27 0 861KB
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
BÀI BÁO CÁO
HỌC PHẦN: THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM
GVHD: Trần Chí Hải Nhóm thực hiện: Nhóm 6 Danh sách các thành viên Lưu Quốc Hào
MSSV 2005191528
Lớp 10DHTP12
Phan Mai Nhi
MSSV 2005190436
Lớp 10DHTP9
Phan Phạm Quốc Phong
MSSV 2005190503
Lớp 10DHTP7
Trương Thanh Thịnh
MSSV 20051906114
Lớp 10DHTP2
Tp Hồ Chí Minh, 4/2022
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
BÀI BÁO CÁO
HỌC PHẦN: THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM
GVHD: Trần Chí Hải Nhóm thực hiện: Nhóm 6 Danh sách các thành viên Lưu Quốc Hào
MSSV 2005191528
Lớp 10DHTP12
Phan Mai Nhi
MSSV 2005190436
Lớp 10DHTP9
Phan Phạm Quốc Phong
MSSV 2005190503
Lớp 10DHTP7
Trương Thanh Thịnh
MSSV 20051906114
Lớp 10DHTP2
Tp Hồ Chí Minh, 4/2022
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU...........................................................................................................................................5 BÀI 1.
SẤY ĐỐI LƯU...........................................................................................................................6
1.1.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT....................................................................................................................6
1.1.1.
Định nghĩa.......................................................................................................................6
1.1.2.
Đặc trưng của quá trình sấy.............................................................................................6
1.2.
CÁCH TIẾN HÀNH....................................................................................................................6
1.2.1.
Nội dung thí nghiệm........................................................................................................6
1.2.2.
Bố trí thí nghiệm..............................................................................................................6
1.3.
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN.........................................................................................................10
1.3.1.
Tính toán kết quả..........................................................................................................10
1.3.2.
Vẽ đồ thị........................................................................................................................21
BÀI 2.
LỌC KHUNG BẢN...................................................................................................................23
2.1.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT..................................................................................................................23
2.1.1.
Nguyên tắc làm việc.......................................................................................................23
2.1.2.
Phương trình lọc...........................................................................................................24
2.2.
CÁCH TIẾN HÀNH..................................................................................................................25
2.2.1.
Nội dung thí nghiệm......................................................................................................25
2.2.2.
Bố trí thí nghiệm............................................................................................................25
2.3.
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN.........................................................................................................28
2.3.1.
Tính toán số liệu............................................................................................................28
2.3.2.
Vẽ đồ thị........................................................................................................................38
BÀI 3.
THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT.........................................................................................................40
3.1.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT..................................................................................................................40
3.2.
Phương trình cân bằng nhiệt lượng cho hai dòng lưu chất...................................................40
3.3.
. Phương trình biểu diễn quá trính truyền nhiệt...................................................................40
3.4.
CÁCH TIẾN HÀNH..................................................................................................................43
3.4.1.
Nội dung thí nghiệm......................................................................................................43
3.4.2.
Bố trí thí nghiệm............................................................................................................43
3.5.
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN.........................................................................................................48
3.5.1.
Tính kết quả...................................................................................................................48
BÀI 4.
THIẾT BỊ CHƯNG CẤT.............................................................................................................63
4.1.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT..................................................................................................................63
4.1.1.
Mô hình mâm lý thuyết.................................................................................................63
4.1.2.
Hiệu suất.......................................................................................................................63
4.1.3.
Mối quan hệ giữa hiệu suất mâm Murphree và hiệu suất mâm tổng quát....................64
4.2.
CÁCH TIẾN HÀNH..................................................................................................................65
4.2.1.
Nội dung thí nghiệm......................................................................................................65
4.2.2.
Bố trí thí nghiệm............................................................................................................65
4.3.
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN.........................................................................................................73
4.3.1.
Tính toán số liệu............................................................................................................73
4.3.2.
Tính các phương trình đường làm việc..........................................................................78
4.3.3.
Nhận xét........................................................................................................................81
4.4.
CÂU HỎI CHUẨN BỊ................................................................................................................82
BÀI 5.
CỘT CHIÊM............................................................................................................................85
5.1.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT..................................................................................................................85
5.1.1.
Độ giảm áp của dòng khí................................................................................................85
5.1.2.
Hệ số ma sát fck theo Rec khi cột khô..............................................................................86
5.1.3.
Độ giảm áp Pcư khi cột ướt..........................................................................................87
5.1.4.
Điểm lụt của cột chiêm..................................................................................................88
5.2.
CÁCH TIẾN HÀNH..................................................................................................................89
5.2.1.
Nội dung thí nghiệm......................................................................................................89
5.2.2.
Bố trí thí nghiệm............................................................................................................89
5.3.
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN.........................................................................................................92
5.3.1.
Tính toán nhóm 1,2.......................................................................................................92
5.3.2.
Tính toán nhóm 3,4.....................................................................................................102
5.3.3.
Tính toán nhóm 5,6,7...................................................................................................108
LỜI MỞ ĐẦU Học phần “Thực Hành Kỹ Thuật Thực Phẩm” được chia làm 6 buổi với 6 bài chính. Qua mỗi bài học chúng ta, sẽ được khám phá một thiết bị mới cũng như các quá trình mới được xuất hiện từ đâu? Diễn ra như thế nào? Nó chạy hướng nào? Làm sao để nhận biết. Cũng như có thể tích lũy thêm nhiều kiến thức mới, và những bài học bổ ích. Bài 1: Sấy đối lưu Bài 2: Lọc khung bản Bài 3: Thiết bị truyền nhiệt Bài 4: Chưng cất Bài 5: Cột chiêm Bài 6: Cô đặc Để hoàn thành báo cáo này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Trần Chí Hải, người đã truyền đạt kiến thức và chia sẻ những kinh nghiệm quý báu cho em trong suốt thời gian cùng đồng hành với học phần “Thực hành kỹ thuật thực phẩm”. Qua nhiều buổi học tập, em đã biết và hiểu thêm được rất nhiều kiến thức hay và bổ ích, những vấn đề then chốt được làm sáng tỏ khi gặp sự cố trong quá trình vận hành các thiết bị. Dù đã cố gắng nhưng không thể tránh khỏi những sai sót. Em rất mong sự thông cảm và đóng góp ý kiến của thầy để báo cáo được hoàn thiện. Cuối cùng, em xin kính chúc thầy dồi dào sức khỏe, luôn thành công trong công việc và cuộc sống. Em xin chân thành cảm ơn!
BÀI 1. 1.1.
SẤY ĐỐI LƯU
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1.1. Định nghĩa Là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng cách cấp nhiệt cho ẩm bay hơi. Trong đó, cả hai quá trình truyền nhiệt và truyền ẩm đều được thực hiện bằng phương pháp đối lưu 1.1.2. Đặc trưng của quá trình sấy Quá trình sấy diễn ra rất phức tạp, đặc trưng cho tính không thuận nghịch và không ổn định. Nó diễn ra đồng thời 4 quá trình: Truyền nhiệt cho vật liệu Dẫn ẩm trong lòng vật liệu Chuyển pha vào môi trường xung quanh Tách ẩm vào môi trường xung quanh 1.2.
CÁCH TIẾN HÀNH
1.2.1. Nội dung thí nghiệm Tiến hành thực hiện sấy tấm vải bố ở 2 chế độ của Caloriphe: 45 oC, 55oC. Đặt vật liệu vào buồng sấy, ghi nhận khối lượng vật liệu sau khi làm ẩm (G1). Sau đó cứ 3 phút ghi nhận giá trị cân và giá trị bầu khô bầu ướt. Tiếp tục đến khi giá trị khối lượng vật liệu không đổi trong vòng 16 phút thì dừng chế độ thí nghiệm này và chuyển sang chế độ thí nghiệm khác. 1.2.2. Bố trí thí nghiệm 1.2.2.1.
Tiến hành thí nghiệm Bước 1 Chuẩn bị thí nghiệm Xác định khối lượng vật liệu khô ban đầu (G0) của vật liệu:
Mở cửa buồng sấy ra, đặt cẩn thận Đọc giá trị cân (G0) Làm ẩm vật liệu: Sau khi cân xong, lấy vật liệu ra và nhúng nhẹ nhàng (tránh làm rách vật liệu) vào chậu nước. Chờ khoảng 30 giây cho nước thấm đều, lấy vật liệu lên và để ráo nước sau đó xếp vào giá. Chuẩn bị đồng hồ để đo thời gian Kiểm tra hệ thống: Lặp lại cửa buồng sấy Châm đầy nước vào bầu ướt (phía sau hệ thống) Lặp bảng số liệu thí nghiệm Bước 2 Khởi động hệ thống Khởi động quạt: bật công tắc của quạt để hút dòng tác nhân vào và thổi qua caloriphe gia nhiệt dòng tác nhân Khời động caloriphe: Bật công tắc Caloriphe. Cài đặt nhiệt độ cho Caloriphe ở nhiệt độ đang chuẩn bị khảo sát Bước 3: Tiến hành thí nghiệm Chờ hệ thống hoạt động ổn định khi: nhiệt độ của Caloriphe đạt giá trị mong muốn (± 1÷ 2o C ¿. Tiến hành sấy vật liệu ở nhiệt độ khảo sát. Đo số liệu trong chế độ thí nghiệm Các số liệu cần đo: Khối lượng, nhiệt độ bầu khô, bầu ướt và thời gian Cách đọc: Khối lượng (g): khi đặt vật liệu vào giá đỡ, đọc số hiển thị trên cân đồng hồ.
7
Nhiệt độ (oC): Nhấn nút tương ứng các vị trí cần đo và đọc số trên đồng hồ hiện số. Chuyển chế độ thí nghiệm: Mở cửa buồng sấy, lấy vật liệu ra làm ẩm tiếp (lặp lại như ban đầu) Cài nhiệt độ Caloriphe ở giá trị tiếp theo cho chế độ sấy mới Chờ hệ thống hoạt động ổn định Lặp lại trình tự như chế độ đầu Bước 4 Kết thúc thí nghiệm Tắt công tắc của điện trở Caloriphe Sau khi tắt Caloriphe được 5 phút, tắt quạt cho Caloriphe nguội 1.2.2.2.
Khảo sát nhiệt độ sấy Ở nhiệt độ 45oC τ
i
(phút )
T K (oC)
T Ư (oC)
T K (oC)
T Ư (oC)
Gi(g)
1
0
52
44
50
47
0,151
2
3
52
43
50
47
0,142
3
6
52
43
50
47
0,135
4
9
52
44
50
47
0,128
5
12
52
44
50
47
0,121
6
15
52
44
50
47
0,115
7
18
52
44
50
47
0,109
v
v
r
r
8
8
21
52
44
50
47
0,104
9
24
52
44
50
47
0,098
10
27
52
44
50
47
0,093
11
30
52
44
50
47
0,089
12
33
52
44
50
47
0,085
13
36
52
44
50
47
0,082
14
39
52
44
50
47
0,079
15
42
52
44
50
47
0,077
16
45
52
44
50
47
0,076
Ở nhiệt độ 55oC τ
i
(phút )
T K (oC)
T Ư (oC)
T K (oC)
T Ư (oC)
Gi(g)
1
0
58
48
55
53
0,150
2
3
60
48
57
53
0,143
3
6
60
48
57
53
0,136
4
9
60
48
57
53
0,129
5
12
60
48
57
53
0,123
6
15
60
48
57
53
0,117
v
v
r
r
9
1.3.
7
18
60
48
57
53
0,111
8
21
60
47
57
53
0,106
9
24
60
47
57
54
0,101
10
27
60
47
57
54
0,096
11
30
60
47
57
54
0,091
12
33
61
47
57
54
0,088
13
36
61
47
57
54
0,085
14
39
61
47
57
54
0,082
15
42
61
47
58
54
0,079
16
45
61
47
58
54
0,077
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
1.3.1. Tính toán kết quả Ở nhiệt độ 45oC Độ ẩm vật liệu: W i =
G i−G 0 ×100 % G0
Ta có Go= 0,082 g W 1=
G 1−G0 0,151−0,082 × 100 %= ×100 %=84,15 % G0 0,082
W 2=
G 2−G0 0,142−0,082 ×100 %= × 100 %=73,17 % G0 0,082
10
W 3=
G 3−G 0 0,135−0,082 ×100 %= ×100 %=64,63 % G0 0,082
W 4=
G4−G 0 0,128−0,082 ×100 %= ×100 %=56,10 % G0 0,082
W 5=
G5−G 0 0,121−0,082 ×100 %= × 100 %=47,56 % G0 0,082
W 6=
G 6 −G0 0,115−0,082 ×100 %= ×100 %=40,24 % G0 0,082
W 7=
G7 −G0 0,109−0,082 ×100 %= ×100 %=32,92 % G0 0,082
W 8=
G 8 −G0 0.104−0,082 ×100 %= × 100 %=26,83% G0 0,082
W 9=
G9 −G0 0,098−0,082 ×100 %= ×100 %=19,51 % G0 0,082
W 10=
G10−G0 0,093−0,082 × 100 %= × 100 %=13,41 % G0 0,082
W 11=
G1−G0 0,089−0,082 × 100 %= ×100 %=8,53 % G0 0,082
W 12=
G2−G0 0,085−0,082 × 100 %= ×100 %=3,65 % G0 0,082
W 13=
G3−G0 0,082−0,082 ×100 %= × 100 %=0 % G0 0,082
W 14 =
G4 −G0 0,079−0,082 × 100 %= ×100 %=−3,65 % G0 0,082
W 15=
G5−G0 0,077−0,082 ×100 %= ×100 %=−6,10 % G0 0,082
W 16=
G6−G 0 0,076−0,082 ×100 %= ×100 %=−7,31 % G0 0,082
11
Độ ẩm của vật liệu: Wi = dw
Gi−G0 × 100 (%) G1
W −W
3
i i+1 Tốc độ sấy: Ni + 1 = dt = ∆ T (%h) (Với ∆ T(h) = 60 =0.05 ¿h) (h )
τ
(ph út)
Gi
Wi
N=dw/dt
Tk
(g)
(%)
(%h)
(0C)
0
0,151
84,15
_
3
0,142
73,17
6
0,135
9
Tư
Pb
Ph
(0C)
(mmHg)
(mmHg)
51
45,5
74,5
70,5
219,6
51
45
75,5
72,5
64,63
170,8
51
45
75,5
72,5
0,128
56,10
170,6
51
45,5
74,5
70,5
12
0,121
47,56
170,8
51
45,5
74,5
70,5
15
0,115
40,24
146,4
51
45,5
74,5
70,5
18
0,109
32,92
146,4
51
45,5
74,5
70,5
21
0,104
26,83
121,8
51
45,5
74,5
70,5
24
0,098
19,51
146,4
51
45,5
74,5
70,5
27
0,093
13,41
122
51
45,5
74,5
70,5
30
0,089
8,53
97,6
51
45,5
74,5
70,5
33
0,085
3,65
97,6
51
45,5
74,5
70,5
36
0,082
0
73
51
45,5
74,5
70,5
TB
TB
Thế sấy Đẳng tốc
12
39
0,079
-3,65
73
51
45,5
74,5
70,5
42
0,077
-6,10
49
51
45,5
74,5
70,5
45
0,076
-7,31
24,2
51
45,5
74,5
70,5
Tốc độ sấy: N i+1 =
dw W i−W (i+1) ( %h ) = dt T (h)
N 2=
dw W 1 −W 2 84,15−73,17 = = =219,6 ( % /h ) dt T (h) 5/60
N 3=
dw W 2−W 3 73,17−64,63 = = =170,8 ( % /h ) dt T (h) 5/60
N4=
dw W 3−W 4 64,63−56,10 = = =170,6 ( % /h ) dt T (h) 5/60
N 5=
dw W 4−W 5 56,10−47,56 = = =170,8 ( % /h ) dt T (h ) 5/60
N 6=
dw W 5−W 6 47,56−40,24 = = =146,4 ( % / h ) dt T (h) 5/ 60
N 7=
dw W 6−W 7 40,24−32,92 = = =146,4 ( % /h ) dt T (h) 5 /60
N 8=
dw W 7−W 8 32,92−26,83 = = =121,8 ( % /h ) dt T (h) 5/60
N 9=
dw W 8−W 9 26,83−19,51 = = =146,4 ( %/h ) dt T (h) 5/60
N 10= N 11=
dw W 9 −W 10 19,51−13,41 = = =122 ( %h ) dt T (h) 5 /60
dw W 10−W 11 13,41−8,53 = = =97,6 ( %h ) dt T (h ) 5/60
13
N 12 =
dw W 11−W 12 8,53−3,65 = = =97,6 (%h ) dt T (h ) 5 60
N 13=
dw W 12−W 13 3,65−0 = = =73 (%h ) dt T (h) 5/60
N 14=
dw W 13 −W 14 0−(−3,65) = = =73 ( %h ) dt T (h) 5 /60
N 15=
dw W 14 −W 15 −3,65−(−6,10) = = =49 (%h ) dt T (h) 5/60
N 16=
dw W 15−W 16 −6,10−(−7,31) = = =24,2 ( %h ) dt T (h) 5/60
Ta tra Pb và Phtrên giản đồ H-d Pb (mmHg): Áp suất riêng phần hơi ẩm trên bề mặt vật liệu điều kiện đoạn nhiệt Ph (mmHg): Áp suất hơi ẩm trong tác nhân sấy 760
Cường độ ẩm: J m =am .( Pb (TB) −P h(TB)). B (kg/m2.h) ¿ ( 0,0229+0,0174∗1,6 ) .
(74,625−70,75 )∗760 =0,196(kg/m2.h) 760
Trong đó: Jm : Cường độ ẩm. B: Áp suất phòng sấy; B = 760mmHg. am : Hệ số trao đổi ẩm tính theo chênh lệch áp suất ( kg/m2.h.mmHg). am = 0,0229 + 0,0174.Vk Vk : Tốc độ khí trong phòng sấy Vk = 1,6 (m/s). Pb (TB)=¿74,625 mmHg Ph (TB)=¿ 70,75 mmHg
14
F
0,1641
Tốc độ sấy đẳng tốc: N đ t =100. J m . G =100.0,196 . 0,082 =39,22 (%/h) o
ta có chiều dài khăn là 4.5cm, chiều rộng khăn là 3,3cm, dày 1mm F = 2h × (d+r) + d × r = 2 × 1 × 10-1 × (4.5 + 3.3) + 4.5× 3.3 = 16.41 (cm2) = 0.1641 (m2) F: diện tích bề mặt vật liệu, m2 Độ ẩm tới hạn: W th =
W1 84,15 + W c= + 3=49,75 1,8 1,8
W1 : Độ ẩm ban đầu trước khi sấy (%) Wc : Độ ẩm cân bằng (3%) Thời gian sấy
Thời gian sấy đẳng tốc:T 1=
W 1−W t h 84,15−49,75 = =0,877 (h) Nđ t 39,22
Thời gian sấy giảm tốc:T 2=
W t h−W c W −W c . ln t h Nđ t W cuoi −W c
Thời gian tổng cộng quá trình sấy gần đúng: T sấy =T 1 +T 2=1,57(h)
Tính sai số
|
|
45 T ¿ −T TN 0,877− 60 .100% = 14,5 % SSTsấy = .100% = T¿ 0,877
|
τ
0
3
6
|
9
12
15
18
21
24
27
30
33
3
39
42
15
45
W
84,15
73,1
64,6
56,1
47,5
40,2
32,9
26,8
19,5
13,4
8,5
3,6
0
-3,65
-
-
6,10
7,31
Ở nhiệt độ 55oC Độ ẩm vật liệu: W i =
G i−G 0 ×100 % G0
Ta có Go= 0,082 g W 1=
G1−G0 0,150−0,082 × 100 %= × 100 %=82,92 % G0 0,082
W 2=
G 2−G0 0,143−0,082 ×100 %= × 100 %=74,40 % G0 0,082
W 3=
G 3−G 0 0,136−0,082 ×100 %= ×100 %=65,85 % G0 0,082
W 4=
G4−G 0 0,129−0,082 ×100 %= ×100 %=57,31 % G0 0,082
W 5=
G5−G 0 0,123−0,082 ×100 %= ×100 %=50 % G0 0,082
W 6=
G 6 −G0 0,117−0,082 ×100 %= ×100 %=42,68 % G0 0,082
W 7=
G 7 −G0 0,111−0,082 ×100 %= ×100 %=35,36 % G0 0,082
W 8=
G 8 −G0 0.106−0,082 ×100 %= ×100 %=23,17 % G0 0,082
W 9=
G 9 −G0 0,101−0,082 ×100 %= ×100 %=29,26 % G0 0,082
W 10=
G10−G 0 0,096−0,082 × 100 %= × 100 %=17,10 % G0 0,082
W 11=
G1−G0 0,091−0,082 × 100 %= ×100 %=10,97 % G0 0,082
16
W 12=
G2−G0 0,088−0,082 × 100 %= × 100 %=7,31 % G0 0,082
W 13=
G3−G0 0,085−0,082 ×100 %= × 100 %=3,65 % G0 0,082
W 14 =
G4 −G0 0,082−0,082 × 100 %= ×100 %=0 % G0 0,082
W 15=
G5−G0 0,079−0,082 ×100 %= × 100 %=−3,65 % G0 0,082
W 16=
G6−G 0 0,077−0,082 ×100 %= ×100 %=−6,10 % G0 0,082
Độ ẩm của vật liệu: Wi = Tốc độ sấy: Ni + 1 = τ
Gi−G0 × 100 (%) G1
3 dw W i−W i+1 = (%h) (Với ∆ T(h) = =0.05 ¿h) 60 dt ∆ T (h )
(ph út)
Gi
Wi
N=dw/dt
Tk
(g)
(%)
(%h)
(0C)
0
0,150
82,92
_
3
0,143
74,40
6
0,136
9
Tư
Pb
Ph
(0C)
(mmHg)
(mmHg)
56,6
50,5
79
75,8
102,24
58,5
50,5
81,5
76,1
65,85
54,6
58,5
50,5
81,5
76,1
0,129
57,31
102,48
58,5
50,5
81,5
76,1
12
0,123
50
87,72
58,5
50,5
81,5
76,1
15
0,117
42,68
87,84
58,5
50,5
81,5
76,1
18
0,111
35,36
87,84
58,5
50,5
81,5
76,1
21
0,106
29,26
73,08
58,5
50
80,5
74,1
TB
TB
Thế sấy Đẳng tốc
17
24
0,101
23,17
73,08
58,5
50,5
81,5
76,1
27
0,096
17,10
72,84
58,5
50,5
81,5
76,1
30
0,091
10,97
73,56
58,5
50,5
81,5
76,1
33
0,088
7,31
43,92
59
50,5
82
78,2
36
0,085
3,65
43,92
59
50,5
82
78,2
39
0,082
0
43,8
59
50,5
82
78,2
42
0,079
-3,65
43,8
59
50,5
82
78,2
45
0,077
-6,10
29,4
59
50,5
82
78,2
dw
Tốc độ sấy: N i+1 = dt =
W i−W (i+1) T (h)
( %h )
N 2=
dw W 1 −W 2 82,92−74,40 = = =102,24 ( % /h ) dt T (h) 5 /60
N 3=
dw W 2−W 3 70,40−65,85 = = =54,6 ( % / h ) dt T (h) 5/60
N4=
dw W 3−W 4 65,85−57,31 = = =102,48 ( % /h ) dt T (h) 5/60
N 5=
dw W 4−W 5 57,31−50 = = =87,72 ( % /h ) dt T (h ) 5/60
N 6= N 7=
dw W 5−W 6 50−42,68 = = =87,84 ( % /h ) dt T (h) 5 /60
dw W 6−W 7 42,68−35,36 = = =87,84 ( %/h ) dt T (h) 5 /60
18
N 8=
dw W 7−W 8 35,36−29,26 = = =73,08 ( % /h ) dt T (h) 5 /60
N 9=
dw W 8−W 9 29,26−23,17 = = =73,08 ( % /h ) dt T (h) 5 /60
N 10=
dw W 9 −W 10 23,17−17,10 = = =72,84 ( %h ) dt T (h) 5/ 60
N 11 =
dw W 10−W 11 17,10−10,97 = = =73,56 ( %h ) dt T (h ) 5/ 60
N 12 =
dw W 11−W 12 10,97−7,31 = = =43,92 ( %h ) dt T (h ) 5/ 60
N 13=
dw W 12−W 13 7,31−3,65 = = =43,92 ( %h ) dt T (h) 5/60
N 14=
dw W 13 −W 14 3,65−0 = = =43,8 (%h ) dt T (h) 5/60
N 15=
dw W 14 −W 15 0−(−3,65) = = =43,8 (%h ) dt T (h) 5/60
N 16=
dw W 15−W 16 −3,65−(−6,10) = = =29,4 ( %h ) dt T (h) 5/60
Ta tra Pb và Ph trên giản đồ H-d Pb (mmHg): Áp suất riêng phần hơi ẩm trên bề mặt vật liệu điều kiện đoạn nhiệt Ph (mmHg): Áp suất hơi ẩm trong tác nhân sấy 760
Cường độ ẩm: J m =am .( Pb (TB) −P h(TB)). B (kg/m2.h) ¿ ( 0,0229+0,0174∗1,6 ) .
( 81,440−76,612 )∗760 =0,244(kg/m2.h) 760
Trong đó: Jm : Cường độ ẩm. 19
B: Áp suất phòng sấy; B = 760mmHg. am : Hệ số trao đổi ẩm tính theo chênh lệch áp suất ( kg/m2.h.mmHg). am = 0,0229 + 0,0174.Vk Vk : Tốc độ khí trong phòng sấy Vk = 1,6 (m/s). Pb (TB)=¿81,440 mmHg Ph (TB)=¿ 76,612 mmHg F
0,1641
Tốc độ sấy đẳng tốc: N đ t =100. J m . G =100.0,244 . 0,082 =48,83 (%/h) o
ta có chiều dài khăn là 4.5cm, chiều rộng khăn là 3,3cm, dày 1mm F = 2h × (d+r) + d × r = 2 × 1 × 10-1 × (4.5 + 3.3) + 4.5× 3.3 = 16.41 (cm2) = 0.1641 (m2) F: diện tích bề mặt vật liệu, m2 Độ ẩm tới hạn: W th =
W1 82,92 + W c= +3=49,06 1,8 1,8
W1 : Độ ẩm ban đầu trước khi sấy (%) Wc : Độ ẩm cân bằng (3%) Thời gian sấy
Thời gian sấy đẳng tốc:T 1=
W 1−W t h 82,92−49,06 = =0,693 (h) Nđ t 48,83
Thời gian sấy giảm tốc:T 2=
W t h−W c W t h−W c . ln Nđ t W cuoi −W c
Thời gian tổng cộng quá trình sấy gần đúng: T sấy =T 1 +T 2=1,81(h)
Tính sai số
20
|
|
45 T ¿ −T TN 0,693− 60 SSTsấy = .100% = .100% = 8,225 % T¿ 0,693
|
|
τ
0
3
6
9
12
15
18
21
24
27
30
33
36
39
W
82,92
74,40
65,85
57,31
50
42,68
35,36
29,26
23,17
17,10
10,97
7,31
3,65
0
42
-3,65 -6,10
1.3.2. Vẽ đồ thị Ở nhiệt độ 45oC Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa hàm ẩm (% kg ẩm/ kg vật liệu khô) và thời gian sấy ( phút) 100 80
w(%)
60 W
40 20 0 -20
0
3
6
45
9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 thời gian ( phút)
Ở nhiệt độ 55oC
21
Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa hàm ẩm (% kg ẩm/ kg vật liệu khô) và thời gian sấy ( phút) 100 80 W (%)
60
W
40 20 0 -20
0
3
6
9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 thời gian ( phút)
22
BÀI 2. 2.1.
LỌC KHUNG BẢN
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1.1. 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 cách sau: Tăng áp suất P1: Dùng cột áp thủy tĩnh máy bơm hay máy nén Giảm áp suất P2: Dùng bơm chân không (lọc chân không) Cân bằng vật chất trong quá trình lọc Vh = V 0 + V 1 = V a + V Gh = G 0 + G 1 = G a + G Vh, Gh là thể tích và khối lượng huyền phù đem lọc V0, G0 là thể tích và khối lượng chất rắn khô V1, G1 là thể tích và khối lượng nước lọc nguyên chất Va, Ga là thể tích và khối lượng bã ẩm
23
V, G là thể tích và khối lượng nước lọc chưa nguyên chất. Độ ẩm của bã: Wa =
Ga−G0 Ga
(% kg ẩm/kg vật liệu ướt).
2.1.2. Phương trình lọc 2.1.2.1.
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. Wa =
dV ,m/s Fdτ
Trong đó: V – Thể tích nước lọc thu được, m3 F – Diện tích bề mặt vách lọc, m2 - thời gian lọc, s Quá trình lọc huyền phù phụ thuộc vào các yếu tố sau: Tính chất huyền phù: độ nhớt, kích thước và hình dạng pha phân tán; động lực quá trình lọc; trở lực bã và vách ngăn; diện tích bề mặt vách lọc. Theo DAKSI, tốc độ lọc có thể biểu diễn dưới dạng phương trình sau: W=
∆P dV = Fdτ μ (Rb+ Rv)
Trong đó: 𝛍 - độ nhớt của pha liên tục, Ns/m2 Rb = 1/∆ Pb – trở lực của bã lọc (tổn thất áp suất qua lớp bã), 1/m Rv = 1/∆ Pv – trở lực của vách lọc (tổn thất áp suất qua vách lọc), 1/m Lọc với áp suất khong đổi, ΔP= const 24
Phương trình lọc có dạng: q2 + 2.C.Q = Kτ q = V/F – lượng nước lọc riêng C= X0 =
Rv 2. ΔP ; K= r 0. X 0 μ . r 0. X 0
Va – tỉ số giữ thể tích bã ẩm thu được và lượng nươc lọc V
R0 – trở lực riêng theo thể tích của bã lọc (1/m2) 2.2.
CÁCH TIẾN HÀNH
2.2.1. Nội dung thí nghiệm
2.2.2. Bố trí thí nghiệm 2.2.2.1.
Tiến hành thí nghiệm Đóng van V1 và V2 Cho nước vào bồn chứa Bật công tắc máy khuấy Mở van V3, V4, V5, V6 Mở bơm, điều chỉnh áp suất bằng V4 khi đồng hồ áp suất chỉ mức mong muốn Đong dung dịch lọc ở đầu C1, và ghi nhận thể tích trong mỗi thời gian đo Làm thí nghiệm với các chế độ áp suất khác nhau.
2.2.2.2.
Số liệu thí nghiệm nhóm 1,2 ∆ P = 0,25
t (giây)
10,35
10,51
10,36
10,31
10,20
25
V (ml)
1410
1490
1660
1800
1690
∆ P = 0,5
t (giây)
10,15
10,37
10,41
10,09
9,99
V (ml)
2315
2424
2190
2220
2360
∆P = 1
t (giây)
10,00
10,01
9,90
10,06
10,14
V (ml)
3980
3265
3215
3190
3300
2.2.2.3.
Số liệu thí nghiệm nhóm 3,4 ∆ P = 0,25
t (giây)
10,22
10,19
10,40
10,00
9,93
V (ml)
1670
1550
1780
1650
1530
∆ P = 0,5
t (giây)
9,91
10,36
10,30
10,04
10,00
V (ml)
2230
2380
2160
2100
2090
∆P = 1
t (giây)
10,17
10,08
10,00
10,12
10,09
V (ml)
3600
3480
3440
3580
3490
2.2.2.4.
Số liệu thí nghiệm nhóm 5,6,7 Khảo sát thời gian và lưu lượng lần 1 Δ P1 =0,25
26
τ (s)
10,67
10,13
10,27
10,19
10,19
V (l)
1650
1400
1460
1600
1495
Δ P2 =0,5 τ (s)
10,20
10,06
10,06
10,20
9,89
V (l)
2290
2052
2230
2180
2249
Δ P3 =1 τ (s)
10,27
10,06
10,18
10,12
10,11
V (l)
3440
3190
3352
3356
3257
Khảo sát thời gian và lưu lượng lần 2 Δ P1 =0,25 τ (s)
10,12
10,26
10,26
10,18
10,25
V (l)
1395
1800
1660
1690
1520
Δ P2 =0,5 τ (s)
10,27
10,19
10,14
10,25
10,18
V (l)
2245
2157
2153
2155
2200
Δ P3 =1 τ (s)
10,15
10,27
10,18
10,19
10,23
V (l)
3254
3350
3252
3225
3100
27
2.3.
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
2.3.1. Tính toán số liệu 2.3.1.1.
Tính năng suất của quá trình lọc
2.3.1.2.
Q=
V τ
q=
V S
Tính lượng nước lọc riêng
Trong đó: V: thể tích nước lọc thu được S: diện tích bề mặt lọc (đo trên thiết bị lọc) τ : thời gian lọc
Δτ
Tính Q, q và Δq . S = SVu ô ng −2 Str ò n =( 22× 22 )−( 2 ×3,14 × 1,12 )=9528,024 ( cm2) =0,9528024(m2) 2.3.1.3.
Khảo sát số liệu nhóm 1,2
Ta có: Chiều dài của 1 khung: 22 (cm) Bán kính lỗ tròn: 1,1 (cm) Cấp 1: số khung: 8 Sbề mặt lọc = (222 – 1,12 x 3,14 x 2) x 8 = 3811,2096 (cm2) = 0,3811 (m2) ∆ P = 0,25
t (giây)
10,35
V (m3)
1410 x 10-3 1000
10,51 1490 x 10-3 1000
10,36
10,31
10,20
1660 x 10-3 1000
1800 x 10-3 1000
1690 x 10-3 1000
28
= 1,41.10-3 q (m3/m2)
∆τ
Q (m3/s)
q
= 1,66.10-3
= 1,8.10-3
V S
=
¿ −3
1,49.10 0,3811
−3
1,66.10 0,3811
= 1,69.10-3 −3
1,8.10 0,3811
1,41.10−3 = 0,3811
=
= 3,7.10-3
= 3,9.10-3
= 4,35.10-3
∆ τ 1= t1 – t0
∆ τ 1= t2 – t1
∆ τ 2= t3 – t2
∆ τ 3= t4 – t3
∆ τ 4 = t5 – t4
= 10,35 – 0
= 10,51 –10,35
=|10,36 – 10,51|
= |10,31– 10,36|
=|10,20– 10,31|
= 10,35
= 0,16
= 0,15
= 0,05
= 0,11
Q=
V t1
V t2
= 4,72.10-3
=
1,69.10−3 0,3811
= 4,43.10-3
=
=
1,8.10 10,31
V t5 −3 1,69.10 = 10,20
= 1,60.10-4
= 1,74.10-4
= 1,65.10-4
∆ q1= q2 – q1
∆ q2= q3 – q2
∆ q3= q4 – q3
∆ q4 = q5 – q4
= 2.10-4
= 4,5.10 - 4
3,7.10 - 4
= 2,9.10 - 4
800
333,33
135,14
379,31
−3
1,49.10 = 10,51
= 1,36.10-4
= 1,42.10-4
2797,3
V t3 −3 1,66.10 = 10,36
Q
1,41.10 = 10,35
∆ q0=q1 – q0 ∆q (m3/m2) = 3,7.10-3
=
Q
Q= −3
∆τ ∆q
= 1,49.10-3
=
V t4
−3
Q
=
29
∆ P=0,5
t (giây)
10,15
10,37
10,41
10,09
9,99
V (m3)
2,315.10-3
2,424.10-3
2,19.10-3
2,22.10-3
2,36.10-3
q
6,07.10-3
6,36.10-3
5,74.10-3
5,83.10-3
6,19.10-3
10,15
0,22
0,04
0,32
0,1
2,28.10-4
2,34.10-4
2,10.10-4
2,20.10-3
2,36.10-4
2,9.10-4
6,2.10 - 4
9.10 - 5
3,6.10 - 4
758,62
64,52
3555,56
277,78
(m3/m2) ∆τ
Q (m3/s)
6,07.10-3 ∆q (m3/m2) ∆τ ∆q
1672,16
30
∆P = 1
t (giây)
10,00
10,01
9,90
10,06
10,14
V (m3)
3,98.10-3
3,265. 10-3
3,215. 10-3
3,19. 10-3
3,3. 10-3
q
10,44.10-3
8,56. 10-3
8,43.10-3
8,37.10-3
8,65.10-3
10,00
0,01
0,11
0,16
0,08
3,98.10-4
3,26.10-4
3,25.10-4
3,17.10-4
3,25.10-4
1,88.10-3
1,3.10 - 4
6.10 - 5
2,8.10 - 4
5,32
846,2
2666,67
285,71
(m3/m2) ∆τ
Q (m3/s)
10,44.10-3 ∆q (m3/m2) ∆τ ∆q
957,86
31
2.3.1.4.
Khảo sát số liệu nhóm 3,4 ∆ P = 0,25
t (giây)
10,22
10,19
10,40
10,00
9,93
V (m3)
1,67 .10-3
1,55.10-3
1,78.10-3
1,65.10-3
1,53.10-3
q
4,38.10-3
4,06.10-3
4,67.10-3
4,33.10-3
4,02.10-3
10,22
0,03
0,21
0,4
0,07
Q (m3/s)
1,63.10-4
1,52.10-4
1,71.10-4
1,65.10-4
1,54.10-4
∆q (m3/m2)
4,38.10-3
3,2.10-4
6,1.10 - 4
3,4.10 - 4
3,1.10 - 4
(m3/m2) ∆τ
32
∆τ ∆q
2333,3
93,75
344,3
1176,5
225,8
∆ P = 0,5
t (giây)
9,91
10,36
10,30
10,04
10,00
V (m3)
2,23.10-3
2,38.10-3
2,16.10-3
2,1.10-3
2,09.10-3
q
5,85.10-3
6,25.10-3
5.67.10-3
5,51.10-3
5,48.10-3
9,91
0,45
0,06
0,26
0,04
2,25.10-4
2,3.10-4
2,1.10-4
2,1.10-4
2,09.10-4
4.10-4
5,8.10 - 4
1,6.10 - 4
3.10 - 5
(m3/m2) ∆τ
Q (m3/s)
5,85.10-3 ∆q (m3/m2)
33
∆τ ∆q
1694,02
1125
103,45
1625
1333,33
∆P = 1
t (giây)
10,17
10,08
10,00
10,12
10,09
V (m3)
3,6.10-3
3,48.10-3
3,44.10-3
3,58.10-3
3,49.10-3
q
9,45.10-3
9,13.10-3
9,03.10-3
9,4.10-3
9,16.10-3
10,17
0,09
0,08
0,12
0,03
3,54.10-4
3,45.10-4
3,44.10-4
3,54.10-4
3,46.10-4
3,2.10-4
1.10 - 4
3,7.10 - 4
2,4.10 - 4
(m3/m2) ∆τ
Q (m3/s)
9,45.10-3 ∆q (m3/m2)
34
∆τ ∆q
1076,2
2.3.1.5.
281,25
800
324.32
125
Khảo sát số liệu nhóm 5,6,7 Lần 1 Δ P1 =0,25
V
0.1546
0.1382
0.1421
0.1570
Q
1,7317.10−3
1,4693.10−3
1,5323.10−3
1,6793.10−3
Δτ .
0,54
0,14
0,08
0
Δτ . Δq
2057,9
2222,2
544.2
0
35
Δ P2 =0,5
V
0.2245
0.2039
0.2216
0.2137
Q
2.4034.10−3
2.1536.10−3
2.3405.10−3
2.2879.10−3
Δτ .
0,14
0
0,14
0,31
Δτ . Δq
560.45
0
2661.5969
4275.86
Δ P3 =1
V
0.3349
0.3170
0.3292
0.3316
Q
3.6104.10−3
3.3480.10−3
3.5180.10−3
3.5222.10−3
Δτ .
0.21
0.12
0.06
0.01
Δτ . Δq
800.30
705.88
14285.71
96,246
Lần 2 Δ P1 =0,25
V
0.1378
0.1754
0.1617
0.1660
Q
1.4641.10−3
1.8891.10−3
1.7422.10−3
1.773.10−3
Δτ .
0.14
0
0.08
0.07
Δτ . Δq
329.41
0
2597.40
393.92
Δ P2 =0,5
36
V
0.2185
0.2116
0.2123
0.2102
Q
2.3562.10−3
2.2638.10−3
2.2597.10−3
2.2617.10−3
Δτ .
0.08
0.05
0.11
0.07
Δτ . Δq
865.80
12195.12
55000
1483.05
Δ P3 =1
V
0.3205
0.3261
0.3194
0.3164
Q
3.4151.10−3
3.5159.10−3
3.4131.10−3
3.3848.10−3
Δτ .
0.12
0.09
0.01
0.04
Δτ . Δq
1190.47
875.49
353.35
304.64
2 ΔP
Tính C, K, ro theo ΔP với ro= μK X o ΔP
C
K
ro
0.25+0.5+1 =0.5833 3
0.25+0.5+1 2. ΔP 2× 0.5833 2 ΔP 2 ×0.5833 = =1.1666 = =1 Rv 3 μ . r 00. X 0 1× 1× 1 μK X o 1 ×1.1666 ×1 = =0.5833 r 0. X 0 1 ×1
0.25+0.5+1 =0.5833 3
0.25+0.5+1 2. ΔP 2× 0.5833 2 ΔP 2 ×0.5833 = =1.1666 = =1 Rv 3 μ . r 00. X 0 1× 1× 1 μK X o 1 ×1.1666 ×1 = =0.5833 r 0. X 0 1 ×1
0.25+0.5+1 =0.5833 3
0.25+0.5+1 2. ΔP 2× 0.5833 2 ΔP 2 ×0.5833 = =1.1666 = =1 Rv 3 μ . r 00. X 0 1× 1× 1 μK X o 1 ×1.1666 ×1 = =0.5833 r 0. X 0 1 ×1
37
2.3.2. Vẽ đồ thị Lần 1
(𝛥 P1=0.25) 2500
2000
1500
1000
500
0 0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
Lần 2
𝜟𝑷𝟐=𝟎,𝟓 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
38
39
BÀI 3. 3.1.
THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Quá trình truyền nhiệt trong thiết bị dạng ống lồng ống là một ví dụ của sự truyền
nhiệt phức tạp. Ở đây diễn ra sự trao đổi nhiệt giữa hai lưu chất được ngăn cách bởi vách ngăn kim loại, bao gồm truyền nhiệt đối lưu từ dòng nóng đến vách, dẫn nhiệt qua thành ống kim loại và đối lưu nhiệt giữa dịng lạnh với ống. 3.2.
PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG CHO HAI DÒNG LƯU
CHẤT Q = G1.C1.(tv1 – tv2) = G2. C2 (tR2 – tv2), W G1, G2 – lưu lượng dòng nóng và dòng lạnh, kg/s C1, C2 – nhiệt dung riêng trung bình của dòng nóng và dòng lạnh, J/kg.K tv1 ,tR1 - nhiệt độ vào và ra của dòng nóng, oC tv2, tR2 – nhiệt độ vào và ra của dòng lạnh, oC 3.3.
. PHƯƠNG TRÌNH BIỂU DIỄN QUÁ TRÍNH TRUYỀN NHIỆT Nhiệt lượng Q truyền qua tường phẳng trong một đơn vị thời gian Q = K . F . Δt, W Trong đó: K - hệ số truyền nhiệt, W/m2.K F- diện tích bề mặt truyền nhiệt, m2 Δt - hiệu số nhiệt độ trung bình, K Hệ số truyền nhiệt cho tường phẳng nhiều lớp được tính theo công thức sau 1
K= 1
α1
n
+r 1+ ∑ i =1
δi 1 , W/m2.K +r 2+ λi α2
40
Với:
α1, α2 - hệ số cấp nhiệt (ở hai phía tường, giữa lưu thể và bề mặt tường), (W/m2.k) r1,r2 - nhiệt trở của cặn bẩn ở hai phía của tường, (W.m2.K) n
δ
∑ λ i - nhiệt trở của lớp tường thứ i, (m2.K/W) i=1
i
δi - bề dày lớp tường thứ i , (m) λi - hệ số dẫn nhiệt tương ứng với lớp tường thứ i, (W/m.K). Phương trình truyền nhiệt qua tường hình trụ nhiều lớp Q = KL . Δt . L, (W) Trong đó: KL – hệ số truyền nhiệt của 1m chièu dài ống , (W/m2.K) L – chiều dài ống, m Hệ số truyền nhiệt K đối với tường hình trụ có n lớp được tính theo công thức 3,14
KL =
r1 d i +1 r 2 1 1 1 , (W/m.K) + +∑ . ln + + α 1 d1 d 1 i=1 2. λ i d i d n+1 α 2 d n+1 n
Với: α1, α2 - hệ số cấp nhiệt (ở hai phía ống, giữa lưu thể và bề mặt ống), (W/m2.k) r1,r2 - nhiệt trở của cặn bẩn ở hai phía trong và ngoài ống, (W.m2.K) d1 và dn+1 – đương kính trong và ngoài của ống (m) di và di+1 - đường kính trong và ngoài của lớp thứ i(m) λi - hệ số dẫn nhiệt tương ứng với lớp thứ i, (W/m.K).
41
Ở bài thí nghiệm này ta tiến hành thí nghiệm với ống truyền nhiệt, do vậy ta xem như là truyền nhiệt ở tường hình trụ 1 lớp nên công thức trở thành: Q = K*L . Δtlog . L Với: L - chiều dài ống, m K*L - hệ số truyền nhiệt dài , W/m.K Δtlog - chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit, K. Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit
Δtlog =
Δt 1−Δt N Δt ln 1 Δt N
Hệ số truyền nhiệt dài lý thuyết, KL π KL = 1 + 1 ln d ng + 1 + r b α 1 d tr 2 λ d tr α 2 d ng db
Với: Dng, dtr – đường kính ngoài và đường kính trong của ống truyền nhiệt, m λ: hệ số dẫn nhiệt của ống, W/mK rb – nhiệt trở của lớp cặn db – đường kính lớp cáu, m ở bài này coi lớp cáu như không đáng kể, tức là
rb →0 db
Hệ số cấp nhiệt α1, α2 giữa vách ngăn và dòng lưu chất được tính theo chuẩn số Nusselt như sau Nu =
α .l λ
42
( ) Pr
Trong đó Nu = A. Rem. Prn. Pr t
0,25
. 𝜀l. 𝜀R
Các hệ số A, n, m, 𝜀l , 𝜀R là các hệ số thực nghiệm, tùy thuộc vào các yếu tố sau: Chế độ chảy của các dòng lưu chất Sự tương quan giữa dòng chảy và bề mặt truyền nhiệt Đặc điểm bề mặt truyền nhiệt (độ nhám, hình dạng,..) 3.4.
CÁCH TIẾN HÀNH
3.4.1. Nội dung thí nghiệm
3.4.2. Bố trí thí nghiệm 3.4.2.1.
Tiến hành thí nghiệm Bước 1: Chuẩn bị thí nghiệm Kiểm tra mực nước bên trong nồi đun Kiểm tra nước dòng lạnh trong các ống Mở công tác tổng Mở công tắc gia nhiệt nồi đun. Bước 2: Khảo sát quá trình truyền nhiệt trong ông 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 Mở van 6
43
Đóng van 4 và 5 Mở van 2, van 3 Đóng van 1 Chỉnh lưu lượng dòng lạnh bằng van 9 Đo nhiệt độ các dòng Nhấn nút N3 để đo nhiệt độ đòng nóng vào và ghi nhận tnv Nhấn nút N4 để đo nhiệt độ dòng nóng ra và ghi nhận tnr Nhấn nút L1 để đo nhiệt độ dòng lạnh vào và ghi nhận tLV Nhấn nút L2 để đo nhiệt độ dòng lạnh ra và ghi nhận tLr Bước 3: Khảo sát quá trình truyền nhietj trong ống chảy dọc. 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 Mở van 6 Đóng van 4, van 5 Mở van 2, van 3 Đóng van 1 Chỉnh lưu lượng dòng lạnh bằng van 8 Đo nhiệt độ các dòng 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 L1 để đo nhiệt độ dòng lạnh vào và ghi nhận tlv Nhấn nút L2 để đo nhiệt độ dòng lạnh ra và ghi nhận tlr 44
Bước 4: Ngưng 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. 3.4.2.2.
Khảo sát lưu lượng dòng nóng và dòng lạnh của từng loại ống Ống lồng ống lần 1
Lưu
lượng
dòng
3
6
9
nóng (lít/ph) Lưu
lượng
dòng t1v
t1R
t2v
t2R
t1v
t1R
t2v
t2R
t1v
t1R
t2v
t2R
3
60
47
31
36
69
60
35
44
71
65
35
50
6
63
51
32
37
69
59
35
42
72
66
35
52
9
65
51
33
36
67
55
34
58
73
63
37
45
lạnh (lít/ph)
Ống lồng ống lần 2 Lưu
lượng
dòng
3
6
9
nóng (lít/ph) Lưu
lượng
dòng t1v
t1R
t2v
t2R
t1v
t1R
t2v
t2R
t1v
t1R
t2v
t2R
3
74
61
38
45
77
68
40
52
75
70
44
55
6
75
59
39
46
76
66
42
51
76
70
45
55
lạnh (lít/ph)
45
9
77
59
39
44
75
64
44
49
78
70
46
53
Ống lồng ống lần 3 Lưu
lượng
dòng
3
6
9
nóng (lít/ph) Lưu
lượng
dòng t1v
t1R
t2v
t2R
t1v
t1R
t2v
t2R
t1v
t1R
t2v
t2R
3
76
66
48
56
77
70
50
60
78
73
52
64
6
77
64
49
53
78
70
51
57
77
72
54
61
9
76
63
50
53
79
70
52
57
77
71
55
59
lạnh (lít/ph)
Ống chùm lần 1 Lưu
lượng
dòng
3
6
9
nóng (lít/ph) Lưu
lượng
dòng t1v
t1R
t2v
t2R
t1v
t1R
t2v
t2R
t1v
t1R
t2v
t2R
3
78
60
38
54
76
65
48
59
80
72
57
66
6
76
59
42
50
80
67
51
59
78
72
59
65
9
80
60
46
52
78
67
54
59
81
72
60
65
lạnh (lít/ph)
Ống chùm lần 2 Lưu
lượng
dòng
3
6
9 46
nóng (lít/ph) Lưu
lượng
dòng t1v
t1R
t2v
t2R
t1v
t1R
t2v
t2R
t1v
t1R
t2v
t2R
3
77
60
40
54
76
65
49
60
80
73
57
67
6
78
59
43
50
80
68
52
59
79
71
59
64
9
79
60
46
51
78
67
55
59
49
72
62
66
lạnh (lít/ph)
Ống chùm lần 3 Lưu
lượng
dòng
3
6
9
nóng (lít/ph) Lưu
lượng
dòng t1v
t1R
t2v
t2R
t1v
t1R
t2v
t2R
t1v
t1R
t2v
t2R
3
76
60
40
54
78
67
50
61
80
73
57
64
6
80
60
44
82
80
68
52
60
77
71
60
62
9
78
60
48
52
76
67
55
59
79
72
62
66
lạnh (lít/ph)
Ống xoắn lần 1 Lưu
lượng
dòng
3
6
9
nóng (lít/ph) Lưu
lượng
dòng t1v
t1R
t2v
t2R
t1v
t1R
t2v
t2R
t1v
t1R
t2v
t2R
78
47
35
49
78
58
43
56
78
68
51
66
lạnh (lít/ph) 3
47
6
78
47
37
48
77
59
47
57
80
68
53
64
9
76
47
43
48
78
59
49
58
78
67
56
64
Ống xoắn lần 2 Lưu
lượng
dòng
3
6
9
nóng (lít/ph) Lưu
lượng
dòng t1v
t1R
t2v
t2R
t1v
t1R
t2v
t2R
t1v
t1R
t2v
t2R
3
76
65
57
64
78
68
59
66
76
65
38
66
6
79
63
58
64
77
67
60
66
77
63
41
59
9
79
63
59
63
78
56
42
53
79
62
45
57
lạnh (lít/ph)
Ống xoắn lần 3 Lưu
lượng
dòng
3
6
9
nóng (lít/ph) Lưu
lượng
dòng t1v
t1R
t2v
t2R
t1v
t1R
t2v
t2R
t1v
t1R
t2v
t2R
3
78
58
46
59
76
60
50
59
79
66
52
63
6
77
58
48
57
77
61
51
59
78
67
53
63
9
76
56
50
56
78
61
52
59
77
66
54
63
lạnh (lít/ph)
48
3.5.
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.5.1. Tính kết quả 3.5.1.1.
Ống lồng ống
Tính cho dòng nóng ở lưu lượng dòng nóng 3 lít/phút và lưu lượng dòng lạnh 3 lít/phút Dòng nóng: Nhiệt độ trung bình dòng nóng: tNTB1 =
60+47 =¿ 53,5°C 2
Tính khối lượng riêng của nước ở 53,5oC theo phương pháp nội suy biết: T (oC) ρ (kg/m3)
50 988,07
Ta có: ρ53,5 = 988,07 -
53,5
80 971,83
988,07−971,83 x (53,5 – 50) = 986,18 (kg/m3) 80−50
Suất lượng khối lượng dòng nóng: GN =
G’ N (lit/ ph)× ρ(kg /m3) 3× 986,18 = = 60 ×1000 60(s / ph)× 1000(l/m3)
0,049309 (kg/s) Nhiệt dung riêng của nước ở 53,5oC, tra bảng: C53,5 = 4181 (J/kg.oC). -
Tính nhiệt lượng thu vào của dòng nóng:
QN = GN × CN × (tNV – tNR) = 0,049309 x 4181 x (60 – 47) = 2608,092 Dòng lạnh: Nhiệt độ trung bình dòng nóng: tLTB1 =
31+ 36 = 33,5 2
Tính khối lượng riêng của nước ở 33,5oC theo phương pháp nội suy biết: T (oC) ρ (kg/m3)
30
33,5
995,68
Ta có: ρ53,5 = 995,68 -
70 977,81
995,68−977,81 x (33,5 – 30) = 993,2 70−30
49
-
G’ L(lit / ph) × ρ( kg/ m 3) 3× 993,2 = = 60× 1000 60(s / ph) ×1000(l /m3)
Suất lượng khối lượng dòng nóng: GL = 0,04966 (kg/s)
Nhiệt dung riêng của nước ở 33,5oC, tra bảng: C33,5 = 4178 (J/kg.oC). -
Tính nhiệt lượng thu vào của dòng nóng: QL = ⎪GL × CL × (tLV – tLR)⎪ = ⎪0,04966 x 4178 x (31-36)⎪ = 1037,397
Thực hiện tính tương tự cho lưu lượng dòng nóng và dòng lạnh ở các mức còn lại. Bảng: Nhiệt lượng toả ra của dòng nóng G'N (lít/phút) 3
6
9
GN (kg/s)
tNV
tNR
tNTB
ρN (kg/m3)
C1 (J/kg.°C) QN (W)
0,049309
60
47
53,5
986,18
4181
2680,092
0,049214
63
51
57
984,28
4181
2469,165
0,049237
65
51
58
984,74
4181
2882,039
0,09786
74
61
67,5
978,6
4181
5318,985
0,09797
75
59
67
979,7
4181
6553,801
0,097833
77
59
68
978,33
4181
7362,716
0,146505
76
66
71
976,702
4181
6125,387
0,14655
77
64
70,5
977
4181
7965,432
0,146625
76
63
69,5
977,5
4181
7969,509
Bảng: Nhiệt lượng toả ra của dòng lạnh
G'L (lít/phút) 3
6 9
GL (kg/s)
tLV
tLR
tLTB
C1 (J/kg.oC)
ΡL (kg/m ) 3
QL (W)
0,04966
31
36
33,5
993,2
4178
1037,397
0,049685
32
37
34,5
993,7
4178
1037,92
0,049685
33
36
34,5
993,7
4178
622,7518
0,09905
38
45
41,5
990,5
4178
2896,816
0,0991
35
46
40,5
991
4178
4554,438
0,09905
39
44
41,5
990,5
4178
2069,155
0,147885
48
56
52
985,9
4178
4942,908 50
0,147945
49
53
51
986,3
4178
2472,457
0,147911
50
53
51,5
986,07
4178
1853,91
Tính tổn thất nhiệt: ∆ Q = QN - QL ∆ tmax−∆ tmin Tính hiệu nhiệt độ logarit ∆ tlog = ln ∆ tmax ∆ tmin
Trường hợp ống lồng ống song song cùng chiều: Hiệu nhiệt độ: ∆t = tNV – tLV; ∆t = tNR – tLR 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 thực nghiệm: K*L =
QL (W/m.độ) ∆ t log × L
Bảng. Nhiệt lượng Q, ∆ tlog, hệ số truyền nhiệt K*L
QN (W)
QL (W)
∆Q
2680,09 1037,39 1642,69 2 7 5 2469,16 1431,24 5 1037,92 5 2882,03 622,751 2259,28 9 8 7 5318,98 2896,81 2422,16 5 6 8 6553,80 4554,43 1999,36 1 8 3 7362,71 2069,15 5293,56 6 5 1 6125,38 4942,90 1182,47 7 8 8 7965,43 2472,45 5492,97 2 7 5
tNV
tNR
60 63 65 74 75 77 76 77
tLV
47 51 51 61 59 59 66 64
tLR
31 32 33 38 35 39 48 49
L (m)
∆tlog
K*L (W/m.độ )
36
18,5681 8 55,86965 1
37
21,3855 3 48,53373 1
36
22,4367 4 27,75589 1
45
24,6630 3 117,4558 1
46
24,0228 5 189,5878 1
44
24,7435 3 83,62407 1
56
17,4821 9 282,7397 1
53
18,1952 6 135,8847 1 51
7969,50 6115,59 9 1853,91 8
76
63
50
53
16,7449 6 110,7145 1
Tính tốc độ chảy của dòng nóng 3
m G N( ) ph WN (m/s) = s 2 60 × F 1(m ) ph '
( )
Với F1 =
π ×(d 1+ d 2)× L (m2) 2
Có d1 = d2 = 18 (mm) nên F1 =
π ×(0,018+0,018)×1 = 5,7 x 10-4 (m2). 2
Tính tốc độ chảy của dòng lạnh G ' L(
WL (m/s) =
Với F2 =
60
3
m ) ph
( phs )× F 2(m ) 2
π ×(d 1+ d 2)× L (m2) 2
Có d1 = 22 (mm), d2 = 30 (mm) nên F2 =
π ×(0,022+0,03)× 1 = 8,2 x 10-4 (m2). 2
Tính chuẩn số Reynolds của dòng nóng: Re = ¿N × dtd1 × ρ )/ μN Với dtd1 = 0,018 (m) -
Ta có μ sẽ tính theo phương pháp nội suy
T (oC)
50
μ*103
0,5494
53,5
80 0,3565
(N*S/m2) Ta có: μ53,5 =0,5494 -
0,5494−0,3565 x (53,5 – 50) = 0,53 80−50
52
Tính chuẩn số Reynolds của dòng lạnh: Re =
ω L× d td2 × ρ μL
Với dtd2 = 0,03 (m) Bảng. Chuẩn số Re của dòng nóng ReN G'N (lít/phút FN (m2) )
dtd1 (m)
WN (m/s)
tNV 60
0,00877 2
3
6
0,0005 7
0,01 8
0,01754 4
63
51
ρN (kg/m3 )
53,5
986,18
57
984,28
ReN
0,53
0,2938
0,5
0,31082 8
65
51
58
984,74
0,5
74
61
67,5
978,6
0,44
0,70235
75
59
67
979,7
0,44
0,70314
77
0,02631 6
47
tNTB
0,31097 3
76 9
tNR
μ*10-3 (N*S/m2 )
77 76
59 66 64 63
68
978,33
0,43
0,71848 6
71
976,70 2
0,41
1,12842
0,42
1,10188 9
0,42
1,10245 2
70,5 69,5
977 977,5
Bảng . Chuẩn số Re của dòng nóng ReL G'L (lít/ph út) 3
FL (m2)
dtd2 (m)
WL (m/s)
0,000 82
0,0 3
0,0060 98
tLV
tLR
31
36
μ*
10 2 tLTB ρN (kg/m (N*S/m ) 3 ) -3
33, 993,2 5
0, 77
ReL 0,235 952
53
0,0060 98 0,0060 98 0,0121 95 0,0121 95
6
0,0121 95 0,0182 93 0,0182 93
9
0,0182 93
32 33 38 35 39 48
37
34, 5 993,7
0, 76
0,239 177
36
34, 5 993,7
0, 76
0,239 177
45
41, 5 990,5
0, 7
0,517 683
46
40, 5
991
0, 7
0,517 944
44
41, 5 990,5
0, 7
0,517 683
52 985,9
0, 58
0,932 832
53
51 986,3
0, 6
0,902 104
53
51, 986,0 5 7
0, 58
0,932 993
56
49 50
Tính λ*102 (W/m.độ) (dòng nóng)
T (oC)
50
λ*102(W/m* độ)
55,7
Ta có: λ53,5 = {[55,7 -
53,5
80 58,0
55,7−58 x (53,5 – 50)] x 1,163} :102 = 0,651 (W/m.độ) 80−50
Tính Pr của lưu chất Pr=
Cp . μ λ
Trong đó: Cp nhiệt dung riêng đẳng áp (J/Kg0C) μ độ nhớt của chất lỏng ở nhiệt độ trung bình (N.s/m2) λ hệ số dẫn nhiệt của lưu chất (W/m0C)
54
Bảng: Chuẩn số λ và Pr của dòng nóng
µN*103 (N.s/m2)
GN (l/p)
tNTB
CN
λN
PrN
0,049309
53,5
4181
0,53
0,651
3403,88633
0,049214
57
4181
0,5
0,654
3196,48318
0,049237
58
4181
0,5
0,655
3191,60305
0,09786
67,5
4181
0,44
0,663
2774,72097
0,09797
67
4181
0,44
0,663
2774,72097
0,097833
68
4181
0,43
0,664
2707,5753
0,146505
71
4181
0,41
0,667
2570,02999
0,14655
70,5
4181
0,42
0,666
2636,66667
0,146625
69,5
4181
0,42
0,665
2640,63158
Bảng: Chuẩn số λ và Pr của dòng lạnh
GL
tLTB
CL
µL*103 (N.s/m2)
λL
PrL
0,62
5172,1
0,0497
33,5
4178
0,77
0,0497
34,5
4178
0,76
0,623
5096,8
0,0497
34,5
4178
0,76
0,623
5096,8
0,09905
41,5
4178
0,7
0,632
4627,5
0,0991
40,5
4178
0,7
0,631
4634,9
0,09905
41,5
4178
0,7
0,632
4627,5
0,147885
52
4178
0,58
0,645
3757
0,147945
51
4178
0,6
0,644
3892,5
0,147911
51,5
4178
0,58
0,644
3762,8
Tính cho dòng nóng ở lưu lượng dòng nóng 6 lít/phút và lưu lượng dòng lạnh 3, 6, 9 lít/phút Bảng: Số liệu đo được khi thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống hoạt động
55
Lưu dòng (lít/ph)
lượng Lưu lượng dòng nóng tNV lạnh (lít/ph)
3
6
9
tNR
tLV
tLR
3
69
60
35
44
6
69
59
35
42
9
67
55
34
38
3
77
68
40
52
6
76
66
42
51
9
75
64
44
49
3
77
70
50
60
6
78
70
51
57
9
79
70
52
57
Bảng: Nhiệt lượng toả ra của dòng nóng
G'N (lít/phút) 3
6
9
GN (kg/s) tNV
tNR
tNTB
N(kg/ m3)
C1 (J/kg.oC)
QN (W)
0,049009
69
60
64,5
980,18
4186
1846,365
0,049022
69
59
64
980,44
4186
2052,061
0,049103
67
55
61
982,06
4186
2466,542
0,097587
77
68
72,5
975,87
4186
3676,493
0,097668
76
66
71
976,68
4186
4088,382
0,097748
75
64
69,5
977,48
4186
4500,904
0,1463
77
70
73,5
975,33
4186
4286,868
0,146259
78
70
74
975,06
4186
4897,921
0,14622
79
70
74,5
974,8
4186
5508,692
Bảng: Nhiệt lượng toả ra của dòng lạnh G'L GN (kg/s) (lít/phút
Tlv
tLR
tLTB
C1 QL (W) (J/kg.oC 56
L(kg/m3)
) 3
6
9
)
0,049622
35
44
39,5
992,44
4178
1865,886
0,049641
35
42
38,5
992,815
4178
1451,793
0,049686
34
38
36
993,71
4178
830,3441
0,098982
40
52
46
989,82
4178
4962,562
0,098961
42
51
46,5
989,61
4178
3721,132
0,098961
44
49
46,5
989,61
4178
2067,295
0,147795
50
60
55
985,3
4178
6174,875
0,147875
51
57
54
985,83
4178
3706,918
0,147834
52
57
54,5
985,56
4178
3088,252
Bảng. Nhiệt lượng Q, ∆ tlog, hệ số truyền nhiệt K*L
QN (W)
QL (W)
∆Q
tNV tNR tLV tLR
L (m)
∆tlog
K*L (W/m.độ)
1
81,6706 1
22,84653
1
81,9541 8
17,71465
1
77,7919 1
10,67391
1
93,0511 3
53,33154 46,04227
1846,36 5
1865,8 9
19,5249 3
2052,06 1
1451,7 9
600,270 9
2466,54 2
830,34 4
1636,19 8
3676,49 3
4962,5 6
1286,06 7
4088,38 2
3721,1 3
367,252 5
76
66
42
51
1
80,8198 7
4500,90 4
2067,3
2433,60 4
75
64
44
49
1
69,8896
29,57951
4286,86 8
6174,8 8
1888,01 2
1
51,5802 2
119,7141
4897,92 1
3706,9 2
1191,00 1
1
55,2211 8
67,12859
69 69 67 77
77 78
60 59 55 68
70 70
35 35 34 40
50 51
44 42 38 52
60 57
57
5508,69 2
3088,2 5
2420,44 2
79
70
52
57
1
55,2211 8
55,9251
Bảng. Chuẩn số Re của dòng nóng ReN G'N (lít/phút FN (m2) )
dtd1 (m)
3
0,0005 7
6
0,01 8
WN (m/s)
(kg/ m3)
*10-3 (N*S/m2 )
tNR
tNTB
980,18
0,46
0,336446
N
ReN
0,00877 2
69
60
64, 5
0,00877 2
69
59
64
980,44
0,46
0,336535
0,00877 2
67
55
61
982,06
0,48
0,323046
975,87
0,4
0,770424
0,01754 4
77
68
72, 5
0,01754 4
76
66
71
976,68
0,41
0,752257
64
69, 5
977,48
0,42
0,734947
975,33
0,39
1,184611
0,01754 4
9
tNV
75
0,02631 6
77
70
73, 5
0,02631 6
78
70
74
975,06
0,39
1,184283
70
74, 5
974,8
0,39
1,183968
0,02631 6
79
Bảng. Chuẩn số Re của dòng nóng ReL G'L (lít/phút)
FL (m2)
dtd2 (m)
WL (m/s) tLV tLR
tLTB
L
(kg/m3)
ReL
*10-3 (N*S/m2) 58
3
6
9
0,006098
35 44 39,5
980,18
0,707
0,253609
0,006098
35 42 38,5
980,44
0,712
0,251894
0,006098
34 38
36
982,06
0,742
0,242109
0,012195
40 52
46
975,87
0,643
0,55525
0,012195
42 51 46,5
976,68
0,64
0,558316
0,012195
44 49 46,5
977,48
0,64
0,558773
0,018293
50 60
55
975,33
0,55
0,973167
0,018293
51 57
54
975,06
0,564
0,948748
52 57 54,5
974,8
0,56
0,95527
0,00082 0,03 0,018293
Bảng: Chuẩn số λ và Pr của dòng nóng GN (l/p) 0,0490 09
tNT B
CN
64 ,5
41 86
64
41 86
0,0491 03
61
41 86
0,0975 87
72 ,5
41 86
0,0976 68
71
41 86
0,0977 48
69 ,5
41 86
0,1463
73 ,5
41 86
0,1462 59
74
41 86
0,1462 2
74 ,5
41 86
0,0490 22
µL*1 0 (N.s/m2)
λN
PrN
0,46
0,6 61
2913,1013 62
0,46
0,6 6
2917,5151 52
0,48
0,6 58
3053,6170 21
0,4
0,6 68
2506,5868 26
0,41
0,6 67
2573,1034 48
0,42
0,6 65
2643,7894 74
0,39
0,6 69
2440,2690 58
0,39
0,7 7
2120,1818 18
0,39
0,6 7
2436,6268 66
3
Bảng: Chuẩn số λ và Pr của dòng lạnh 59
GL
tLTB
CL
0,0496 22
39,5
417 8
0,0496 41
38,5
417 8
36
417 8
46
417 8
46,5
417 8
46,5
417 8
55
417 8
54
417 8
54,5
417 8
0,0496 86 0,0989 82 0,0989 61 0,0989 61 0,1477 95 0,1478 75 0,1478 34
3
µL*10 (N.s/m2)
λL
PrL
0,707
0,63
4688,6 44
0,712
0,62 8
4736,8 41
0,742
0,62 5
4960,1 22
0,643
0,63 8
4210,7 43
0,64
0,63 8
4191,0 97
0,64
0,63 8
4191,0 97
0,55
0,64 9
3540,6 78
0,564
0,64 8
3636,4 07
0,56
0,64 8
3610,6 17
Tính cho dòng nóng ở lưu lượng dòng nóng 9 lít/phút và lưu lượng dòng lạnh 3, 6, 9 lít/phút Lưu lượng dòng nóng (lít/ph) 3
6 9
Lưu lượng dòng lạnh (lít/ph)
tNV
tNR
tLV
tLR
3
71
65
35
30
6
72
66
35
52
9
73
63
37
45
3
75
76
44
55
6
76
70
45
55
9
78
70
46
53
3
78
73
52
64
6
77
72
54
61 60
9
77
71
55
59
Bảng: Nhiệt lượng toả ra của dòng nóng G'N (lít/phút ) GN (kg/s) 3
6
9
tNV
tNTB
tNR
N(kg/m3)
C1 (J/kg.oC ) QN (W)
0,048915
71
65
68
978,29
4188
1229,124
0,048888
72
66
69
977,75
4188
1228,445
0,048915
73
63
68
978,29
4188
2048,539
0,097425
75
76
75,5
974,25
4188
408,106
0,09756
76
70
73
975,6
4188
2451,488
0,097506
78
70
74
975,06
4188
3266,841
0,146138
78
73
75,5
974,25
4188
3060,119
0,146219
77
72
74,5
974,79
4188
3061,815
0,146259
77
71
74
975,06
4188
3675,196
Bảng: Nhiệt lượng toả ra của dòng lạnh G'L (lít/phút ) 3
6
9
GN (kg/s)
Tlv
tLR
L(kg/m3)
tLTB
C1 (J/kg.oC) QL (W)
0,049745
35
30
32,5
994,9
4178
1039,173
0,049543
35
52
43,5
990,865
4178
3518,86
0,049594
37
45
41
991,87
4178
1657,61
0,098825
44
55
49,5
988,25
4178
4541,8
0,0988
45
55
50
988
4178
4127,86
0,098825
46
53
49,5
988,25
4178
2890,24
0,14757
52
64
58
983,8
4178
7398,57
0,1476
54
61
57,5
984
4178
4316,71
0,147632
55
59
57
984,21
4178
2467,22
Bảng. Nhiệt lượng Q, ∆ tlog, hệ số truyền nhiệt K*L
61
N (W)
Q
L (W)
Q
∆
Q
t
NV
NR
t
1 229,124
1 039,173
1 89,9505
7 1
6 5
1 228,445
3 518,859
2 290,414
7 2
6 6
2 048,539
1 657,613
3 90,9261
7 3
6 3
4 08,106
4 541,799
4 133,693
7 5
7 6
2 451,488
4 127,864
1 676,376
7 6
7 0
3 266,841
2 890,236
3 76,6051
7 8
7 0
3 060,119
7 398,57
4 338,45
7 8
7 3
3 061,815
4 316,71
1 254,894
7 7
7 2
3 675,196
2 467,218
1 207,979
7 7
7 1
LV
t
LR
3
5
t )
5
9, 1 766936
1 06,397
5
8 9,174
3 9,46059
4
9 1 0,41392
1 8,33361
5
1
6 1,1534
7 4,26896
1
6 9,8896
5 9,06263
5
7 1 3,57745
3 9,28155
6
4 1 6,95993
1 57,5507
6
4 1 2,09863
1 02,538
5
3 1 8,82185
6 3,55229
2
3
7
5
4
4
5
4
5
5
5
4
6
3
5
2
4
5
4
1
5
5
tlog
*L ∆ (W/m.đ ộ)
3
0
3
K
L (m
9
1
Bảng. Chuẩn số Re của dòng nóng ReN G'N (lít/phút FN (m2) ) 3
0,0005 7
dtd1 (m) 0,01 8
WN (m/s)
0,008772
tNV
71
tNR
65
tNTB
68
(kg/ m3)
N
978,29
*10-3 (N*S/m 2 )
ReN
0,43
0,35922 5 0,35902 7
0,008772
72
66
69
977,75
0,43
0,008772
73
63
68
978,29
0,433
0,35673 6 62
0,017544 6
0,017544 0,017544 0,026316
9
0,026316 0,026316
75 76 78 78 77 77
76 70
75, 5
974,25
73
975,6
0,39
0,78886 6
0,4
0,77021 1
70
74
975,06
0,39
0,78952 2
73
75, 5
974,25
0,39
1,1833
72
74, 5
0,39
1,18395 5
0,4
1,15467 6
71
74
974,79 975,06
Bảng. Chuẩn số Re của dòng nóng ReL G'L (lít/phú t)
3
FL (m2)
dtd2 (m)
WL (m/s)
0,000 82
0,0 3
0,0060 98 0,0060 98 0,0060 98 0,0121 95
6
0,0121 95 0,0121 95
9
0,0182 93 0,0182 93
tLV
35 35 37 44 45 46
tLR
tLTB
30
32, 5
52
43, 5
45
41
55
49, 5
55
50
53
49, 5
(kg/ m3)
*1
ReL
978,29
0,7 8
0,2294 3
977,75
0,6 68
0,2677 5
978,29
0,7
0,2556 51
974,25
0,6 08
0,5862 38
975,6
0,6 03
0,5919 18
975,06
0,6 08
0,5867 26
0,5 24
1,0203 23
0,5 3
1,0093 32
L
52
64
58
974,25
54
61
57, 5
974,79
0 (N*S/m2) -3
63
0,0182 93
55
59
57
0,5 34
975,06
1,0020 49
Bảng: Chuẩn số λ và Pr của dòng nóng GN (l/p)
tNTB
CN
µN*103 (N.s/m2)
λN
PrN
0,048915
68
4188
0,43
0,664
2712,108434
0,048888
69
4188
0,43
0,665
2708,030075
0,048915
68
4188
0,433
0,664
2731,03012
0,097425
75,5
4188
0,39
0,671
2434,157973
0,09756
73
4188
0,4
0,668
2507,784431
0,097506
74
4188
0,39
0,77
2121,194805
0,146138
75,5
4188
0,39
0,671
2434,157973
0,146219
74,5
4188
0,39
0,67
2437,791045
0,146259
74
4188
0,4
0,77
2175,584416
Bảng: Chuẩn số λ và Pr của dòng lạnh
GL
tLTB
CL
µL*103 (N.s/m2)
λL
PrL
0,049745
32,5
4178
0,78
0,621
5247,729
0,049543
43,5
4178
0,668
0,634
4402,057
0,049594
41
4178
0,7
0,631
4634,865
0,098825
49,5
4178
0,608
0,642
3956,735
0,0988
50
4178
0,603
0,643
3918,093
0,098825
49,5
4178
0,608
0,642
3956,735
0,14757
58
4178
0,524
0,653
3352,637
0,1476
57,5
4178
0,53
0,652
3396,227
0,147632
57
4178
0,534
0,651
3427,115
64
BÀI 4. 4.1.
THIẾT BỊ CHƯNG CẤT
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
4.1.1. Mô hình mâm lý thuyết Mô hình mâm lý thuyết là mô hình toán đơn giản nhất dựa trên các cơ sở sau: Cân bằng giữa hai pha lỏng – hơi cho hỗn hợp hai cấu tử Điều kiện động lực học lưu chất lý tưởng trên mâm lý tưởng cho hai pha lỏng – hơi là: Pha lỏng phải hòa trộn hoàn toàn trên mâm Pha hơi không lôi cuốn các giọt lỏng từ mâm dưới lên mâm trên và đồng thời có nồng độ đồng nhất tại mọi ví trí trên tiết diện Trên mỗi mâm luôn đạt sự cân bằng giữa hai pha 4.1.2. Hiệu suất Để chuyển từ số mâm lý thuyết sang số mâm thực ta cần phải biết hiệu suất mâm. Có ba loại hiệu suất mâm được dung là: Hiệu suất tổng quát, liên quan đến toàn tháp; hiệu suất mâm Murphee, liên quan đến một mâm; hiệu suất cục bộ, liên quan đến một ví trí cụ thể trên một mâm. Hiệu suất tổng quát Eo: là hiệu suất đơn giản khi sử dụng nhưng kém chính xác nhất, được định nghĩa là tỷ số giữa mâm lý tưởng và số mâm thực cho toàn tháp. E0 =
S ố m â ml ý t ưở ng S ố m â mth ự c
Hiệu suất mâm Murphree: là tỷ số giữa sự biến đổi nồng độ pha hơi qua một mâm với sự biến đổi nồng độ cực đại có thể đạt được khi pha hơi rời mâm cân bằng với pha lỏng rời mâm thứ n EM=
y n− y n +1 y ¿n− y n +1
65
Trong đó: yn: nồng độ thực của pha hơi rời mâm thứ n yn+1: nồng độ thực của pha hơi vào mâm thứ n y*n: nồng độ pha hơi cân bằng với pha lỏng rời ống chảy chuyền mâm thứ n Nói chung, pha lỏng rời mâm có nồng độ không bằng với nồng độ trung bình của pha lỏng trên mâm nên dẫn đến khái niệm hiệu suất cục bộ. Hiệu suất cục bộ được định nghĩa như sau: '
E M=
'
y n− y n +1 '
'
y en− y n+1
Trong đó: y’n: nồng độ pha hơi rời khỏi vị trí cụ thể trên mâm n y’n+1: nồng độ pha hơi mâm n tại cùng vị trí y’en: nồng độ pha hơi cân bằng với pha lỏng tại cùng vị trí 4.1.3. Mối quan hệ giữa hiệu suất mâm Murphree và hiệu suất mâm tổng quát Hiệu suất tổng quát của tháp không bằng với hiệu suất trung bình của từng mâm. Mối quan hệ giữa hai hiệu suất này tùy thuộc trên độ dốc tương đối của đường cân bằng và đường làm việc. Khi mG/L >1 hiệu suất tổng quát có giá trị lớn hơn và mG/L