phúc trình cơ học lưu chất

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

PHÚC TRÌNH THỰC TẬP
KỸ THUẬT THỰC PHẨM
(CƠ HỌC LƯU CHẤT VÀ VẬT LIỆU RỜI)
Họ và tên: Trần Thị Tú Nhi
MSSV: B2007826
Số thứ tự 55, nhóm 3
Ngày thực tập: thứ 7, ngày 07/05/2022
Cần Thơ, 16/05/2022
BÀI 1: XÁC ĐỊNH
ĐỘ RỖNG KHỐI HẠT

Trần Thị Tú Nhi B2007826

2


I.

Mục đích thí nghiệm

- Biết cách tính độ rỗng hoặc thể tích của phân rỗng có thể sử dụng trong tính tốn
các q trình bảo quản, hơ hấp rau quả.
- Biết cách vận dụng phương trình trạng thái khí lý tưởng trong việc đo đạc độ rỗng
của khối hạt cũng như thể tích vật liệu góp phần cho việc tính tốn các thơng tin
liên quan đến thể tích vật liệu (tốc độ, hơ hấp,…).
II.

Thí nghiệm

1. Mơ tả thí nghiệm
a. Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm
-

Hai bình kim loại có thể tích bằng nhau.
Ba van điều khiển.
Ống bơm.
Một đồng hồ đo áp suất.
Mẫu vật: hạt lúa, hạt gạo, hạt đậu nành.

b. Các bước thực hiện
Hệ thống đo đạc độ rỗng khối hạt:
P
Van 1

Van 2

Van 3
Air out

Air in

Bình 1

Bình 2
(chứa mẫu vật)

Thí nghiệm được thiết kế như hình trên:

Gồm 2 bình có thể tích giống nhau.
Trần Thị Tú Nhi B2007826

2


Bình 1 rỗng có nối với hệ thống đo áp suất và máy nén.
Bình 2 chứa vật liệu cần xác định độ rỗng, thơng với bình 1 qua van 2 và thơng bên
ngồi mơi trường qua van 3.
Đầu tiên cho vật liệu vào đầy bình 2, bình 1 rỗng. Để cho kết quả được chính xác hơn
thì trước khi đo thì ta phải xả hết khí ra ngồi, sau đó mở van 1, khóa van 2 và van 3.
Dùng ống bơm bơm lên đến áp suất cần đạt được, khóa van 1, đợi đến khi áp suất ổn
định thì ghi nhận áp suất P1. Sau đó khóa van 1 mở van 2, đợi đến khi áp suất ổn định
thì ghi nhận áp suất P2, mở van 3 để cho khí đi hết ra ngoài. Thực hiện 3 lần để lấy kết
quả.
2. Kết quả thí nghiệm
Áp suất P1 và P2 ghi nhận ở trạng thái 1 và 2 được sử dụng trong tính tốn độ rỗng
khối vật liệu.
Gọi

V1 là thể tích bình (2 bình giống nhau, bỏ qua thể tích ống dẫn).
V2 thể tích phần rỗng của vật liệu chứa trong bình 2.

Tỉ số được định nghĩa là độ rỗng của khối hạt (tỉ số phần khơng khí so với tổng thể
tích khối hạt).
Phương trình trạng thái lý tưởng với trường hợp đẳng nhiệt:
P1V1 – P2V1 = P2V2 (1)
Từ (1) ta tính được độ rỗng được tính theo:

Số liệu thí nghiệm:

Trần Thị Tú Nhi B2007826

2


3. Nhận xét
-

-

Theo như kết quả thí nghiệm trên, ta có thể thấy độ rỗng của hạt lúa là lớn nhất,
tiếp đến là đậu nành và sau cùng là hạt gạo.
Những hạt có vỏ xù xì, kích thước dài, tỉ trọng nhỏ thì độ rỗng lớn ví dụ như hạt
gạo, ngược lại những hạt có vỏ nhẳn, trịn, tỉ trọng lớn thì độ rỗng nhỏ như hạt
đậu nành.
Đối với việc bảo quản thì độ rỗng của hạt rất quan trọng, nếu khối hạt có độ
rỗng lớn thì khơng khí sẽ dễ dàng lưu thơng, do đó các q trình đối lưu của
khơng khí, truyền và dẫn nhiệt, ẩm trong khối hạt được tiến hành thuận lợi. Đặc
biệt độ rỗng rất quan trọng đối với hạt giống, vì nếu độ rỗng nhỏ sẽ làm hạt hơ
hấp yếm khí, làm giảm độ nảy mầm hạt.

BÀI 2: XÁC ĐỊNH TỔN THẤT NĂNG LƯỢNG KHI
CHẤT LỎNG CHẢY TRONG ỐNG
Trần Thị Tú Nhi B2007826

2


I.

Mục đích thí nghiệm

- Biết cách tính tổn thất năng lượng cho một hệ thống ống dẫn.
- Ảnh hưởng của lưu lượng đến tổn thất năng lượng khi lưu chất chảy trong hệ
thống thí nghiệm.
- Sự khác biệt giữa tính toán lý thuyết và thực tế trong một hệ thống vận chuyển
lưu chất.
II.

Thí nghiệm

1. Mơ tả thí nghiệm
a. Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm
- Một hệ thống vận chuyển chất lỏng theo sơ đồ.
- Bơm vận chuyển chất lỏng qua ống có kích thước khác nhau, có bố trí các đo,
đột thu,…
- Các đồng hồ áp suất và hệ thống đo đạc chênh lệch áp suất được sử dụng trong
việc đo đạc nhằm tính tốn tổn thất áp lực trong q trình thực hiện thí nghiệm
b. Tiến hành thí nghiệm

Các bước thực hiện:
 Mở bơm nước điều chỉnh lưu lượng thích hợp cho thí nghiệm.
+ Lúc đầu, mở van nhẹ, đợi cho lưu lượng kế ổn định trong 5 phút và
đọc chỉ số lưu lượng (Q1) trên lưu lượng kế (L/min)
Trần Thị Tú Nhi B2007826

2



+ Sau đó, điều chỉnh van tăng từ từ nhỏ lại và đọc chỉ số lưu lượng lúc
sau (Q2, Q3, Q4, Q5).
Sau khi hệ thống chạy ổn định 5 phút tiến hành đọc dữ liệu từ các áp kế
với P1 là áp suất lớn, P2 là áp suất nhỏ.

Thực hiện lần lượt với 4 mức lưu lượng khác nhau
2. Kết quả thí nghiệm
- Phương trình Becnouli cho thống vận chuyển lưu chất được tính theo cơng
thức (tính theo m cột chất lỏng).

Với
- P1,2: áp suất tại 2 điểm 1 và 2 (Pa).
- U1,2: vận tốc chảy trong ống tại hai điểm 1 và 2 (m/s).
- W: năng lượng cần thiết cung cấp cho hệ thống (m).
- h1,2: chiều cao cột áp tại hai điểm 1 và 2 (m).
- : Tổn thất năng lượng (m).
Số liệu thí nghiệm:

-

Nhiệt độ trong ống dẫn là 30oC, sử dụng bảng thông số vật lý của nước trên
đường bão hòa tra được:

Trần Thị Tú Nhi B2007826

2

-

-

-

Đường kính ống dẫn 1 và 2: D = 2,5cm = 0,025m.
Chiều dài ống dẫn: L = 1,2m.
Tra bảng độ nhám thành ống ta được: 0,03mm = 3.10-5m.
Tính tốn tổn thất năng lượng thơng qua việc tính tốn tổn thất do ma sát và tổn
thất cục bộ trên 2 đoạn ống dẫn. So sánh kết quả thực tế và ghi nhận tương ứng
với 4 mức năng lượng.
Vận tốc chất lỏng chảy trong ống: U =
Tính chuẩn số Reynold: Re =
Với độ nhám của thành ống dẫn tính độ nhám tương đối = =1,2.10-3
Tra giản đồ Moody tìm hệ số ma sát f hoặc tính theo phương trình Cole Brook
nếu Re >2000: = -4log(+).
Có thể sử dụng phương pháp chiều dài tương đương để tính tốn tổn thất cục
bộ và do ma sát theo phương trình
Với Ltđ = chiều dài + chiều dài do tổn thất (Lcb). D = 0,025m.
Đột thu = 20 => Lcb = 20 x 0,025 = 0,5 (m).
Đột mở: = 40 => Lcb = 40 x 0,025 = 1 (m).
Co 900 = 30 => Lcb = 30 x 0,025 = 0,75 (m).
=> Lcb = 0,5+1+0,75 = 2,25 (m).
 Ltd = 2,25 + 1,2 = 3,45 (m).

Kết quả tính tốn:

Trần Thị Tú Nhi B2007826

2


3. Nhận xét
- Theo thí nghiệm, ta có thể thấy lưu lượng ảnh hưởng đến tổn thất năng lượng. Khi
thay đổi lưu lượng thì tổn thất năng lượng cũng thay đổi theo, lưu lượng càng lớn thì
tổn thất năng lượng càng lớn.
- Tổn thất năng lượng theo thực tế lớn hơn lý thuyết.
- Tổn thất theo như thí nghiệm thì do ma sát thành ống dẫn gây ra, tổn thất có thể phụ
thuộc vào đặc tính chất lỏng, độ nhám ống dẫn, chế độ chảy trong ống dẫn.
- Khi chất lỏng chảy trong ống, tổn thất năng lượng luôn xảy ra do cách bố trí thí
nghiệm ống dẫn chất lỏng làm bằng nguyên liệu sắt để tạo sự gồ ghề, sét, nhám tạo sự
va chạm với nước tăng lưu lượng chảy rối của nước làm tăng tổn thất năng lượng.

BÀI 3: XÁC ĐỊNH ĐỘ NHỚT DUNG DỊCH BẰNG
NHỚT KẾ MAO QUẢN
I.

Mục đích

- Biết cách xác định độ nhớt bằng dung dịch buret.
- Dựa vào phương trình tính tốn độ nhớt bằng nhớt kế mao quản, với dung dịch
biết trước độ nhớt và khối lượng riêng có thể tính bằng số dụng cụ K.

- Từ thông tin K là cơ sở tính tốn độ nhớt của dung dịch biết trước khối lượng
riêng thời gian chảy hết lượng chất lỏng chứa trong buret.
II.

Thí nghiệm

1. Mơ tả thí nghiệm
Trần Thị Tú Nhi B2007826

2


a. Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm
- Buret.
- Cân điện tử.
- Bình định mức 50ml.
- Chiết quang kế.
- Nhiệt kế.
- Cốc thủy tinh
b. Tiến hành thí nghiệm
- Cho nước biết trước khối lượng riêng và độ nhớt (tra bảng tại nhiệt độ xác định)
vào nhớt kế mao quản. Tính thời gian chảy hết nước cất. Từ thông tin độ nhớt, khối
lượng riêng và thời gian chảy tính tốn hằng số dụng cụ K.
- Cho dung dịch đường cần xác định độ nhớt vào buret và xác định thời gian chảy
hết dung dịch, xác định khối lượng riêng dung dịch cần xác định và hằng số dụng
cụ K. Từ đây ta sẽ xác định được độ nhớt của dung dịch.
2. Kết quả thí nghiệm
- Nhiệt độ nước đo được: 29,7oC. Tra các thông số vật lý của nước ta xác định:
; = 806,934*10-6 (Pa.s).
- Thời gian để nước chảy hết nhớt kế mao quản: 9,99 (s).
- Hằng số dụng cụ K: suy ra K = = = 8,11*10-8
Số liệu thí nghiệm:
TT

Mẫu

1
2
3
4

Nước
Dung dịch đường 20%
Dung dịch đường 40%
Dung dịch đường 60%

Trần Thị Tú Nhi B2007826

Khối
lượng
riêng
995,77
1086
1210
1245

Thời
gian
chảy(s)
99,99
10,22
11,285
13,725

Độ nhớt

Hằng số K

806,934*10-6
9*10-4
1,107*10-3
1,38*10-3

8,11*10-8

2


3. Nhận xét
-

-

Từ kết quả thí nghiệm trên, có thể thấy được nồng độ khác nhau thì thời gian để
dung dịch đường chảy hết khỏi nhớt kế mao quản cũng khác nhau.
Đối với chất lỏng phi Newton, độ nhớt của các chất là khác nhau, nó cịn phụ
thuộc rất nhiều vào nhiệt độ. Khi nhiệt độ thay đổi thì độ nhớt cũng thay đổi.
Các chất lỏng khác nhau sẽ chảy với tốc độ rất khác nhau với cùng một lực tác
dụng, Nồng độ càng lớn thì độ nhớt càng cao do độ ma sát giữa các lớp chất
lỏng lớn.
Độ nhớt ảnh hưởng rất nhiều đến sự vận chuyển của lưu chất.

Vì vậy ta có thể thấy rằng nước có độ nhớt thấp nên thời gian vận chuyển lưu chất
ngắn, còn dung dịch đường có độ nhớt càng cao thì thời gian vận chuyển càng lâu.

BÀI 4: ẢNH HƯỞNG CỦA VẬT LIỆU ĐẾN GĨC

NGHIÊN TỰ NHIÊN CỦA KHỐI HẠT
I.

Mục đích
- Cho thấy sự thay đổi góc nghiêng tự nhiên (do ma sát giữa hạt và hạt) khi độ
ẩm vật liệu thay đổi.
- Góc nghiêng tự nhiên được định nghĩa là góc hợp bởi đường sinh và mặt
phẳng khi trải lớp vật liệu rời trên một mặt phẳng.
- Ma sát giữa hạt và hạt do thay đổi trạng thái bề mặt hình thành góc nghiêng tự
nhiên có ảnh hưởng đến việc thiết kế kho và các hệ thống vận chuyển. Việc xác
định góc nghiêng tự nhiên giúp tính tốn các hệ thống bảo quản và vận chuyển
hiệu quả.

II.

Thí nghiệm

1. Mơ tả thí nghiệm
a. Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm
- Thùng chứa hình chữ nhật.
- Thước đo góc.
Trần Thị Tú Nhi B2007826

2


- Các loại vật liệu.
- Mẫu vật: lúa, gạo, đậu nành.
b. Tiến hành thí nghiệm
- Cho vật liệu chuẩn bị với các độ ẩm khác nhau lần lượt vào thùng chứa 1, mở đáy

cho vật liệu chảy 2. Dùng thước để đo góc tự nhiên.
1

2
Góc nghiên tư
nhiên

Mở

2. Kết quả thí nghiệm

Trần Thị Tú Nhi B2007826

2


3. Nhận xét
- Theo thí nghiệm trên, ta có thể thấy rằng góc nghiên tự nhiên của hạt lúa là lớn
nhất và của hạt đậu nành là nhỏ nhất. Vì vậy, góc nghiên phụ thuộc rất nhiều
vào hình dáng, kích thước và độ nhám của vật liệu.
- Hình dạng dài, kích thước của hạt lúa lớn hơn hạt gạo, gạo có bề mặt nhẵn hơn
lúa, lúa có độ nhám cao hơn gạo nên góc nghiên tự nhiên của lúa lớn hơn góc
nghiên tự nhiên của gạo.

Trần Thị Tú Nhi B2007826

2