sự sai khác nhau như vậy? Có

cách khắc phục không, nếu có thì bằng cách nào ?

- Thiết bị sấy trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài, độ nhạy của cân không chính xác và đọc kết quả không chính xác

- Cách khắc phục:

+ Nắm rõ thao tác kỹ thuật trước khi làm thí nghiệm

+ Đọc kết quả và tính toán cẩn thận, lấy sai số ở mức tối thiểu

+ Đồ thị Đường cong sấy cho thấy được lượng nước trong vật liệu.

Nguyên nhân của việc sai số có thể xuất phát từ những nguyên nhân sau:

- Sai số do người thực hiện thao tác chưa chuẩn

- Sai số do dụng cụ thí nghiệm có sự sai số, chưa chính xác

- Sai số do quá trình tính toán, làm tròn

Câu 3: Để sấy đến độ ẩm 20% ( vl khô ) ta phải sấy bao lâu ứng với mỗi nhiệt độ?

Tsấy = T1 + T2

Thời gian sấy đẳng tốc là : T1 = 1.1 (h)

Thời gian sấy giảm tốc là : T2 = xln = xln = 2.9 (h)

Tsấy = 1.1 + 2.9 = 4 (h)

BÀI 4: TRUYỀN NHIỆT ỐNG LỒNG ỐNG

1 Các bước vận hành thiết bị:

 Bước 1: Chuẩn bị thí nghiệm:

- Kiểm tra mực nước bên trong nồi đun

- Kiểm tra nước dòng lạnh trong các ống

- Mở công tắc tổng

- Mở công tắc gia nhiệt nồi

 Bước 2: Khảo sát quá trình truyền nhiệt trong ống chảy vuông góc:

- Đo lưu lượng dòng nóng:

+Mở Van 4, Van 5

+ Đóng Van 6

+ Mở công tắc bơm nước nóng

+ Chỉnh lưu lượng dòng nóng bằng Van 10

- Đo lưu lượng dòng lạnh:

- Đo lưu lượng dòng nóng:

+ Mở Van 4, Van 5

+ Đóng Van 6.

+ Mở công tắc bơm nước nóng

+ Chỉnh lưu lượng dòng nóng bằng Van 10

- Đo lưu lượng dòng lạnh:

+ Nhấn nút N5 để đo nhiệt độ dòng nóng vào và ghi nhận tnv

+ Nhấn nút N4 để đo nhiệt độ dòng nóng ra và ghi nhận tnr

+ Nhấn nút L3 để đo nhiệt độ dòng lạnh vào và ghi nhận tlv

+ Nhấn nút L4 để đo nhiệt độ dòng lạnh ra và ghi nhận tlr

- Xoay công tắc của GIA NHIỆT ngược chiều kim đồng hồ Đèn hoạt động (màu đỏ) tắt Cụm gia nhiệt ngưng hoạt động

- Xoay công tắc của Bơm Bơm nóng ngưng hoạt động

- Tắt CB

- Đóng tất cả các van

 Tính suất lượng khối lượng của các dòng

khối lượng riêng (được nội suy từ nhiệt độ trung bìnhcủa dòng nóng, ở Sổ tay QTTB tập 1-bảng I.5-trang11)

Bảng3.2 Nhiệt lượng tỏa ra của dòng nóng QN

G'N

(L/p) GN (kg/s) tNV (oC) tNR (oC)

tNTB (oC)

ρ1 (kg/m3) C1 (j/kg.độ) QN (W)

Ngan

GL(kg/s) QL (W)

5

4433.13

2Ngan

0.1327

 Tính hiệu nhiệt độ trung bình ∆tlog:

+ Trường hợp ống lồng ống vuông góc

Nhiệt độ trung bình của dòng nóng

Nhiệt độ trung bình của dòng lạnh

Hiệu nhiệt độ

Sau khi tính so sánh nếu cái nào lớn hơn thì là ∆tmax cái nào nhỏ hơn là ∆tmin

 Tính hệ số truyền nhiệt dài K*L thực nghiệm:

Bảng3.4 Tính Q,tlog,K*L

QN (W) QL (W) ΔQ (W) tNV (oC)

tNR (oC)

tLV (oC)

tLR (oC)

L (m)

Δtlog (oC)

K*L (w/m.độ)

1.0

5 23.944 22.0892061.89

1.0

5 18.982 194.4083438.52

F Diện tích mặt cắt (tiết diện ngang mà dòng lưu chuyển động qua),

tNV(oC)

tNR(oC)

tNTB(oC)

ρN(Kg/m3)

μN *103(N.s/m2) ReN

8

0.0002

5

0.018

TLR(oC)

tLTB (oC)

ρL(Kg/m3)

µL *103(N.s/m2) ReL8

0.054

6

0.051

2.442*10 3

nhiệt dung riêng đẳng áp (J/Kg0C)

độ nhớt của chất lỏng ở nhiệt độ trung bình (N.s/m2)

hệ số dẫn nhiệt của lưu chất (W/m0C)

μL (N.s/m2) λL (w/m.độ) PrL

• Xác định chuẩn số Nu: tùy thuộc vào Re

Chuẩn số Re tính được ở trên nằm trong 2 khoảng 5<Re<1000, 1000<Re<2.105 và 2.105< Re< 2.106 nên ta có công thức áp dụng tính Nu cho 2 khoảngnày như sau:

24991.874 2949.494 1 1458.054 0.018 0.658 53299.95825004.39 2961.717 1 1460.871 0.018 0.655 53159.48425135.167 2957.877 1 1466.277 0.018 0.654 53274.716

Bảng 3.10 Kết quả tính hệ số cấp nhiệt cho dòng lạnh

ReL PrL NuL (m)dtđL (w/m.độ)λL αL (w/m2.độ)156.497 4851.067 1 157.341 0.051 0.626 1931.280157.234 4856.14 1 157.773 0.051 0.623 1927.311157.803 4849.625 1 157.978 0.051 0.622 1926.713158.215 4855.17 1 158.253 0.051 0.620 1923.858158.309 4852.198 1 158.263 0.051 0.620 1923.982212.133 4802.764 1 182.491 0.051 0.633 2265.032213.169 4798.535 1 182.875 0.051 0.631 2262.625213.112 4820.545 1 183.168 0.051 0.629 2259.077213.314 4825.548 1 183.327 0.051 0.628 2257.443213.584 4840.259 1 183.656 0.051 0.626 2254.284

• Hệ số truyền nhiệt dài lý thuyết KL *

25135.167 162.422 123.174

3 Bàn luận:

● Nguyên nhân gây ra sai số và cách khắc phục:

*Nguyên nhân:

+ Các giá trị đo được lấy sai số

+ Sai số trong quá trình tính toán, xử lý số liệu

*Cách khắc phục:

+ Nắm rõ các thao tác kỹ thuật trước khi làm thí nghiệm

+ Đọc kết quả và tính toán cẩn thận, lấy sai số ở mức tối thiểu.

● Ứng dụng của thiết bị truyền nhiệt ống kép trong thực tế :

- Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống lồng ống được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực đểgia nhiệt cho các loại môi chất lỏng như: nước sử dụng trong lò hơi, dùng cho bộ sấy điều hòa không khí, làm lạnh bia, làm mát bia,

- Ngoài ra còn sử dụng trong nhà máy điện hạt nhân vì trong quy trình sản xuất hơicủa nhà máy điện hạt nhân yêu cầu thiết bị phải chịu được áp suất cao, khả năng truyền nhiệt lớn và nhất là phải tuyệt đối kín

- Ở nước ta, nhiều doanh nghiệp cũng đã sử dụng thiết bị TĐN ống lồng ống trong qui trình công nghệ như: ngành công nghiệp sản xuất đồ hộp thực phẩm Ví dụ như: sản xuất ra nước ép nho từ quả nho đỏ,

- Mặt khác, thiết bị TĐN ống lồng ống được sử dùng trong rất nhiều lĩnh vực khác như : hóa học, trong ngành giao thông vận tải, dịch vụ du lịch, các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm,

● Đánh giá ảnh hưởng của kích thước thiết bị đến quá trình truyền nhiệt: qua thí nghiệm, ta nhận thấy rằng nếu diện tích thiết bị truyền nhiệt lớn thì sự truyền nhiệt diễn ra nhanh chóng hơn

● Đánh giá sự ảnh hưởng của lưu lượng dòng

BÀI 5: CỘT CHÊM

1 Các bước vận hành thiết bị:

Khóa lại tất cả các van lỏng (từ 4 đến 8)

- Mở van 2 và khóa van 1, 3

- Cho quạt chạy trong 5 phút để thổi hết ẩm trong cột Tắt quạt

- Mở van 4 và 7 Sau đó cho bơm chạy

- Mở van 5 và từ từ khóa van 4 để chỉnh mức lỏng ở đáy cột ngang bằng vớiống định mức g Tắt bơm và khóa van 5

- Đo độ giảm áp của cột khô:

+ Khóa tất cả các van lỏng lại Mở van 1 còn 2 vẫn đóng Cho quạt chạyrồi từ từ mở van 2 để chỉnh lưu lượng khí vào cột

+ Ứng với mỗi giá trị lưu lượng khí đã chọn ta đọc ∆Pck trên áp kế U

theo mmH2O Đo xong tắt quạt, nghỉ 5 phút

- Đo độ giảm áp khi cột ướt:

+ Mở quạt và điều chỉnh lưu lượng khí qua cột khoảng 15 – 20%

+ Mở van 4 và cho bơm chạy Dùng van 6 tại lưu lượng kế để chỉnh lưulượng lỏng Nếu 6 đã mở tối đa mà phao vẫn không lên thì dùng van 4

để tăng lượng lỏng

+ Ứng với lưu lượng lỏng đã chọn cố định, ta chỉnh lưu lượng khí và