BC THKTTP N6 [PDF]

Zitiervorschau

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