TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU KHOA HÓA HỌC & CN THỰC PHẨM HƯỚNG DẪN THỰC HÀ NH THÍ NGHIỆM QUÁ TRÌ NH THIẾT BI ̣ Vũng Tàu, tháng 10 năm 2012 Thí nghiệm QTTB – Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu BÀI 1: THÍ NGHIỆM CƠ HỌC THỦ Y LỰC I THÍ NGHIỆM REYNOLDS 1) Mục đích Có trạng thái chuyển động lưu chất: Trạng thái chảy tầng chảy rối, hai trạng thái có trạng thái chảy độ Các trạng thái có tính chất khác hẳn tạo nguyên tắc khác gây tiêu hao lượng dịng chảy Mơ hình thí nghiệm giúp sinh viên hình dung được: - Quan sát, phân biệt hai trạng thái lưu chất độ từ trạng thái sang trạng thái lưu chất - Xác định giá trị Re để dòng chảy tầng, chảy rối so sánh với kết thực nghiệm Reynolds 2) Cơ sở lý thuyết Các phần tử chuyển động song song theo đường thẳng với vận tốc chậm gọi chảy dòng Ngược lại phần tử chuyển động với vận tốc nhanh theo đường thẳng không thứ tự với hướng khác tạo thành dòng rối gọi chảy rối (chảy xốy) Khi vận tốc tăng lên dịng bị chảy rối, nên xuất dịng xốy, phần tử chuyển động với vận thay đổi giá trị hướng tạo thành parabol tù Dọc thành ống có lớp biên, lớp biên vận tốc chất lỏng giảm dần sát thành ống Trong lớp biên chất lỏng chảy tầng Để quan sát chế độ chuyển động dòng chảy cho dòng chất màu chuyển động dòng chảy ống Khi lưu lượng nhỏ tia màu chuyển động theo đường thẳng, không dao động dung dịch màu khơng có hịa trộn vào nước Khi lưu lượng tăng đến mức tia màu bắt đầu gợn sóng, kết thúc giai đoạn chảy tầng Nếu lưu lượng dòng chảy tăng đến giới hạn định tia màu bị dao động mạnh đứt đoạn, hòa trộn vào dòng chảy Lúc chuyển sang chảy rối hoàn toàn Theo Reynolds dòng chảy chuyển từ trạng thái chảy tầng sang chảy rối phải qua bước trung gian trạng thái chảy độ Khi dòng chảy trạng thái chảy rối hoàn toàn tiến hành giảm lưu lượng đến mức tia màu trở trạng thái gợn sóng chảy theo đường thẳng dịng chảy ống chuyển từ trạng thái chảy rối sang chảy tầng Sự thay đổi trạng thái lưu chất phụ thuộc vào đại lượng không thứ nguyên Re, đặc trưng cho dịng chảy có ma sat, lập theo tỷ số lực ma sát lực quán tính Trang2 Thí nghiệm QTTB – Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu Re = Trong đó: 𝜌.𝑤2 𝑙 µ.𝑤 𝑙2 = 𝑤.𝑙.𝜌 µ = 𝑤.𝑙 𝑣 ρ- khối lượng riêng, kg/m3 w- vận tốc, m/s l -chiều dài đặc chưng (đường kính), m µ- độ nhớt động lực học, Ns/m2 𝒗- độ nhớt động học, m2/s𝒗 = µ 𝜌 Việc tăng dần lưu lượng tăng dần Re, Re nhỏ lực ma sát nhớt lớn kích động dịng chảy bị lực ma sat nhớt dập tắt, ta có trạng thái chảy tầng Ngược lại Re lớn lực tính tăng nên lực ma sat nhớt không đủ lớn để dập tắt kích động dẫn đến dịng lưu chất chuyển sang chảy rối Đối với ống máng dẫn trịn đường kính tương đương tính theo cơng thức dtđ = d = rtl rtl = 𝑓 𝑈 Trong đó: rtl -bán kính thủy lực, m f - tiết diện ống, m2 U - chu vi thấm ướt ống, m Đối với ống hình chữ nhật dạng a.b 𝑓 𝑎.𝑏 𝑈 2(𝑎+𝑏) rtl = = dtd = rtl = 2𝑎.𝑏 (𝑎+𝑏) 3) Tiến hành thí nghiệm lấy số liệu a) Thí nghiệm Reynolds ống thẳng - Lưu lượng tăng dần: Mở khóa cho lưu lượng nước tăng dần đến dòng chảy ổn định, dùng ống đong lit để đo lưu lượng dòng chảy Đo thời gian nước chảy đầy ống đong lit́ thể tích chọn trước, tiến hành lần đo với mức lưu lượng dịng chảy Để lưu lượng dịng chảy ổn định mực nước bể phải khơng có thay đổi Tiến hành đo ứng với trạng thái chảy tầng, q độ, rối lập bảng tính tốn Chảy tầng: Thể tích chất lỏng (nước) V=……m3 Thời gian đo lần 1, t1 =…… (s) Thời gian đo lần 2, t2 =…… (s) Trang3 Thí nghiệm QTTB – Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu Thời gian đo lần 3, t3 =…… (s) Thời gian trung bình, ttb = Lưu lượng dịng chảy Q = Vận tốc chất lỏng w = Re = 𝑄 𝑆 𝑡1 +𝑡2 +𝑡3 𝑉 (s) (m3/s) 𝑡𝑡𝑏 (m/s), S tiết diện ống S = 𝜋.𝑑2 (m2) 𝑤.𝑑 𝑣 Chảy độ: Thể tích chất lỏng (nước) V=……m3 Thời gian đo lần 1, t1 =…… (s) Thời gian đo lần 2, t2 =…… (s) Thời gian đo lần 3, t3 =…… (s) Thời gian trung bình, ttb = Lưu lượng dịng chảy Q = Vận tốc chất lỏng w = Re = 𝑄 𝑆 𝑡1 +𝑡2 +𝑡3 𝑉 (s) (m3/s) 𝑡𝑡𝑏 (m/s), S tiết diện ống S = 𝜋.𝑑2 (m2) 𝑤.𝑑 𝑣 Chảy rối: Thể tích chất lỏng (nước) V=……m3 Thời gian đo lần 1, t1 =…… (s) Thời gian đo lần 2, t2 =…… (s) Thời gian đo lần 3, t3 =…… (s) Thời gian trung bình, ttb = Lưu lượng dòng chảy Q = Vận tốc chất lỏng w = Re = 𝑄 𝑆 𝑡1 +𝑡2 +𝑡3 𝑉 𝑡𝑡𝑏 (s) (m3/s) (m/s), S tiết diện ống S = 𝜋.𝑑2 (m2) 𝑤.𝑑 𝑣 -Lưu lượng giảm dần: Giảm dần lưu lượng quan sát trạng thái dòng chảy xác định chuẩn số Re ba trạng thái: Trang4 Thí nghiệm QTTB – Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu Chảy rối… Chảy độ … Chảy tầng… Đưa nhận xét giá trị Re đo thực nghiệm với giá trị Reynolds đưa ra, giải thích khác b) Dịng chảy đường ống bị gấp khúc Mở khóa điều chỉnh lưu lượng cho trước đoạn ống gấp khúc trạng thái chảy tầng Quan sát nhận xét trạng thái dòng chảy khoảng sau đoạn gấp khúc c) Dòng chảy ống có đường kính khác Điều chỉnh lưu lượng nước cho đoạn nước chảy tầng sau quan sát trạng thái dịng chảy ống có đường kính bé đưa nhận xét Tài liệu tham khảo: [1]-Các trình thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm; tập 1: trình thủy lực, bơm, quạt, máy nén; nhà xuất khoa học kỹ thuật 2002; tác giả Nguyễn Bin II: DÒNG CHẢY QUA LỖ 1) 2) 3) Mô tả: Xác định lượng chất lỏng chảy thời gian định Ứng dụng: Tính đường kính lỗ cung cấp nhiên liệu lỏng Tính đường kính lỗ xe vận chuyển xăng dầu Tính đường kính ống dẫn nước xe tưới cơng viên Tính đường kính lỗ phun xăng chế hịa khí động đốt Dùng phận giảm chấn thủy lực xe gắn máy Tính chiều xa dòng nước cứu hỏa Thiết kế trang trí nhạc nước Tiến hành thí nghiệm lấy số liệu a) Sự chảy qua lỗ mức chất lỏng ổn định - Bơm nước vào hệ thống, xác định chiều cao cột nước mức ổn định (H) - Xác định đường kính lỗ dịng nước chảy qua (D) - Dùng ống đong đồng hồ bấm dây xác định thể tích nước (V) chảy qua lỗ thời gian (T) Tiến hành lần lấy giá trị trung bình STT Trung bình V (m3) 𝑉̅ T (s) 𝑇̅ Trang5 Thí nghiệm QTTB – Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu - Xác định lưu lượng dòng chảy: Q = 𝐷2 ̅ 𝑉 𝑇̅ (m3/s) p ,w 2 Diện tích lỗ: S = π (m ) Vận tốc dòng chảy qua lỗ theo thực nghiệm: 𝑄 w= (m/s) 𝑠 - Vận tốc dòng chảy theo lý thuyết: - Phương trình Bernoulli: - 𝑃2 H+ - 𝜌.𝑔 + 𝑤22 2.𝑔 = 𝑃1 𝜌.𝑔 + 𝑤12 H 2.𝑔 Do mực nước ổn định nên w2 = 0, p1 = p2 H = 𝑤12 2.𝑔 → w1 = √2 𝑔 𝐻 (m/s) p ,w So sánh kết w w1 giải thích khác b) Sự chảy qua lỗ mức chất lỏng thay đổi Xác định thời gian mức chất lỏng chảy từ mức H đến H1 dùng đồng bấm giây theo dõi mức chất lỏng tiến hành lần, sau lấy giá trị thời gian trung bình 𝑇 +𝑇 +𝑇 𝑇̅= (s) so - Theo lý thuyết vi phân biểu diễn trình chảy: -S0dH = S.wdT → dT = −𝑆0 𝑑𝐻 H 𝑆.𝑤 w = √2 𝑔 𝐻 H1 S, S0 diện tích lỗ mặt thống chất lỏng (m2) s Thời gian cần thiết để chất lỏng chảy hết độ cao H T=- 𝑆 ∫ 𝑑𝐻 𝑆.√2𝑔 𝐻 √𝐻 = 2.𝑆0 √𝐻 𝑆.√2𝑔 Thời gian để chất lỏng chảy từ H đến H1là: T= 2.𝑆0 √𝐻 𝑆.√2𝑔 - 2.𝑆0 √𝐻1 𝑆.√2𝑔 (s) So sánh kết q theo cơng thức 𝑇̅tính theo thực nghiệm Giải thích khác o x c) Tính chiều xa dịng nước - Vận tốc dịng nước trước khỏi lỗ W0 , bỏ qua sức cản khơng khí Quảng đường theo phương ox x = w0.T y Trang6 Thí nghiệm QTTB – Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu - Quảng đường dòng nước theo phương oy y = Vậy dòng nước vạch parabol có dạng: y = 𝑔 2.𝑤02 𝑔.𝑇 2 𝑥2 Vậy chiều xa dịng nước tính theo chiều cao y: x = √ 2𝑦 𝑔 𝑤0 Lấy độ cao định (y).Sau đo vận tốc dòng nước w0 chiều xa x, so sánh kết thực nghiệm lý thuyết Tài liệu tham khảo: Các q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm; tập 1: trình thủy lực, bơm, quạt, máy nén; nhà xuất khoa học kỹ thuật 2002; tác giả Nguyễn Bin Trang7 Thí nghiệm QTTB – Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu BÁO CÁO THÍ NGHIỆM I HÓA CHẤT, DỤNG CỤ, CÁCH TIẾN HÀ NH THÍ NGHIỆM Hóa chấ t: 1.1 Phầ n 1: thí nghiê ̣m Reynold 1.2 Phầ n 2: Dòng chảy qua lỗ Du ̣ng cu ̣ 2.1 Phầ n 1: thí nghiê ̣m Reynold 2.2 Phầ n 2: Dòng chảy qua lỗ Cách tiế n hành thí nghiêm ̣ 3.1 Phầ n 1: thí nghiê ̣m Reynold 3.2 Phầ n 2: Dòng chảy qua lỗ II KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM:  Phầ n 1: thí nghiê ̣m Reynold  Phầ n 2: : Dòng chảy qua lỡ III KẾT QUẢ TÍNH TỐN :  Phầ n 1: thí nghiê ̣m Reynold  Phầ n 2: : Dòng chảy qua lỗ IV.BÀN LUẬN  Phầ n 1: thí nghiê ̣m Reynold So sánh với kế t quả tính toán theo lý thuyế t Giải thích  Phầ n 2: : Dòng chảy qua lỗ So sánh với kế t quả tiń h toán theo lý thuyế t Giải thić h V TRẢ LỜI CÂU HỎI  Mực chấ t lỏng thay đổ i ảnh hưởng thế nào đế n thí nghiê ̣m Reynold?  Các sai số có thể mắ c phải thí nghiê ̣m Reynold?  Các sai số có thể mắ c phải thí nghiê ̣m dòng chảy qua lỗ? VI.TÀ I LIỆU THAM KHẢO Trang8 Thí nghiệm QTTB – Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu Bài 2: THÍ NGHIỆM TRÍ CH LY RẮN – LỎNG Mu ̣c đích: - Thí nghiê ̣m này giúp sinh viên làm quan với mô ̣t các phương pháp phân riêng mô ̣t hỗn hơ ̣p chấ t bằ ng cách dùng mô ̣t dung mơi có tính hòa tan cho ̣n lo ̣c đố i với mô ̣t hoă ̣c vài cấ u tử cầ n thiế t tách khỏi hỗn hơ ̣p chung - Phương pháp này đươ ̣c dùng rô ̣ng raĩ công nghiê ̣p hóa ho ̣c, hóa dầ u, thực phẩ m, xử lí nước thải…mô ̣t không thể dùng phương pháp chưng cấ t không có khả về kỹ thuâ ̣t (vì ta ̣o hỗn hơ ̣p đẳ ng phi,́ vì sản phẩ m không bề n với nhiê ̣t) hoă ̣c không có lơ ̣i (vì tiêu hao nhiề u nhiê ̣t) - Yêu cầ u cở bản của dung môi: + có tiń h hòa tan cho ̣n lo ̣c; + mâ ̣t đô ̣ khác biê ̣t lớn so với mâ ̣t đô ̣ của dung môi dầ u; + rẻ tiề n, dễ kiế m như: nước, dung môi hữu cơ; Cơ sở lý thuyế t - Trong quá triǹ h trić h ly sẽ diễn sự chuyễn dich ̣ cấ u tử từ pha này sang pha khác cho đế n nồ ng đô ̣ của chúng cân bằ ng - Đố i với hai chấ t lỏng không tan lẫn là A và C thì sự phân bố của cấ u tử thứ ba B tuân theo đinh luâ ̣t phân bố : y* = k.x đó: y*: nồ ng đô ̣ cân bằ ng của cấ u tử B dung môi C x: nồ ng đô ̣ của chấ t B dung môi A k: ̣ số phân bố phu ̣ thuô ̣c vào nhiê ̣t đô ̣, nồ ng đô ̣ chấ t bi ̣hòa tan Với dung dich ̣ loañ g, k có thể coi là hằ ng số và đường cân bằ ng đồ thi ̣y= kx coi là đường thẳ ng qua gố c to ̣a đô ̣ và có góc nghiêng bằ ng k - Có hai loa ̣i trić h ly phổ biế n là: + Lỏng – lỏng + Rắ n - lỏng (là loa ̣i mà ta sẽ làm thí nghiê ̣m này) Trong quá triǹ h trić h ly rắ n – lỏng dung môi sẽ hòa tan cho ̣n lo ̣c mô ̣t số cấ u tử từ chấ t rắ n Bấ t kỳ quá trình trích ly rắ n – lỏng nào cũng bao gồ m các giai đoa ̣n sau: + dung môi thâm nhâ ̣p vào các mao quản của chấ t rắ n Trang9 Thí nghiệm QTTB – Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu + hòa tan hoă ̣c phản ứng hóa ho ̣c với các cấ u tử cầ n tách + chấ t hòa tan và dung môi sẽ khuế ch tán từ vâ ̣t rắ n vào dung dich ̣ - Quá triǹ h trić h ly rắ n – lỏng tiế n hành đế n thiế t lâ ̣p đươ ̣c cân bằ ng giữa nồ ng đô ̣ cấ u tử phân bố bề mă ̣t vâ ̣t rắ n (Cgh) với nồ ng đô ̣ trung bình của nó dung dich ̣ (C0) - Thường thì gầ n bề mă ̣t vâ ̣t rắ n sự cân bằ ng nhanh chố ng đươ ̣c thiế t lâ ̣p nên Cgh có thể lấ y bằ ng nồ ng đô ̣ baõ hòa Cbh Hiê ̣u số Cbh – C0 chin ́ h là đô ̣ng lực của quá trin ̀ h trić h ly - Vâ ̣n tố c trích ly rắ n – lỏng đươ ̣c tin ́ h sau: d  F (C bh  C 0) d Trong đó : d : biế n thiên khố i lươ ̣ng vâ ̣t rắ n theo thời gian d β: ̣ số cấ p khố i từ pha rắ n vào pha lỏng F: bề mă ̣t hòa tan của vâ ̣t rắ n Sự thay đổ i nồ ng đô ̣ chấ t tan dung dich ̣ đươ ̣c biể u diễn hình 2: Hin ̀ h 2: thay đổi nồng độ cấu tử phân bố dung dịch - Ở gầ n bề mă ̣t nồ ng đô ̣ cấ u tử phân bố đạt đế n giá tri ̣Cbh Càng xa bề mă ̣t thì nồ ng đô ̣ đó giảm dầ n đế n mô ̣t khoảng δ thì còn bằ ng C0 là giá tri ̣của nó dung dich ̣ δ : go ̣i là bề dày giới ̣n lớp khuế ch tán Bề dày càng nhỏ thì ̣ số khuế ch tán β càng cao Khuấ y trô ̣n dung dich ̣ sẽ làm cho bề dày δ càng giảm, khả hòa tan chấ t rắ n càng tăng - Thêm nữa, nhiê ̣t đô ̣ càng tăng thì đô ̣ hòa tan cao Vì Cbh tăng theo nhiê ̣t đô ̣, đô ̣ nhớt của dung dich ̣ giảm và đó khuế ch tán càng tăng Trang10 Thí nghiệm QTTB – Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu Tốc độ khuếch tán ẩm vật liệu chậm làm giảm dần tốc độ chung Nhiệt độ vật liệu tăng dần từ nhiệt độ bầu ướt (tư) đến nhiệt độ dòng tác nhân (t) – nhiệt độ bầu khô Lúc này, vật liệu xuất vùng: ẩm, bốc khô Trong giai đoạn này, đường cong tốc độ sấy có dạng đường thẳng (hoặc qui đổi sang đường thẳng – N2 = ax + b) ta tích phân để tính thời gian sấy giai đoạn sấy giảm tốc (2): τ2 = U th – U*  U th – U*  ln   N  U – U*  (2.34) với U*: độ ẩm cân bằng, độ ẩm kết thúc giai đoạn sấy giảm tốc 2.6 Thời gian sấy vật liệu Thời gian sấy vật liệu tính tổng thời gian giai đoạn sấy: đốt nóng vật liệu 0, sấy đẳng tốc 1 sấy giảm tốc 2 Có thể bỏ qua giai đoạn đốt nóng vật liệu, giai đoạn xảy nhanh Biểu thức tính thời gian sấy sau: τ = τ1 + τ =  U – U*  U o – U th 2,3 + U th – U* lg  th   U – U*  N N     (2.35) Với U2: độ ẩm vật liệu cuối trình sấy, tương ứng với (2) U2> U* thường lấy: U2 = U* + (2  3)% THIẾT BỊ 3.1 Nguyên lý hoạt động Trang53 Thí nghiệm QTTB – Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu Hình 3.1:Sơ đồ nguyên lý mặt tủ điện điều khiển Tác nhân sấy (khơng khí) quạt [I - FAN] đẩy qua cụm tách ẩm [II DEHUMIDIFIER], cụm gia nhiệt [III - HEATER] vào buồng sấy [IV - DRYING CHAMBER].Vật liệu sấy đặt khay sấy (1) buồng sấy [IV].Quá trình sấy điều khiển tủ điện 3.4 Vận hành Quan sát, xác định phận, linh kiện, sensor tương ứng sơ đồ thực tế 3.4.1 Hoạt động Xoay tất cơng tắc vị trí OFF (hình 3.12) a) b) c) Hình 3.12: Các cơng tắc vị trí OFF: (a) công tắc quạt cấp quạt trộn, (b) công tắc cụm tách ẩm, (c) công tắc cụm gia nhiệt Đóng CB tường Lấy nắp buồng sấy ngồi, mở cửa tủ điện điều khiển, đóng CB MAIN CB khác tủ điện Đèn POWER sáng, đèn ON sáng Bấm nút ON mặt tủ điện, đèn ON tắt, đồng hồ đo hiển thị số mặt tủ điện; hệ thống sẵn sàng hoạt động Trang54 Thí nghiệm QTTB – Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu Hình 3.13: Các CB tủ điện điều khiển Từ trái sang: CB (CB MAIN), CB quạt trộn (F/Ci), CB quạt cấp (F/Sp), CB cụm tách ẩm (D), CB cụm gia nhiệt (H1, H2, H3); đó: CB Cơng suất H1 kW H2 kW H3 kW Cài đặt nhiệt độ tác nhân sấy mong muốn điều khiển nhiệt độ T12:  Ấn nút ◄; số màu vàng hiển thị giá trị nhiệt độ cài đặt SV (Setting value) nhấp nháy PV (Processing value): số màu đỏ hiển thị giá trị nhiệt độ hành  Sử dụng nút ◄ để di chuyển vị trí nhấp nháy sử dụng nút ▲▼ để tăng giảm giá trị hiển thị  Ấn nút MD để kết thúc trình cài đặt Lưu ý: Khi quán tính nhiệt nhiệt độ T12 vượt ± 2oC nhấn giữ nút AT đến đèn AT hiển thị nhiệt độ T12 sáng nhấp nháy bng tay Chế độ AT – Auto Tunning tự động điều chỉnh thông số kỹ thuật hiển thị nhiệt độ T12 đưa quán tính nhiệt ngưỡng cho phép ± 0,5oC Cài đặt nhiệt độ bảo vệ cho hệ thống thông qua điều khiển nhiệt độ T2:  Ấn nút set mặt thấy số hiển thị nhiệt độ nhấp nháy  Bấm phím ▲▼ để tăng giảm giá trị nhiệt độ cài đặt bảo vệ hệ thống (thông thường cài đặt giá trị T2 = T12 + oC)  Ấn nút set để kết thúc q trình cài đặt Trang55 Thí nghiệm QTTB – Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu Khởi động quạt cấp tác nhân sấy quạt trộn cụm gia nhiệt cách xoay công tắc FAN (màu xanh bên hình vẽ quạt) sang vị trí LOW (tốc độ thấp) HIGH (tốc độ cao) tùy theo mục đích thí nghiệm; quạt cấp quạt trộn hoạt động, đèn báo tương ứng sáng Lưu ý: Khi cho quạt cấp hoạt động tốc độ thấp LOW tốc độ tác nhân sấy điều chỉnh cơng tắc xoay Dimmer bên tủ điện (hình 3.9) Vị trí măc định Dimmer xuất xưởng minimum cho tốc độ tác nhân sấy thấp Khởi động cụm tách ẩm cách xoay công tắc DEHUMIDIFIER sang vị trí ON (về phía phải) Cụm tách ẩm hoạt động, đèn báo tương ứng sáng Lưu ý: chế bảo vệ cho máy nén nên phút sau bật công tắc, máy nén cụm tách ẩm thực hoạt động Khởi động cụm gia nhiệt cách xoay công tắc HEATER sang vị trí ON (về phía phải), cụm gia nhiệt hoạt động, đèn báo tương ứng sáng 10 Đậy nắp buồng sấy trở lại 11 Hệ thống hoạt động ổn định sau khoảng 45 phút Trong thời gian chờ đợi hệ thống ổn định tiến hành thực bước chuẩn bị thí nghiệm (xem trình tự thí nghiệm phần 4.2) 3.4.2 Ngừng hoạt động Ấn nút tắt cân điện tử Mở nắp buồng sấy, nhẹ nhàng lấy khay sấy chứa vật liệu sấy Xoay cơng tắc HEATER sang vị trí OFF (về phía trái) Cụm gia nhiệt ngừng hoạt động, đèn báo tương ứng tắt Xoay cơng tắc DEHUMIDIFIER sang vị trí OFF (về phía trái) Cụm tách ẩm ngừng hoạt động, đèn báo tương ứng tắt Chờ khoảng 15 phút, xoay cơng tắc FAN sang vị trí OFF (nằm giữa) Quạt cấp quạt trộn ngừng hoạt động, đèn báo tương ứng tắt Nhấn nút OFF, đèn ON sáng Tắt CB MAIN tủ điện Đóng cửa tủ điện đậy nắp buồng sấy lại Tắt CB tường Làm vệ sinh thiết bị khu vực thí nghiệm Chú ý: Khi có cố xảy ra, thực thao tác:  Xoay cơng tắc HEATER sang vị trí OFF  Xoay cơng tắc DEHUMIDIFIER sang vị trí OFF Trang56 Thí nghiệm QTTB – Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu  Tắt CB cụm tách ẩm (CB D) cụm gia nhiệt (H1, H2, H3) bên tủ điện điều khiển  Vẫn cho quạt cấp quạt trộn chạy bình thường đến T12 giảm đến nhiệt độ phịng xoay cơng tắc FAN sang vị trí OFF  Nhấn nút OFF  Tắt CB MAIN tủ điện PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 4.1 Nội dung Tiến hành sấy chế độ nhiệt độ cụm gia nhiệt: 45 oC, 55 oC 65 oC tương ứng với lưu lượng TNS (HIGH/LOW) VLS dùng thí nghiệm tờ giấy lọc, tờ có kích thước 72×72 cm gấp đơi lại hai lần để có kích thước thích hợp 18×18 cm (hình 4.1) Hình 4.1: Cách gấp giấy lọc Đặt giấy lọc gấp lên khung sấy (chú ý đặt cách đối xứng khung sấy), sau đặt khung sấy vào buồng sấy ghi nhận khối lượng vật liệu sau làm ẩm (G1) Sau phút ghi nhận giá trị hiển thị cân tất giá trị nhiệt độ, độ ẩm hiển thị mặt tủ điện Tiếp tục đến khối lượng vật liệu sấy khơng đổi vịng 15 phút dừng chế độ thí nghiệm chuyển sang chế độ thí nghiệm khác 4.2 Trình tự thí nghiệm 4.2.1 Quan sát hệ thống Trước tiến hành thí nghiệm (15 phút đầu giờ) sinh viên quan sát hệ thống, đối chiếu với sơ đồ Giáo trình Tìm xem vị trí: cửa vào tác nhân sấy, quạt cấp, quạt trộn, cụm tách ẩm, cụm gia nhiệt, điều chỉnh nhiệt độ tác nhân sấy, vị trí đặt sensor nhiệt độ độ ẩm, vị trí cân điện tử, buồng sấy Xác định vị trí nút nhấn công tắc mặt tủ điện điều khiển Hệ thống điện – điều khiển: quan sát tủ điện tìm CB MAIN, CB quạt cấp, quạt trộn, cụm tách ẩm, cụm gia nhiệt Trang57 Thí nghiệm QTTB – Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu 4.2.2 Khởi động hệ thống Thực thao tác khởi động hệ thống theo hướng dẫn phần 3.4.1.4.2.3 Chuẩn bị thí nghiệm - Xác định khối lượng vật liệu khô ban đầu (Go) vật liệu sấy giấy lọc khối lượng bì (G’) (khối lượng khay sấy):  Mở cửa buồng sấy ra, đặt cẩn thận lên bàn Lấy khay sấy  Điều chỉnh chân khung đỡ khay sấy để khơng chạm vào vách Nhấn nút khởi động cân (hình 3.8b)  Đặt khay sấy lên khung đỡ để cân khối lượng khay sấy, ghi nhận giá trị cân G’ Sau đặt nhẹ nhàng tờ giấy lọc gấp lên khay sấy ghi giá trị hiển thị cân (G’ + Go) Lấy khay sấy - Làm ẩm giấy lọc:  Lấy khoảng 2/3 thau nước  Sau cân xong, lấy giấy lọc nhúng nhẹ nhàng giấy (tránh rách giấy) vào thau nước Chờ khoảng 30 giây cho nước thấm giấy đặt giấy lọc thấm ướt lên khay sấy để ngồi khơng khí cho nước - Chuẩn bị đồng hồ bấm giây để đếm thời gian - Kiểm tra hệ thống:  Điều chỉnh chân khung đỡ để không chạm vào vách, kiểm tra số hiển thị cân phải 0.0; khơng phải nhấn nút →0← để đưa giá trị hiển thị 0.0  Kiểm tra ống xoắn ruột gà nối từ cụm tách ẩm vào cụm gia nhiệt phải kín chắn 4.2.4 Tiến hành thí nghiệm Hình 4.2: Chiều đặt khay sấy vào buồng sấy Khi hệ thống hoạt động ổn định:  Nhiệt độ hành TNS trước buồng sấy (PV = T12) đạt đến giá trị cài đặt SV (  0,5oC);  Giấy lọc để khung sấy khơng cịn nhỏ nước, dùng khăn khô thấm hết giọt nước thừa đọng lại khay sấy trước đặt vào buồng sấy Trang58 Thí nghiệm QTTB – Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu Tiến hành thí nghiệm chế độ cần khảo sát:  Lấy nắp buồng sấy ngoài, đặt nhẹ nhàng khay sấy lên khung đỡ theo chiều hình 4.2, đóng cửa buồng sấy, ghi nhận giá trị khối lượng ban đầu vật liệu ẩm khung đỡ G = G1 + G’ bấm đồng hồ đếm thời gian thời điểm bắt đầu trình sấy (Δτ = 0)  Ghi tất giá trị nhiệt độ, độ ẩm trình sấy theo thời gian hiển thị mặt tủ điện cân điện tử vào Bảng Phụ lục 4.3 Đo số liệu chế độ thí nghiệm Các số liệu cần đo: - Khối lượng vật liệu khô ban đầu Go - Khối lượng khung đỡ G’ - Khối lượng khung đỡ vật liệu ẩm (G) theo thời gian - Nhiệt độ độ ẩm tác nhân sấy trước tách ẩm (To, Ho) - Nhiệt độ độ ẩm tác nhân sấy sau tách ẩm (T11, H11) - Nhiệt độ tác nhân sấy trước buồng sấy (T12) - Nhiệt độ tác nhân sấy sau buồng sấy (T2) - Thời gian sấy (Δτ) Trong chế độ thí nghiệm, để thu số liệu xác sinh viên cần ý: - Khi phơi giấy lọc bên ngoài, phải chờ hết nhỏ nước thấm hết toàn giọt nước thừa đọng khung sấy bắt đầu chế độ thí nghiệm để xác định G xác - Khi khối lượng VLS đạt đến giá trị không đổi nhỏ giá trị G o xác định ban đầu lấy Go giá trị khối lượng không đổi - Khi đặt giấy lọc lên khung sấy phải theo chiều nếp gấp giấy lọc từ trái sang phải tức theo chiều tác nhân sấy đặt cách phẳng phiu không xếp góc; khơng đặt ngược lại, dịng tác nhân thổi qua bung giấy lọc (do giấy lọc gấp đôi nhiều lần) làm thay đổi bề mặt bay dẫn đến thông số trình sấy thay đổi cuối gây sai số thí nghiệm - Đặt khung sấy lên khung đỡ cho bề mặt vật liệu sấy song song với dịng TNS 4.4 Chuyển chế độ thí nghiệm Cài đặt nhiệt độ tác nhân sấy trước buồng sấy (T12) giá trị cho chế độ sấy Trong chờ hệ thống hoạt động ổn định, mở cửa buồng sấy, lấy khung sấy làm ẩm giấy lọc (lặp lại ban đầu) Tiến hành kiểm tra lại hệ thống lặp lại trình tự chế độ trước 4.5 Một số lưu ý q trình thí nghiệm - Ln theo dõi hoạt động hiển thị nhiệt độ T12 để chắn qn tính nhiệt thấp nhất, thơng thường ± 0,50C so với giá trị cài đặt Nếu quán tính Trang59 Thí nghiệm QTTB – Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu nhiệt lớn từ ±2 oC trở lên phải điều chỉnh lại theo hướng dẫn mục 5, phần 3.4.1 - Không mở nắp buồng sấy trình sấy - Khi hệ thống hoạt động: + Không mở cửa tủ điện điều khiển; + Không đặt vật lên thiết bị; + Hạn chế tiếp xúc với thiết bị, vị trí cụm gia nhiệt - Vì số liệu thí nghiệm cần ghi nhận nhiều nên cần có phân công ghi nhận số liệu hợp lý để tránh sai số thí nghiệm 4.6 Kết thúc thí nghiệm Thực thao tác dừng hệ thống theo hướng dẫn phần 3.4.2 Chú ý: Khi có cố xảy ra, sinh viên thực thao tác: - Xoay cơng tắc HEATER sang vị trí OFF - Xoay cơng tắc DEHUMIDEFIER sang vị trí OFF - Tắt CB cụm tách ẩm cụm gia nhiệt (bên tủ điện điều khiển) - Vẫn cho quạt chạy bình thường đến T12 giảm đến nhiệt độ phịng xoay cơng tắc FAN sang vị trí OFF - Nhấn nút OFF - Tắt CB tủ điện BÁO CÁO THÍ NGHIỆM Trình bày báo cáo thí nghiệm theo mẫu Phụ lục TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đỗ Văn Đài tác giả, "Cơ sở q trình thiết bị cơng nghiệp hóa học” [2] Nguyễn Văn Lụa, “QT &TB CNHH - Tập - Kỹ thuật sấy Vật liệu", ĐH Bách Khoa,Tp HCM [3] Trần Văn Phú, “Kỹ thuật sấy", NXB Giáo dục Việt Nam [4] Nguyễn Bin, "Các trình, thiết bị – Tập – Phân riêng tác dụng nhiệt : Chưng luyện, hấp thụ, hấp phụ, trích ly, kết tinh, sấy", NXB Khoa học Kỹ Thuật [5] Võ Văn Bang - Vũ Bá Minh, “QT&TB CNHH - Tập - Truyền Khối", NXB ĐH Quốc gia Tp.HCM [6] Các tác giả, "Giáo trình Phương pháp tính", NXB ĐH Quốc gia Tp.HCM [7] Các tác giả, “Sổ tay Quá trình Thiết bị tập 1& 2", ĐHBK Hà Nội [8] Các tác giả, "Quá trình & Thiết bị - Ví dụ tập 10", ĐHQG Tp.HCM Trang60 Thí nghiệm QTTB – Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu CÂU HỎI CHUẨN BỊ Định nghĩa trình Sấy Sấy đối lưu? Thế truyền nhiệt phương pháp đối lưu? Kể tên phương pháp sấy học? Dựa vào yếu tố mà phân loại phương pháp sấy? Các trình xảy sấy vật liệu? Q trình sấy có giai đoạn? Đặc trưng nhiệt độ giai đoạn? Nêu mục đích thí nghiệm? Ý nghĩa khảo sát vấn đề mục đích? Vẽ nêu ý nghĩa Đường cong sấy? Từ Đường cong sấy có phương pháp xây dựng Đường cong tốc độ sấy? Vẽ nêu ý nghĩa Đường cong tốc độ sấy? Các yếu tố ảnh hưởng đến trình sấy? Bài khảo sát cố định yếu tố nào? 10 Tác nhân sấy gì? Kể tên loại tác nhân sấy? Bài dùng tác nhân sấy gì? Tại sao? 11 Định nghĩa nhiệt độ bầu khơ? Cách đo nhiệt độ bầu khô? Nhiệt độ bầu khô có phải nhiệt độ tác nhân sấy? Tại sao? 12 Định nghĩa nhiệt độ bầu ướt? Cách đo nhiệt độ bầu ướt? Nhiệt độ bầu ướt có phải nhiệt độ đọng sương? Tại sao? 13 Ý nghĩa việc đo nhiệt độ bầu khô - bầu ướt? Cách sử dụng Giản đồ Trạng thái khơng khí ẩm? 14 Thế sấy gì? Y nghĩa sấy? 15 Động lực trình sấy gì? 16 Nêu giải thích đại lượng phương trình động lực trình sấy? 17 Nêu chuẩn số đặc trưng cho động học trình sấy? Ý nghĩa? 18 Các loại liên kết ẩm? Quá trình sấy thường tách loại ẩm nào? 19 Nêu ngắn gọn tiến hành thí nghiệm? Thí nghiệm chế độ? Mỗi chế độ đo thông số nào? Tại sao? 20 Quá trình sấy kết thúc nào? Cách nhận biết? 21 Nêu mối quan hệ thông số sấy? 22 Vật liệu sấy thí nghiệm gì? Tại khơng dùng loại vật liệu khác như: gỗ, cát, giấy cacton, …? 23 Trong thí nghiệm tính tốn xử lý kết thu được, thường mắc phải sai số nào? Các phương pháp để tính sai số thí nghiệm này? 24 Để xử lý số liệu thí nghiệm tương đối xác, nên dùng phương pháp để giảm sai số? Trang61 Thí nghiệm QTTB – Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu 25 Các thơng số tính tốn thí nghiệm tính theo lý thuyết hay thực nghiệm? Trang62 Thí nghiệm QTTB – Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu BÁO CÁO THÍ NGHIỆM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA - VŨNG TÀU KHOA HĨA HỌC & CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM BÁO CÁO THÍ NGHIỆM Bài thí nghiệm: Sấy đối lưu Giáo viên hướng dẫn: Ngày thực hiện: Sinh viên: - Thành phố Vũng Tàu 2013 - Trang63 Thí nghiệm QTTB – Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Vật liệu sấy: Chế độ sấy: I - Nhiệt độ sấy: 45oC □ 55oC □ 65oC □ - Tốc độ quạt cấp: Thấp □ Cao □ - Tách ẩm: Khơng □ Có □ - Khối lượng khung đỡ: G’ = - Khối lượng vật liệu khô: Go = - Khối lượng vật liệu ẩm: G1 = G – G’ = Vật liệu sấy: Chế độ sấy: II - Nhiệt độ sấy: 45oC □ 55oC □ 65oC □ - Tốc độ quạt cấp: Thấp □ Cao □ - Tách ẩm: Khơng □ Có □ - Khối lượng khung đỡ: G’ = - Khối lượng vật liệu khô: Go = - Khối lượng vật liệu ẩm: G1 = G – G’ = Bảng 1: Số liệu thô Chế độ sấy I Thời gian Δτ Khối lượng G To Ho T11 H11 T12 T2 (phút) (g) (oC) (%) (oC) (%) (oC) (oC) Chế độ sấy II Thời gian Δτ Khối lượng G To Ho T11 H11 T12 T2 (phút) (g) (oC) (%) (oC) (%) (oC) (oC) Trang64 Thí nghiệm QTTB – Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu SỐ LIỆU ĐÃ XỬ LÝ Bảng 2: Kết tính tốn từ số liệu thơ Chế độ sấy I Thời gian Khối lượng sấy vật liệu ẩm G1 Δτ (h) (kg) Độ ẩm Độ ẩm tương đối tuyệt đối vật liệu vật liệu dU k dt U Uk (%/h) (%) (%) Pm P (mmHg) (mmHg) Thế sấy Chế độ sấy II Thời gian Khối lượng sấy vật liệu ẩm G1 Δτ (h) (kg) Độ ẩm Độ ẩm tương đối tuyệt đối vật liệu vật liệu dU k dt U Uk (%/h) (%) (%) Pm P (mmHg) (mmHg) Thế sấy Trang65 Thí nghiệm QTTB – Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu ĐỒ THỊ Dùng kết Bảng dựng đồ thị sau: - Đồ thị 1: đường cong sấy U = f(Δτ) chế độ sấy - Đồ thị 2: đường cong tốc độ sấy dUk/dt = f(Uk) chế độ sấy - Đồ thị 3: (đồ thị trục tung) đường biểu diễn mối quan hệ nhiệt độ T o độ ẩm Ho theo thời gian To = f(Δτ) Ho = g(Δτ) ứng với chế độ sấy - Đồ thị 4: dựng đồ thị đường cong sấy tất chế độ sấy - Đồ thị 5: dựng đồ thị đường cong tốc độ sấy tất chế độ sấy Từ đồ thị tìm giá trị độ ẩm tới hạn Uth, độ ẩm cân U*, tốc độ sấy đẳng tốc N, hệ số sấy K, thời gian sấy đẳng tốc 1 giảm tốc 2 chế độ sấy Bảng 3: Kết tính tốn từ đồ thị Chế độ sấy I Uth U* U2 N (%) (%) (%) (%/h)  K τ1 τ2 (h) (h) τ1 τ2 (h) (h) Chế độ sấy II Uth U* U2 N (%) (%) (%) (%/h)  K Trang66 Thí nghiệm QTTB – Trường ĐH Bà Rịa Vũng Tàu NHẬN XÉT VÀ GIẢI THÍCH - Nêu kết thu sau trình thí nghiệm - Nêu nhận xét từ đồ thị thu được, giải thích KẾT LUẬN Các kết luận rút từ thí nghiệm Trang67 ... chuyển đ? ?ng d? ?ng chảy cho d? ?ng chất màu chuyển đ? ?ng d? ?ng chảy ? ?ng Khi lưu lư? ?ng nhỏ tia màu chuyển đ? ?ng theo đư? ?ng th? ?ng, kh? ?ng dao đ? ?ng dung dịch màu kh? ?ng có hịa trộn vào nước Khi lưu lư? ?ng t? ?ng. .. [1]: Nguyễn Bin : tập (trang 218-222) Trang12 Thí nghiệm QTTB – Trư? ?ng ĐH Bà Rịa V? ?ng Tàu BÁO CÁO THÍ NGHIỆM I HÓA CHẤT, DU? ?NG CỤ, CÁCH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM Hóa chấ t: Du ? ?ng cu... INVERTER, Bộ nguồn xung 24 VDC 3.4.2 Ng? ? ?ng hoạt đ? ?ng Xoay c? ?ng tắc bơm sang vị trí OFF (nằm giữa) Bơm ng? ? ?ng hoạt đ? ?ng, đèn báo tư? ?ng ? ?ng tắt Nhấn nút OFF, đèn ON s? ?ng, đ? ?ng hồ điện tử ng? ? ?ng hiển thị