GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH MÁY VÀ QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ HỆ TRUNG CẤP Thành phố Hồ Chí Minh, 9 – 2004 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP 4 KHOA HOÁ Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò 2 MỤC LỤC Nội dung Trang MỤC LỤC 2 BÀI 1: CHƯ NG CẤT 5 BÀI 2: TRUYỀN NHIỆT ỐNG LỒNG ỐNG 10 BÀI 3: THÁP ĐỆM 16 BÀI 4: QUẠT LY TÂM 28 BÀI 5: BƠM LY TÂM 33 BÀI 6: LỌC KHUNG BẢN 44 BÀI 7: THÁO LẮP THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT 52 BÀI 8: THÁO LẮP THIẾT BỊ LỌC. 53 Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò 3 MÔN HỌC: THỰC HÀNH MÁY VÀ THIẾT BỊ 1. Mã môn học : 038TP320 2. Số đơn vò học trình: 2 3. Trình độ thuộc khối kiến thức: Khối kiến thư ùc cơ sở ngành. 4. Phân bố thời gian: 100% thư ïc hành 5. Điều kiện tiên quyết: Thư ïc hành sau khi học song các môn học lý thuyết các quá trình và thiết bò 1 và 2. 6. Mô tả vắn tắt nội dung môn học: Trang bò cho sinh viên nắm bắt đư ợc các kiến thư ùc lý thuyết đã học trư ớc về các cơ sở các quá trình thủy lư ïc, cơ học vật liệu rời, truyền nhiệt, truyền khối. Tính toán đư ợc các thông số cơ bản trong các quá trình đó. 7. Nhiệm vụ của sinh viên: Tham dư ï học và thảo luận đầy đủ. Thi và kiểm tra giư õa học kỳ theo qui chế 04/1999/QĐ-BGD&ĐT 8. Tài liệu học tập : Giáo trình thư ïc tập quá trình và thiết bò 9. Tài liệu tham khảo : [1]. Sổ tay quá trình và thiết bò công nghệ hóa học. Tập 1, 2 - Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật. Hà nội, 1992 [2]. Nguyễn Bin - Tính toán quá trình, thiết bò trong công nghệ hóa chất và thư ïc phẩm. Tập 1, 2 - NXB Khoa học và kỹ thuật, 1999 [3]. Phạm Văn Bôn, Nguyễn Đình Thọ- Quá trình và thiết bò công nghệ hóa học - Truyền nhiệt - NXB Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh. [4]. Đỗ Trọng Đài, Nguyễn Trọng Khuông, Trần Quang Thảo, Võ Thò Ngọc Tư ơi, Trần Xoa - Cơ sở quá trình và thiết bò công nghệ hóa học. Tập 1, 2 - NXB Đại học và trung học chuyên nghiệp. Hà Nội, 1974 [5]. Hoàng Đình Tín - Nhiệt công nghiệp - NXB Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2001 [6].Võ Văn Bang, Vũ Bá Minh - Truyền khối - NXB Khoa học và kỹ thuật, 1998 [7]. Hoàng Minh Nam, Vũ Bá Minh - Cơ học vật liệu rời - NXB Khoa học và kỹ thuật, 1998 10. Tiêu chuẩn đánh giá sinh viên: Tham dư ï đầy đủ các buổi thư ïc hành và thảo luận đầy đủ. Thi kiểm tra giư õa học kỳ kỳ theo qui chế 04/1999/QĐ- BGD&ĐT 11. Thang điểm: 10/10 12. Mục tiêu môn học: Trang bòcho sinh viên như õng kiến thư ùc cơ bản về cơ sở lý thuyết chuyên ngành hoá học. Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò 4 13. Nội dung chi tiết: Bài 1: Chư ng cất Bài 2: Truyền nhiệt ống lồng ống Bài 3: Tháp đệm Bài 4: Quạt ly tâm Bài 5: Bơm ly tâm Bài 6: Lọc khung bản Bài 7: Tháo lắp thiết bò truyền nhiệt Bài 8: Tháo lắp thiết bò lọc Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò 5 BÀI 1: CHƯNG CẤT I . MỤC ĐÍCH : Khảo sát ảnh hư ởng của dòng hòan lư u và ảnh hư ởng của vò trí mân nhập liệu đến hiệu suất của tháp chư ng cất và độ tinh khiết của sản phẩm . II. LÝ THUYẾT : Mô hình mâm lý thyết là mô hình tóan đơn giản nhất dư ïa trên các cơ sở sau : a / Cân Bằng giư õa hai pha lỏng – hơi cho hỗn họp hai cấu tư û. b / Điều kiện động lư ïc học lư u chất lý tư ởng trên mâm lý tư ởng cho hai pha lỏng – hơi là: - Pha lỏng phải hòa trộn hòan tòan trên mâm - Pha hơi không lôi cuốn các giọt lỏng tư ø mâm dư ới lêm mâm trên và đồng thời có nồng độ đồng nhất tại mọi vò trí trên tiết diện. - Trên mỗi mâm luôn đạt sư ï cân bằng giư õa hai pha. 1. Hiệu suất : Để chuyển số mâm lý thuyết thành số mâm thư ïc ta cần phải biết hiệu suất mâm. có 3 lọai hiệu suất cần dùng là: (1) hiệu suất tổng quát , liên quan đến tòan tháp. (2) hiệu suất mâm Murphree, liên quan đến một mâm và (3) hiệu suất cục bộ, liên quan đến vò trí cụ thể trêm mâm. Hiệu suất tổng quát E 0 đơn giản khi sư û dụng như ng kém chính xác nhất, đuọ7c đònh nghóa là tỷ số giư õa mâm lý tư ởng và số mâm thư ïc cho tòan tháp. Số mâm lý tư ởng số bậc thang - 1 E 0 = = Số mâm thư ïc số mâm thư ïc Với 1 tư ợng trư ng cho nồi đun luôn luôn tư ơng đư ơng với một mâm lý thuyết Hiệu suất mâm Murphree đònh nghóa là : y n - y n+1 E M = y * n - y n+1 Trong đó : y n = nồng độ thư ïc ucủa pha hơi rời mâm thư ù n. y n+1 = Nồng độ thư ïc của pha hơi vào mâm thư ù n. y * n = Nồng độ pha hơi cân bằng với pha lỏng rời ống chảy chuyền mâm thư ù n. Hiệu suất mân Murphree do đó là tỷ số giư õa sư ï biến đổi nồng độ pha hơi qua một mâm với sư ï biến đổi nồng độ cư ïc đại có thể đạt đư ợc khi pha hơi rời mâm cân bằng với pha lỏng rời mâm thư ù n . nói chung pha lỏng rời mân có nồng độ Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò 6 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 đư ợc đònh nghóa như sau : y n , - y , n+1 E M = y , en - y , n+1 y n , : Nồng độ rời khỏi vò trí cụ thểtrên mâm n . y , n+1 : Nồng độ pha hơi vào mâm n tại cùng vò trí . y , en : Nồng độ pha hơi cân bằng với pha lỏng tại cùng vò trí 2. Mối liên hệ giữa hiệu suất mâm Murpree và hiệu suất tổng quát : Hiệu suất tổng quát của tháp không bằng với hiệu sât trung bình của tư øng mâm. Mối liên hệ này tùy thuộc vào độ dốc tư ơng đối của đơng2 cân bằng và đư ờng làm việc. Khi mG/L > 1 hiệu suất tổng quát có giá trò lớn hơn và khi mG/L < 1 hiệu suất tổng quát có giá trò nhỏ hơn .Như vậy với quá trình trong đó cả hai vùng như trên (chư ng cất) thì hiệu suất tổng quát E 0 có thể gần bằng hiệu suất mâm E M . Tuy nhiên khi phân tích hoạt động của một tháp thay một phần của tháp thư ïc tế trong đó đo đư ợc sư ï biến thiên nồng độ qua một hoặc một vài mâm sẽ xác đònh đư ợc giá trò đúng của E M hơn là giả sư û E M = E 0 . III. THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT : - Hệ thống chư ng cất 5 mâm xuyên lỗ (xem hình vẽ). - Một hệ thống đo nhiệt độ . Đo nhiệt độ các mâm , nồi đun , nhiệt độ nhập liệu , nhiệt độ hoàn lư u . - Một phù kế . - Đồng hồ đo thời gian (sinh viên chuẩn bò ). - Một ống khắc vạch 250 ml . - Một bình nư ớc cất. - Một bình rư ợu Etylic. IV. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM : 1 Tiến hành thí nghiệm : - Đổ bình nư ơc cất vào bình nhập liệu, pha rư ợu vào sao cho nồng rư ợu khoảng 15-20 độ, pha hỗn hợp gần đầy bình nhập liệu . - Khi hỗn hợp trong nồi đun dư ới vạch trắng (1/3) nồi đun sẽ rất nguy hiểm, sẽ cháy điện trở nồi đun, luôn luôn phải chú ý mư ùc chất lỏng trong bình nhập liệu (1/3 nồi đun). - Đóng cầu dao tổng của hệ thống , mở công tắc điện của nguồn chính, mở công tắc gia nhiệt nồi đun, chờ nồi đun sôi tiến hành nhập liệu. Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò 7 - Nối đầu ống nhập liệu vào mâm muốn khảo sát, mở van NL, mở van vào mâm cần nhập liệu,mở công tắc bơm nhập liệu, điều chỉnh lư u lư ợng nhập liệu (bằng nút điều chỉnh trên lư u lư ợng kế ).Ở độ đọc thích hợp (theo giáo viên hư ớng dẫn). Nhiệt độ nhập liệu có thể điều chỉnh bằng nút nhiệt suất cung cấp cho dòng nhập liệu. - Mở bơm nư ớc cung cấp dòng làm nguội. (Sư û dụng chung với bài ống lồng ống). Trong quá trình chư ng cất không đư ợc tắt bơm này. - Trong quá trình thiết bò chư ng cất đang hoạt động. Các van SP, BNL sẽ đóng. - Sản phẩm đỉnh thu đư ợc sẽ cho hòan lư u qua đỉnh tháp chư ng cất bằng cách , mở van HL1, HL2, mở công tắc bơm hoàn lư u, lư u lư ợng hòan lư u đư ợc điều chỉnh qua lư u lư ợng kế hòan lư u ở độ đọc thích hợp (theo GVHD). Nhiệt độ hoàn lư u có thể điều chỉnh bằng nút nhiệt suất cung cấp cho dòng hoàn lư u . - Khi sản phẩm trong bình thu sản phẩm đã đầy, tiến hành đo nồng độ sản phẩm đỉnh bằng cách mở van cho vào ống đong và đo nồng độ rư ợu ,sau khi đo xong nồng độ, phải mở van hư ùng sản phẩm vào bình đư ïng cồn để tiến hành đo mân kế tiếp (rư ơu trong ống đong cũng cho vào bình đư ïng cồn, không mở van BNL để nồng độ nhập liệu không bò thay đổi) - Khi thay đổi vò trí mâm nhập liệu, tháo đầy ống nhập liệu gắn vào mâm mới (mâm cần thí nghiệm), không cần thiết điều chỉnh lư u lư ợng. Như ng cần tắt bơm nhập liệu và gia nhiệt nhập liệu . 2 Ngừng máy : + Tắt gia nhiệt hoàn lư u , tắt bơm hoàn lư u. + Tắt gia nhiệt nhập liệu, tắt bơm nhập liệu . + Tắt gia nhiệt nồi đun . + Tháo sản phẩm đỉnh vào bình nhập liệu cồn qua van. + Tắt bơm dòng làm lạnh, khi không còn sản phẩm . + Ngắt công tắt điện vào hệ thống . + Ngắt cầu dao tổng của hệ thống chư ng cất . + Có thể dùng loại sản phẩm đáy nếu rư ợu còn nhiều. V. NỘI DUNG THÍ NGHIỆM 1. nh hư ởng của dòng hoàn lư u giư õ dòng nhập liệu ở độ đọc nhất đònh không đổi vào mâm số 4 (hoặc bất kỳ mâm khác) thí nghiệm 3 trò số khác nhau của dòng hoàn lư u ở 3 độ đọc khác nhau (theo GVHD) 2. nh hư ởng của vò trí mâm nhập liệu : Thay đổi 2 vò trí mới của mâm nhập liệu vào mâm số 2 và mâm số 5 (hoặc hai mâm khác với thí nhgiệm 1) giư õ lư u lư ợng nhập liệu không đổi . 3. Đo nhiệt độ dòng nhập liệu và nhiệt độ dòng hoàn lư u bằng đồng hồ điện tư û. Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò 8 4. Đo nồng độ nhập liệu và trong mỗi thí nghiệm mở van SP để lấy mẫu sản phẩm vào ống đong và đo nồng độ bằng phù kế . VI. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ TÍNH TOÁN : 1. Kết quả đo và tính toán ghi theo mẫu sau: L.lư ợng dòng ml/ph Độ chỉ phù kế Nhiệt độ đo Thí nghiệm Vò trí mâm F L o D V D V F t F t LO 1 2 3 4 120 180 240 30 60 90 120 TN Vò trí mâm R x F x D x W t F 1 2 3 4 TN Phương trình đường nhập liệu Phương trình đường cất 1 2 3 4 Hiệu suất mâm số TN Vò trí mâm R Số mâm LT H.suất mâm t.quát 1 2 3 4 5 1 2 3 4 2. Đồ thò và kết quả tính toán a. Tìm số mâm lý thuyết bằng phư ơng pháp đồ thò. Dùng mỗi đồ thò cho mỗi trư ờng hợp thí nghiệm. a. Tính hiệu suất tổng quát và hiệu suất mâm cho mỗi trư ờng hợp thí nghiệm. b. Tư ø số mâm thư ïc vẽ trên đồ thò suy ra độ tinh khiết của sản phẩm đỉnh . 3. Bàn luận: Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò 9 a. Bàn luận về ảnh hư ởng của dòng hoàn lư u đến độ tinh khiết của sản phẩm và hiệu suất mâm và hiệu suất tổng quát của cột chư ng cất. b. Bàn luận về ảnh hư ởng của vò trí mâm nhập liệu trên độ tinh khiết và hiệu suất mâm. c. Như õng ư ùng dụng chư ng cất trong công nghiệp, thiết bò chư ng cất trong thư ïc tế và mô hình thí nghiệm. VII. TÀI LIỆU THAM KHẢO: 1. Quá trình thiết bò tập 3 – Truyền khối (chư ơng 5 và chư ơng 7) Võ Văn Bang & Vũ Bá Minh, ĐHBK.TP.HCM 1997. 2.Sổ tay quá trình và thiết bò tập 1 và tập 2, ĐHBK Hà nội ,1980. Bình Chư ùa Nhập Liệu Bơm Nhập Liệu Nồi Đun Điện Trở 2,5 Kw Bơm Hoàn Lưu Lưu Lượng Kế Đo Dòng Hoàn Lưu Lưu Lượng Kế Đo Dòng Nhập Liệu Điện Trở Đun Nóng Dòng Nhập Liệu Điện Trở Đun Nóng Dòng Hoàn Lưu Dòng Làm Nguội Bình Chư ùa Sản Phẩm Đỉnh Bộ Phận Ngư ng Tụ Sản Phẩm THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM CHƯ NG CẤT BNL LN AT HL1 HL2 TL SP NL . GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH MÁY VÀ QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ HỆ TRUNG CẤP Thành phố Hồ Chí Minh, 9 – 2004 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP 4 KHOA HOÁ Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò 2 MỤC. 52 BÀI 8: THÁO LẮP THIẾT BỊ LỌC. 53 Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò 3 MÔN HỌC: THỰC HÀNH MÁY VÀ THIẾT BỊ 1. Mã môn học : 038TP320 2. Số đơn vò học trình: 2 3. Trình độ thuộc khối. học. Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò 4 13 . Nội dung chi tiết: Bài 1: Chư ng cất Bài 2: Truyền nhiệt ống lồng ống Bài 3: Tháp đệm Bài 4: Quạt ly tâm Bài 5: Bơm ly tâm Bài 6: Lọc