BÁO CÁO THÍ NGHIỆM QUÁ TRÌNH – THIẾT BỊ BÀI 8 CỘT CHÊM
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (323.91 KB, 25 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT HĨA HỌC
BỘ MƠN Q TRÌNH – THIẾT BỊ
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM
Q TRÌNH – THIẾT BỊ
BÀI 8: CỘT CHÊM
GVHD:
ThS. Trần Lê Hải
Sinh viên:
Lê Minh Hiếu
MSSV:
1812163
Nhóm, lớp: L01.2
Ngày thí nghiệm: 27/09/2021
Năm học 2021-2022
MỤC LỤC
I. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM THƠ..................................................................................3
II. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM..........................................................................................3
1. Thí nghiệm cột khơ................................................................................................3
a. Các thơng số, cơng thức tính tốn.........................................................................3
b. Các trị số kết quả khi cột khơ (L=0).....................................................................5
c. Đồ thị....................................................................................................................6
2. Thí nghiệm cột ướt.................................................................................................7
a. Các thơng số, cơng thức tính tốn:........................................................................7
b. Các trị số kết quả cột ướt......................................................................................9
3. Các trị số kết quả cột lụt......................................................................................21
a. Các thông số, cơng thức tính tốn.......................................................................21
b. Bảng kết quả các giá trị cột lụt............................................................................22
4. Các kết quả, hệ thức thực nghiệm.......................................................................24
III. BÀN LUẬN..............................................................................................................25
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................25
I. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM THƠ
Bảng 1. Kết quả thí nghiệm thơ
G(%)
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Pck
L=0
5
7
7
19
27
33
50
64
78
93
L=0.2
10
13
15
25
35
45
65
87
105
140
L=0.4
10
15
16
25
54
86
126
176
245
L=0.6
13
15
25
44
77
151
192
L=0.8
5
15
28
64
117
170
Pcư
L=1
12
12
43
75
140
L=1.2
10
15
36
71
140
L=1.4
16
15
76
L=1.6
20
55
II. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
1. Thí nghiệm cột khơ
a. Các thơng số, cơng thức tính tốn
Từ kết quả thí nghiệm thơ ta có G (%) và để tính tốn số liệu:
F: diện tích cột chêm
Các thơng số cần khi tính tốn:
Nhiệt độ T (oC)
25
Khối lượng riêng của khơng khí
Độ nhớt của khơng khí
1.206
0.0000185
Khối lượng riêng của khơng khí
Độ nhớt của chất lỏng (nước)
997
0.000886
Các số liệu liên quan đến cột chêm
Cột thủy tinh
Đường kính d
0,09
m
L=1.8
23
53
Vật chêm (vòng Raschig)
Ống thép
Chiều cao H
0,805
m
Chiều cao phần chêm Z
0,42
m
Đường kính dc
0,0127
m
Bề mặt riêng a
375
m2/m3
Độ xốp
0,586
Đường kính ống thép D
0,09
Lưu lượng kế khí V = 0,286 m3/phút
Lưu lượng kế lỏng: GL = 5,805 lít/phút
-
Tính hệ số ma sát khi cột khơ fck bằng cơng thức:
Trong đó:
: là độ giảm áp của dịng khí (N/m2)
độ xốp vật chêm
Khối lượng riêng của khơng khí, kg/m3
De = 4 : Đường kính tương đương của vật chêm, m
G: vận tốc khối lượng dòng khí dựa trên đơn vị tiết diện cột, kg/m2s
Z: Chiểu cao phần chêm, m
-
Tính đường kính tương đương của vật chêm:
-
Tính chuẩn số Rec bằng cơng thức:
Trong đó µ là độ nhớt của dịng khí, kg/m.s.
b. Các trị số kết quả khi cột khô (L=0)
m
Bảng 2. Các giá trị kết quả cột khô
G, %
G, kg/m2.s
Pck, mmH2O
Pck, N/m2
Pck/Z, N.m
fck
Reck
logG
log(Pck/Z)
log(fck)
10
0.0841
5
49.05
49.05
8.2437
46.4683
-1.0752
1.6906
0.9161
20
0.1682
7
68.67
68.67
2.8853
92.9365
-0.7742
1.8368
0.4602
30
0.2523
7
68.67
68.67
1.2824
139.4048
-0.5981
1.8368
0.1080
40
0.3364
19
186.39
186.39
1.9579
185.8731
-0.4731
2.2704
0.2918
50
0.4205
27
264.87
264.87
1.7806
232.3414
-0.3762
2.4230
0.2506
60
0.5046
33
323.73
323.73
1.5114
278.8096
-0.2970
2.5102
0.1794
70
0.5887
50
490.50
490.50
1.6824
325.2779
-0.2301
2.6906
0.2259
80
0.6728
64
627.84
627.84
1.6487
371.7462
-0.1721
2.7978
0.2172
90
0.7569
78
765.18
765.18
1.5877
418.2145
-0.1209
2.8838
0.2008
100
0.8410
93
912.33
912.33
1.5333
464.6827
-0.0752
2.9602
0.1856
c.
Object 3
Hình 1. Mối liên hệ giữa logG và logPck /Z với L = 0
Đồ thị
Object 5
2. Thí nghiệm cột ướt
a. Các thơng số, cơng thức tính tốn:
Từ kết quả thí nghiệm thơ ta có G (%) và để tính tốn số liệu:
F: diện tích cột chêm
Các thơng số cần khi tính tốn:
Nhiệt độ T (oC)Hình 2. Mối liên hệ giữa fck theo 25
Reck, cột khô L = 0
Khối lượng riêng của khơng khí
1.206
Độ nhớt của khơng khí
0.0000185
Khối lượng riêng của khơng khí
997
Độ nhớt của chất lỏng (nước)
0.000886
Các số liệu liên quan đến cột chêm
Cột thủy tinh
Vật chêm (vịng Raschig)
Ống thép
Đường kính d
0,09
m
Chiều cao H
0,805
m
Chiều cao phần chêm Z
0,42
m
Đường kính dc
0,0127
m
Bề mặt riêng a
375
m2/m3
Độ xốp
0,586
Đường kính ống thép D
0,09
Lưu lượng kế khí V = 0,286 m3/phút
Lưu lượng kế lỏng: GL = 5,805 lít/phút
-
Tính hệ số ma sát khi cột khô fck bằng công thức:
Trong đó:
: là độ giảm áp của dịng khí (N/m2)
độ xốp vật chêm
Khối lượng riêng của khơng khí, kg/m3
De = 4 : Đường kính tương đương của vật chêm, m
G: vận tốc khối lượng dịng khí dựa trên đơn vị tiết diện cột, kg/m2s
Z: Chiểu cao phần chêm, m
-
Tính đường kính tương đương của vật chêm:
Trong đó µ là độ nhớt của dịng khí, kg/(m.s).
Dựa vào số liệu tính tốn từ cột khơ tương tự ta tính cột ướt
Ta có liên hệ: và :
Với : hệ số phụ thuộc vào mức độ xối tới của dòng chảy L (kg/m2s)
m
-
Tính chuẩn số Rec bằng cơng thức:
-
Lưu lượng lỏng:
b. Các trị số kết quả cột ướt
Bảng 3. Các trị số kết quả cột ướt với L=0,2
G, %
G, kg/m2.s
Pcư, mmH2O
Pcư N/m2
Pcư/Z, N.m
10
0.0841
10
98.10
98.1
20
0.1682
13
127.53
30
0.2523
15
40
0.3364
50
fcư
Recư
logG
log(Pcư/Z)
log(fcư)
2.00 16.4875
46.4683
-1.0752
1.9917
1.2172
127.53
1.86
5.3584
92.9365
-0.7742
2.1056
0.7290
147.15
147.15
2.14
2.7479
139.4048 -0.5981
2.1678
0.4390
25
245.25
245.25
1.32
2.5762
185.8731
-0.4731
2.3896
0.4110
0.4205
35
343.35
343.35
1.30
2.3082
232.3414 -0.3762
2.5357
0.3633
60
0.5046
45
441.45
441.45
1.36
2.0609
278.8096 -0.2970
2.6449
0.3141
70
0.5887
65
637.65
637.65
1.30
2.1871
325.2779 -0.2301
2.8046
0.3399
80
0.6728
87
853.47
853.47
1.36
2.2413
371.7462 -0.1721
2.9312
0.3505
90
0.7569
105
1030.05
1030.05
1.35
2.1373
418.2145 -0.1209
3.0129
0.3299
100
0.8410
140
1373.40
1373.4
1.51
2.3082
464.6827 -0.0752
3.1378
0.3633
Object 7
Hình 3. Mối liên hệ giữa G và độ giảm áp Pck/Z với L = 0,2
Object 9
Hình 4. Mối liên hệ giữa fcư theo Recư, cột ướt L = 0,2
Bảng 4. Các trị số kết quả cột ướt với L=0,4
G, %
G, kg/m2.s
Pcư, mmH2O
Pcư N/m2
Pcư/Z, N.m
10
0.0841
10.00
98.10
98.10
20
0.1682
15.00
147.15
30
0.2523
16.00
40
0.3364
50
fcư
Recư
logG
log(Pcư/Z)
log(fcư)
2.00 16.4875
46.4683
-1.0752
1.9917
1.2172
147.15
2.14
6.1828
92.9365
-0.7742
2.1678
0.7912
156.96
156.96
2.29
2.9311
139.4048 -0.5981
2.1958
0.4670
25.00
245.25
245.25
1.32
2.5762
185.8731 -0.4731
2.3896
0.4110
0.4205
54.00
529.74
529.74
2.00
3.5613
232.3414 -0.3762
2.7241
0.5516
60
0.5046
86.00
843.66
843.66
2.61
3.9387
278.8096 -0.2970
2.9262
0.5954
70
0.5887
126.00
1236.06
1236.06
2.52
4.2396
325.2779 -0.2301
3.0920
0.6273
80
0.6728
176.00
1726.56
1726.56
2.75
4.5341
371.7462 -0.1721
3.2372
0.6565
90
0.7569
245.00
2403.45
2403.45
3.14
4.9870
418.2145 -0.1209
3.3808
0.6978
Object 11
Hình 5. Mối liên hệ giữa G và độ giảm áp Pck/Z với L = 0,4
Object 13
Hình 6. Mối liên hệ giữa fcư theo Recư, cột ướt L = 0,4
Bảng 5. Các trị số kết quả cột ướt với L=0,6
G, %
G, kg/m2.s
Pcư, mmH2O
Pcư N/m2
Pcư/Z, N.m
10
0.0841
13.00
127.53
127.53
20
0.1682
15.00
147.15
30
0.2523
25.00
40
0.3364
50
fcư
Recư
logG
log(Pcư/Z)
log(fcư)
2.60 21.4337
46.4683
-1.0752
2.1056
1.3311
147.15
2.14
6.1828
92.9365
-0.7742
2.1678
0.7912
245.25
245.25
3.57
4.5799
139.4048
-0.5981
2.3896
0.6609
44.00
431.64
431.64
2.32
4.5341
185.8731
-0.4731
2.6351
0.6565
0.4205
77.00
755.37
755.37
2.85
5.0781
232.3414
-0.3762
2.8782
0.7057
60
0.5046
151.00
1481.31
1481.31
4.58
6.9156
278.8096
-0.2970
3.1706
0.8398
70
0.5887
192.00
1883.52
1883.52
3.84
6.4604
325.2779
-0.2301
3.2750
0.8103
Object 15
Hình 7. Mối liên hệ giữa G và độ giảm áp Pck/Z với L = 0,6
Object 17
Hình 8. Mối liên hệ giữa fcư theo Recư, cột ướt L = 0,6
Bảng 6. Các trị số kết quả cột ướt với L=0,8
G, %
G, kg/m2.s
Pcư, mmH2O
Pcư N/m2
Pcư/Z, N.m
fcư
Recư
logG
log(Pcư/Z)
log(fcư)
10
0.0841
5.00
49.05
49.05
1.00
8.2437
46.4683
-1.0752
1.6906
0.9161
20
0.1682
15.00
147.15
147.15
2.14
6.1828
92.9365
-0.7742
2.1678
0.7912
30
0.2523
28.00
274.68
274.68
4.00
5.1294
139.4048
-0.5981
2.4388
0.7101
40
0.3364
64.00
627.84
627.84
3.37
6.5950
185.8731
-0.4731
2.7978
0.8192
50
0.4205
117.00
1147.77
1147.77
4.33
7.7161
232.3414
-0.3762
3.0599
0.8874
60
0.5046
170.00
1667.70
1667.70
5.15
7.7858
278.8096
-0.2970
3.2221
0.8913
Object 20
Hình 9. Mối liên hệ giữa G và độ giảm áp Pck/Z với L = 0,8
Object 23
Hình 10. Mối liên hệ giữa fcư theo Recư, cột ướt L = 0,8
Bảng 7. Các trị số kết quả cột ướt với L=1,0
G,
%
G, kg/m2.s
Pcư, mmH2O
Pcư N/m2
Pcư/Z, N.m
fcư
Recư
logG
log(Pcư/Z
)
10
0.0841
12.00
117.72
117.72
2.4
0
19.785
0
46.4683
1.0752
2.0709
1.296
3
20
0.1682
12.00
117.72
117.72
1.7
1
4.9462
92.9365
0.7742
2.0709
0.694
3
30
0.2523
43.00
421.83
421.83
6.1
4
7.8774
139.404
8
0.5981
2.6251
0.896
4
40
0.3364
75.00
735.75
735.75
3.9
5
7.7285
185.873
1
0.4731
2.8667
0.888
1
50
0.4205
140.00
1373.40
1373.40
5.1
9
9.2330
232.341
4
0.3762
3.1378
0.965
3
log(fcư
)
Object 25
Hình 11. Mối liên hệ giữa G và độ giảm áp Pck/Z với L = 1,0
Object 27
Hình 12. Mối liên hệ giữa fcư theo Recư, cột ướt L = 1,0
Bảng 8. Các trị số kết quả cột ướt với L=1,2
G,
%
G,
kg/m2.s
Pcư,
mmH2O
Pcư
N/m2
Pcư/Z,
N.m
fcư
Recư
10
0.0841
10.00
98.10
98.10
2.0
0
16.487
5
46.4683
20
0.1682
15.00
147.15
147.15
2.1
4
6.1828
92.9365
30
0.2523
36.00
353.16
353.16
5.1
4
6.5950
139.404
8
40
0.3364
71.00
696.51
696.51
3.7
4
7.3163
185.873
1
50
0.4205
140.00
1373.40
1373.40
5.1
9
9.2330
232.341
4
logG
1.075
2
0.774
2
0.598
1
0.473
1
0.376
2
Object 30
Hình 13. Mối liên hệ giữa G và độ giảm áp Pck/Z với L = 1,2
log(Pcư/Z
)
log(fcư)
1.9917
1.217
2
2.1678
0.791
2
2.5480
0.819
2
2.8429
0.864
3
3.1378
0.965
3
Object 32
Hình 14. Mối liên hệ giữa fcư theo Recư, cột ướt L = 1,2
Bảng 9. Các trị số kết quả cột ướt với L=1,4
G, %
G, kg/m2.s
Pcư, mmH2O
Pcư N/m2
Pcư/Z, N.m
fcư
Recư
logG
log(Pcư/Z)
log(fcư)
10
0.0841
16.00
156.96
156.96
3.20
26.3800
46.4683
-1.0752
2.1958
1.4213
20
0.1682
15.00
147.15
147.15
2.14
6.1828
92.9365
-0.7742
2.1678
0.7912
30
0.2523
76.00
745.56
745.56
10.86 13.9228
139.4048
-0.5981
2.8725
1.1437
Object 34
Hình 14. Mối liên hệ giữa G và độ giảm áp Pck/Z với L = 1,4
Object 36
Bảng 10. Các trị số kết quả cột ướt với L=1,6
G, %
G, kg/m2.s
Pcư, mmH2O
Pcư N/m2
Pcư/Z, N.m
10
0.0841
20.00
196.20
196.20
20
0.1682
55.00
539.55
539.55
fcư
Recư
logG
log(Pcư/Z)
log(fcư)
4.00 32.9750 46.4683
-1.0752
2.2927
1.5182
7.86 22.6703 92.9365
-0.7742
2.7320
1.3555
Hình 16. Mối liên hệ giữa fcư theo Recư, cột ướt L = 1,4
Object 38
Hình 17. Mối liên hệ giữa G và độ giảm áp Pck/Z với L = 1,6
Object 40
Bảng 11. Các trị số kết quả cột ướt với L=1,8
G, %
G, kg/m2.s
Pcư, mmH2O
Pcư N/m2
Pcư/Z, N.m
10
0.0841
23.00
225.63
225.63
4.60
20
0.1682
53.00
519.93
519.93
7.57
fcư
37.921
2
21.845
9
Recư
46.4683
92.9365
Hình 18. Mối liên hệ giữa fcư theo Recư, cột ướt L = 1,6
logG
1.0752
0.7742
log(Pcư/Z)
log(fcư)
2.3534
1.5789
2.7159
1.3394
Object 42
Hình 19. Mối liên hệ giữa G và độ giảm áp Pck/Z với L = 1,8
Object 44
3. Các trị số kết quả cột lụt
a. Các thơng số, cơng thức tính tốn
Trong đó:
hệ số ma sát cột khơ
Hình 20. Mối liên hệ giữa fcư theo Recư, cột ướt L = 1,8
vận tốc của khí (m/s)
: độ nhớt tương đối của lỏng (kg/ms)
Trong đó:
L: lưu lượng lỏng (GPM/phút)
: Khối lượng riêng của dòng lỏng (kg/m3)
F: Tiết diện cột chêm (m2)
b. Bảng kết quả các giá trị cột lụt
Bảng 3. Kết quả các trị số cột lụt
L
G* (%)
L (kg/s)
L/G*
G* (Kg/m2s)
V (m/s)
1
2
log1
log2
0.4
90
0.0251
0.0331
0.7569
0.6747
0.0785
0.0011
-1.1049
-2.9533
0.6
70
0.0376
0.0639
0.5887
0.5248
0.0503
0.0021
-1.2980
-2.6681
0.8
60
0.0502
0.0994
0.5046
0.4498
0.0332
0.0033
-1.4785
-2.4762
1
50
0.0627
0.1491
0.4205
0.3748
0.0272
0.0050
-1.5656
-2.3001
1.2
50
0.0753
0.1789
0.4205
0.3748
0.0272
0.0060
-1.5656
-2.2209
1.4
30
0.0878
0.3480
0.2523
0.2249
0.0070
0.0117
-2.1519
-1.9321
1.6
20
0.1003
0.5965
0.1682
0.1499
0.0070
0.0200
-2.1519
-1.6980
1.8
20
0.1129
0.6711
0.1682
0.1499
0.0070
0.0225
-2.1519
-1.6469
Đồ thị
Object 46
Hình 21. Giản đồ lụt của cột log theo log
Object 48
Hình 22. theo L
4. Các kết quả, hệ thức thực nghiệm
Mối liên hệ
Kết quả thực nghiệm
Pck/Z theo logG, cột khô
y = -327.49x6 - 952x5 - 1036.1x4 - 533.55x3 - 134.87x2 - 13.661x + 2.4882
Pcư/Z theo G, với L = 0,2 GPM
y = 69.866e3.6234x
Pcư/Z theo G, với L = 0,4 GPM
y = 56.734e5.0622x
Pcư/Z theo G, với L = 0,6 GPM
y = 63.501e5.8691x
Pcư/Z theo G, với L = 0,8 GPM
y = 31.158e8.3641x
Pcư/Z theo G, với L = 1,0 GPM
y = 47.352e8.0211x
Pcư/Z theo G, với L = 1,2 GPM
y = 44.402e8.1242x
Pcư/Z theo G, với L = 1,4 GPM
y = 54.365e9.2633x
Pcư/Z theo G, với L = 1,6 GPM
y = 0.1676e0.0412x
Pcư/Z theo G, với L = 1,8GPM
y = 0.1677e0.0356x
fck theo Rek, cột khô
y = -7E-15x6 + 1E-11x5 - 5E-09x4 + 9E-07x3 - 4E-06x2 - 0.0187x + 1.7293
fcư theo Rec, với L = 0,2 GPM
y = 5E-16x6 - 1E-12x5 + 1E-09x4 - 6E-07x3 + 0.0002x2 - 0.0289x + 2.2219
fcư theo Rec, với L = 0,4 GPM
y = -3E-14x6 + 4E-11x5 - 2E-08x4 + 6E-06x3 - 0.0008x2 + 0.0407x + 0.5969
fcư theo Rec, với L = 0,6 GPM
y = -4E-14x6 + 3E-11x5 - 1E-08x4 + 7E-07x3 + 0.0002x2 - 0.0362x + 2.6068
fcư theo Rec, với L = 0,8 GPM
y = 2E-11x5 - 2E-08x4 + 6E-06x3 - 0.0008x2 + 0.0474x - 0.0248
fcư theo Rec, với L = 1,0 GPM
y = 1E-08x4 - 7E-06x3 + 0.0015x2 - 0.1377x + 5.0276
fcư theo Rec, với L = 1,2 GPM
y = 4E-09x4 - 3E-06x3 + 0.0006x2 - 0.0624x + 3.0099
fcư theo Rec, với L = 1,4 GPM
y = 0.0002x2 - 0.0453x + 3.034
fcư theo Rec, với L = 1,6 GPM
y = 2.0374x - 1.7377
fcư theo Rec, với L = 1,8 GPM
y = 2.0405x - 1.8824
theo L tại G = 10%
y = 0.5959x
theo L tại G = 20%
y = -3.7871x2 + 2.4124x
theo L tại G = 30%
y = 13.528x6 - 42.579x5 + 47.841x4 - 21.558x3 + 1.3943x2 + 1.6088x + 1E-09
theo L tại G = 40%
y = 16.831x6 - 72.035x5 + 114.56x4 - 81.068x3 + 22.799x2 - 0.8131x + 0.0049
III. BÀN LUẬN
1) Nhận xét kết quả thí nghiệm thơ
2) Ảnh hưởng của G lên độ giảm áp khi cột khơ và khi cột ướt
3) Mục đích và cách sử dụng giản đồ f theo Re
4) Sự liên hệ giữa các đối tượng khảo sát có theo dự đốn hay khơng? Nếu khơng giải
thích lý do.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Giáo trình Truyền Khối, GS.TSKH Nguyễn Bin, Đại học Bách Khoa Hà Nội
[2] Truyền Khối, Vũ Bá Minh, Đại học Bách Khoa TpHCM
