BÀI 3: QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC 1.MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM - Giúp sinh viên hiểu rõ trình thiết bị cô đặc Tính toán cân vật chất cân lượng để xác định thông số cần thiết Giúp sinh viên vận hành xác thiết bị, đo đạc thông số trình thiết bị Xác định suất hiệu suất cuối Đánh giá trình hoạt động gián đoạn 2.CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 2.1 Chuẩn bị thí nghiệm 2.1.1 Kiểm tra hệ thống phụ trợ - Bậc công tắc nguồn cấp cho tủ điện - Kích hoạt điều khiển cách chuyển công tắc tổng sang vị trí 1, công tắc đèn hiển thị trắng sáng - Kích hoạt mô hình thí ngiệm công tắc cấp nguồn cho thiết bị phụ trợ (nếu cần - thiết sử dụng công tắc khẩn cấp) để kích hoạt mô hình, lúc đèn xanh sáng Bộ hiển thị số cấp điện Mở van nguồn cung cấp nước giải nhiệt cho hệ thống Kiểm tra ống nhựa mềm dẫn nước giải nhiệt đầu đặc nơi quy định Mở van V9 Kiểm tra áp suất hệ thống đạt bar Mở van V6 để lưu thông nước thiết bị ngưng tụ 2.1.2 Kiểm tra mô hình thiết bị - Nồi đun thiết bị kết tinh tháo hết Các van thoát đóng: V2, V5, V8 Thùng chứa dung dịch cô đặc phải rỗng Mô hình bao gồm dung dịch để cô đặc Các van V3, V4 đóng 2.1.3 Chuẩn bị dung dịch - Chuẩn bị lít dung dịch CuSO loãng ( pha theo yêu cầu giáo viên hướng dẫn) - Xác định nồng độ (g/l) dung dịch - Xác định khối lượng riêng dung dịch 2.2 Tiến hành thí nghiệm 2.2.1 Giai đoạn đun sôi dung dịch Cho dung dịch vào nồi đun (7 lít dung dịch) Khóa van V1, VP1 Kích hoạt gia nhiệt, điều chỉnh công suất nhiệt lên 100% Chỉnh lưu lượng nước cho thiết bị ngưng tụ ECH1 với lưu lượng 100 l/h cách mở - Đo thời gian quan sát dung dịch nồi đun từ lúc bắt đầu đun đến dung dịch sôi, quan sát nhiệt độ đầu vào đầu nước giải nhiệt ghi - Đo nhiệt độ dung dịch nồi đun từ lúc bắt đầu dung dịch sôi - 2.2.2 Giai đoạn bốc dung môi - Mở van VP1 QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC - Giảm nhẹ công suất gia nhiệt để giữ ổn định nhiệt độ hiệu số TI3 TI5 (đầu vào, đầu chất tải nhiệt thiết bị ngưng tụ) - Đồng thời ghi nhận trình từ lúc bắt đầu đên lượng nước ngưng tụ lít - ngừng trình Đo nhiệt độ nước giải nhiệt vào khỏi thiết bị ngưng tụ Quan sát nhiệt độ dung dịch nồi đun thực tình ghi Đo nồng độ dung dịch kết thúc trình (đo dung dịch nhiệt độ khoảng 30 0C Xác định khối lượng riêng dung dịch sau trình cô đặc 2.2.3 Kết thúc thí nghiệm - Tắt W1 Khóa van VP1 Đợi cho dung dịch nồi đạt đến nhiệt độ khoảng 30 0C Khóa van nguồn nước giải nhiệt cấp cho thiết bị ngưng tụ ECH1 Tháo hết dung dịch nồi đun qua van V2 Tháo dung môi (nước) bình chứa thứ Tiến hành làm vệ sinh kết thúc thí nghiệm 2.KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 2.1.Bảng số liệu đo T5 (0C) Vdm (lít) 29,8 29,8 42,8 2.2.Xử lý số liệu  Xác định nồng độ dung dịch Trước cô đặc Tiến hành đo quang dung dịch CuSO4 bước sóng 890nm ta : Độ hấp thu A1 = 1,796 C1 (g/l) = 23,156 Khối lượng riêng = 998,6 kg/m3 [C1] (g/g) = = 0,0232 - Sau cô đặc Độ hấp thu A2 = 2.512 C2 (g/l) = 33,60 Khối lượng riêng = 1001.9 kg/m3 [C2] (g/g) = = 0,0335  Tính toán cân vật chất − Thể tích dung dich cho vào nồi đun : lít  Khối lượng 100 ml dung dich CuSO4 cân : 99,86 g = 99,86 x 70 = 6990,2 g QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC −  Thể tích dung dich sau cô đặc : lít Khối lượng 100 ml dung dich CuSO4 cân : 100,19 g = 100,19 x 50 = 5009,5 g Khối lượng chất tan sau cô đặc : mctan = [C2] (g/g) x = 0,0335 x 5009,5 = 167,81 g  Tính toán cân lượng • Nhiệt lượng nồi đun cung cấp cho trình đun nóng Qk Qk1 =1× τ1 = 2000 x 14 x 60 = 680 kJ • Nhiệt lượng nồi đun cung cấp cho trình hóa dung môi Qk2 = W2 × × τ2 = 1600 x 45 x 60 = 320 kJ.` • Nhiệt lượng nước giải nhiệt nhận thiết bị ngưng tụ Qng = GH2O × pH2O ×CH2O × (TS – TE) × τ2 =2,77 10-5 x 996 x 4,18 (42,8 – 29,8) x 2700 = 4047,83 (kJ) Trong : GH2O : lưu lượng nước vào thiết bị ngưng tự, GH2O =100 (l/h) = 2,77 10-5 (m3/s) o H2O : khối lượng riêng nước, H2O (ở 29,8 C ) = 996 kg/m CH2O : nhiệt dung riêng nước , CH2O (ở 29,8oC ) = 4,18 kJ/kg.K (TS – TE) : chênh lệch nhiệt độ nước vào , TS = 42,8 oC , TE = 29,8 oC τ2 : thời gian thực trình hóa , τ2 = 45(phút) = 2700 (s) • Nhiệt lượng nhận để hóa Mvap = - = 6990,2 - 5009,5 = 1980,7 g = 1,9807 kg  Q2 = Mvap × ivap =1,9807 × 126 = 249,57 kJ ivap : hàm nhiệt nước thoát áp suất thường ta chon giá trị i = 126 kJ/kg 300C 2.3.Tổng hợp kết Bảng cân vật chất (g) 6990,2 Bảng cân lượng Nhiệt lượng nồi đun cung cấp cho trình đun nóng Qk1 (kJ) 680 3.BÀN LUẬN, NHẬN XÉT Nhâân xét nồng đôâ đo Nồng đôâ chất tan lúc sau cao nồng độ chất tan ban đầu Do trình cô đăâc lượng nước dung dịch hóa tách khỏi dung dịch, làm cho nồng đôâ chất tan tăng lên QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC Nhận xét nhiệt độ Nhiệt độ nồi đun thực giai đoạn hóa dung môi tăng lên Do nhiệt độ dung dịch sau trình gia nhiệt cao truyền qua nồi đun, nên nhiệt độ nồi đun tăng lên Nguyên nhân gây sai số tính toán cân vâât chất lượng  Sai số tính toán vâât chất - Trong trình làm thí nghiệm xay phản ứng không mong muốn oxy hóa, hay hiêân tượng phân ly tạo thành Cu bán kim loại thiết bị gia nhiêât - Sau kết thúc thí nghiêâm, nước sau ngưng tụ còn bám lại môât thiết bị ngưng tụ => Dẫn đến sai số tính nồng đôâ chất tan sau cô đăâc  Sai số lượng - Trong trình gia nhiêât, nhiêât lượng tỏa xung quanh nồi đun làm phần lượng - Trong trình dẫn nước, ống dẫn nước vào làm lạnh thiết bị ngưng tụ dài nên sẽ dẫn đến tổn hạo nhiêât đôâ  Nên khó để đo xác nhiêât độ chất tải lạnh khỏi thiết bi ngưng tụ Nhận xét số liệu thực nghiệm số liệu thực tế Khối lượng chất tan thực tế lớn so với khối lượng chất tan lý thuyết theo ( theo công thức bảo toàn [C2] x =[C1] ) − − Do sai số nồng độ chất tan sau trình cô đặc nói Do sai số thiết bị QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC ... Giúp sinh viên hiểu rõ trình thiết bị cô đặc Tính toán cân vật chất cân lượng để xác định thông số cần thiết Giúp sinh viên vận hành xác thiết bị, đo đạc thông số trình thiết bị Xác định suất hiệu... lượng chất tan lý thuyết theo ( theo công thức bảo toàn [C2] x =[C1] ) − − Do sai số nồng độ chất tan sau trình cô đặc nói Do sai số thiết bị QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC ... x 70 = 6990,2 g QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC −  Thể tích dung dich sau cô đặc : lít Khối lượng 100 ml dung dich CuSO4 cân : 100,19 g = 100,19 x 50 = 5009,5 g Khối lượng chất tan sau cô đặc : mctan = [C2]