thí nghiệm cột chêm trong hóa học

I. TRÍCH YẾU: 1
1.1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM: 1
1.2. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM: 1
1.3. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM: 1
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT: 2
2.1. ĐỘ GIẢM ÁP CỦA DÒNG KHÍ: 2
2.2. HỆ SỐ F
CK
THEO RE
C
KHI CỘT KHO : 3
2.3. ĐỘ GIẢM AP P
CƯ
KHI CỘT ƯỚT : 4
2.4. ĐIỂM LỤT CỦA CỘT CHEM : 5
III. DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM: 6
3.1. SƠ ĐỒ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM: 6
3.2. CÁC SỐ LIỆU LIÊN QUAN ĐẾN CỘT CHÊM: 8
3.3. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM: 8
IV. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM: 9
4.1. BẢNG SỐ LIỆU TÍNH TOÁN: 9
4.2. ĐỒ THỊ: 15
4.2.1. ĐỒ THỊ LOG(

P
CK
/Z) THEO LOG(G): 15
4.2.2. ĐỒ THỊ LOG(F
CK
), LOG(F
CƯ

) THEO LOG(RE
C
): 16
4.2.3. ĐỒ THỊ LOG(

) THEO L: 16
4.2.4. ĐỒ THỊ NGẬP LỤT: 17
V. BÀN LUẬN: 18
5.1. ẢNH HƯỞNG CỦA G LÊN ĐỘ GIẢM ÁP KHI CỘT KHÔ VÀ CỘT ƯỚT: 18
5.2. MỤC ĐÍCH VÀ CÁCH SỬ DỤNG GIẢN ĐỒ F THEO RE: 19
5.3. SỰ LIÊN HỆ GIỮA CÁC ĐỐI TƯỢNG KHẢO SÁT CÓ THEO DỰ ĐOÁN KHÔNG? NẾU KHÔNG HÃY
GIẢI THÍCH LÝ DO. 19
VI. PHỤ LỤC: 20
6.1. CHUYỂN ĐỔI LƯU LƯỢNG: 20
6.2. TÍNH F
CK
BẰNG CÔNG THỨC: 20
2

6.3. TÍNH F
CƯ
BẰNG CÔNG THỨC: 21
6.4. ĐỔI ĐƠN VỊ ĐO ÁP SUẤT: 21
6.5. TÍNH RE
CK
BẰNG CÔNG THỨC: 21
6.6. TÍNH ĐIỂM LỤT CỦA CỘT CHÊM: 21
VII. TÀI LIỆU THAM KHẢO: 22

1

I. TRÍCH YẾU:
1.1. Mục đích thí nghiệm:
- Khảo sát đặc tính động lực học lưu chất và khả năng hoạt động của cột chêm bằng cách xác
định:
o Ảnh hưởng của vận tốc dòng khí và lỏng lên tổn thất áp suất (độ giảm áp) khi đi qua
cột.
o Sự biến đổi của hệ số ma sát cột khô f
ck

theo chuẩn số Reynolds (Re) của dòng khí
và suy ra các hệ thức thực nghiệm.
o Sự biến đổi của thừa số  liên hệ giữa độ giảm áp của dòng khí qua cột khô và qua
cột ướt theo vận tốc dòng lỏng.
o Giản đồ giới hạn khả năng hoạt động của cột (giản đồ ngập lụt và gia trọng).
1.2. Phương pháp thí nghiệm:
Cho dòng khí với các lưu lượng khác nhau qua cột có chứa các vật chêm bằng sứ. Lần lượt
khảo sát độ giảm áp khi chỉ có dòng khí chuyển động qua cột (cột khô) và khi có dòng khí chuyển
động qua cột kết hợp với dòng lỏng chảy từ trên xuống với lưu lượng khác nhau (cột ướt).
1.3. Kết quả thí nghiệm:
G(%)
L=0
L=0,2
L=0,4
L=0,6
L=0,8
L=1,0
L=1,2
L=1,4
L=1,6
10
2
2
2
3
2
3
5
4
9

20
7
8
8
9
9
9
13
18
24
30
12
13
16
19
18
22
34
37
56
40
18
20
26
41
36
40
70
102
160

50
28
32
39
63
58
89
142


60
38
47
57
96
100
167



70
48
64
100
150
200

80
62
88
138
335





90
76
109
225






100
94
155

BẢNG 1 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
2

II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT:
2.1. Độ giảm áp của dòng khí:
- Độ giảm áp P
ck
của dòng khí qua cột phụ thuộc vào vận tốc khối lượng G của dòng khí
qua cột khô (không có dòng chảy ngược chiều). Khi dòng khí chuyển động trong các khoảng
trống giữa các vật chêm tăng dần vận tốc thì độ giảm áp cũng tăng theo. Sự gia tăng này
theo lũy thừa từ 1,8 đến 2,0 của vận tốc dòng khí.
P
ck
= G
n
Với n = 1,8 – 2,0. (1)
- Khi có dòng lỏng chảy ngược chiều, các khoảng trống giữa những vật chêm bị thu hẹp lại.
Dòng khí do đó di chuyển khó khăn hơn vì một phần thể tích tự do giữa các vật chêm bị
lượng chất lỏng chiếm cứ. Khi tăng vận tốc dòng khí lên, ảnh hưởng cản trở của dòng lỏng
tăng lên đều đặn cho đến một trí số tới hạn của vận tốc khí, lúc đó độ giảm áp của dòng khí
tăng vọt lên. Điểm ứng với trị số tới hạn của vận tốc khí này được gọi là điểm gia trọng.
Nếu tiếp tục tăng vận tốc dòng khí quá trị số tới hạn này, ảnh hưởng cản trở hỗ tương giữa
dòng lỏng và dòng khí rất lớn, P
c
tăng mau chóng không theo phương trình (1) nữa. Dòng
lỏng lúc này chảy xuống cũng khó khăn, cột chêm ở điểm lụt.
- Đường biểu diễn log(P
c
/Z) (độ giảm áp suất của dòng khí qua một đơn vị chiều cao của
phần chêm trong cột) dự kiến như trình bày trên hình 1.

HÌNH 1 ẢNH HƯỞNG CỦA G VÀ L ĐỐI VỚI ĐỘ
GIẢM ÁP CỘT KHÔ P
C

3


2.2. Hệ số f
ck
theo Re
c
khi cột khô :
- Chilton và Colburn đề nghị một hệ thức liên hệ giữa độ giảm áp của dòng khí qua cột chêm
khô với vận tốc khối lượng của dòng khí qua cột.
wh
hg
ckck
D
ZG
fP 


2
2
, N/m
2

Z : chiều cao phần chêm, m.
G : vận tốc khối lượng dòng khí dựa trên một đơn vị tiết diện cột, kg/s.m
2
.
D
h
: kích thước đặc trưng của vật chêm, m.

g
: khối lượng riêng của pha khí, kg/m
3
.

h
: hệ số điều chỉnh dùng cho vật chêm rỗng.

w
: hệ số hiệu chỉnh ảnh hưởng của thành cột lên độ xốp của cột chêm.
- Sherwood tổng hợp kết quả của một số nghiên cứu và đưa ra trị số sau cho vòng sứ Raschig:

h
= 0,35

w

= 1
- Tuy nhiên, Zhavoronkov đề nghị một hệ thức khác chính xác hơn vì đã đưa được trị số độ
xốp của cột chêm vào hệ thức:
eG
ck
ck
D
ZGf
P

2
2
2

; N/m
2

Với:
 : độ xốp của vật chêm.

:
a
D
e

4

đường kính tương đương của vật chêm, m.
a : diện tích bề mặt riêng của vật chêm, m
2

/m
3
.
4

- Hệ số ma sát f
ck
là hàm số theo chuẩn số vô thứ nguyên Re
c
, với Re
c
được tính theo công
thức sau:
 a
G
GD
e
c
4
Re

 : độ nhớt của dòng khí, kg/ms.
- Zhavoronkov đã xác định được khi dòng khí chuyển từ chế độ chảy tầng sang chế độ chảy
rối ứng với trị số Re
c
= 50. Trong vùng chảy rối, 50 < Re
c
< 7000 với cột chêm ngẫu nhiên.
Ta được:
20

83
,
Re
,
c
ck
f


- Tuy nhiên, các hệ thức tổng quát trên không được chính xác lắm vì không xem xét được
toàn bộ ảnh hưởng của hình dạng vật chêm.
2.3. Độ giảm áp

P
cư
khi cột ướt :
- Sự liên hệ giữa độ giảm áp cột khô P
ck
và cột ướt P
cư
có thể biểu diễn như sau:
P
cư
= P
ck

- Do đó có thể dự kiến f
cư
= f
ck

Với : hệ số phụ thuộc vào mức độ xối tưới của dòng lỏng L, kg/m
2
s/
- Leva đề nghị ảnh hưởng của L lên  như sau:
 = 10

L
hay log = L
- Giá trị  tùy thuộc vào loại, kích thước, cách thức sắp xếp vật chêm (xếp ngẫu nhiên hay
theo thứ tự) và độ lớn của lưu lượng dòng lỏng L. Thí dụ với vật chêm là vòng sứ Raschig
12,7mm, chêm ngẫu nhiên, độ xốp  = 0,586; giá trị của L từ 0,39 đến 11,7 kg/m
2
s và cột
hoạt động trong vùng dưới điểm gia trọng.
 = 0,084
- Một số tài liệu còn biểu diễn sự phụ thuộc giữa tỉ số
ck
cö
p
p


với hệ số xối tưới như sau:
5

3
2
2
751

3


g
q
F
G
A
L
L
L









Re
,

- Khi A< 0,3 cho vật chêm bằng sứ có d < 30mm, ta có:
L
L
L
ck
cö
Fa

G
A
p
p

4
1
1
3





Re
)(

2.4. Điểm lụt của cột chêm :
- Khi cột chêm bị ngập lụt, chất lỏng chiếm toàn bộ khoảng trống trong phần chêm, các dòng
chảy bị xáo trộn mãnh liệt, hiện tượng này rất bất lợi cho sự hoạt động của cột chêm. Gọi
giá trị của G
L
tương ứng với trạng thái này là G
L
*.

1


2

Hình 2: Giản đồ lụt của cột chêm
- Zhavoronkov kết luận rằng trạng thái ngập lụt xảy ra khi hai nhóm số sau có sự liên hệ nhất
định với nhau cho mỗi cột.
6

20
2
3
1
2
,
tñ
L
Gck
g
v
af













và
L
G
G
L



2

Với f
ck
: hệ số ma sát cột khô.
v : vận tốc dài của dòng khí ngay trước khi vào cột, m/s.

tđ
: độ nhớt tương đối của chất lỏng so với nước,
,
nöôùc
l
tñ





nếu chất lỏng
là nước thì 
tđ
= 1.
- Do đó sự liên hệ 
1
, 
2
trên giản đồ log
1
- log
2
sẽ xác định một giản đồ lụt của cột
chêm, phần giới hạn hoạt động của cột chêm dưới đường này.
III. DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ
NGHIỆM:
3.1. Sơ đồ thiết bị thí nghiệm:

7


HÌNH 3 SƠ ĐỒ THIẾT BỊ CỘT CHÊM
8


- Thiết bị thí nghiệm gồm có:

o Cột thủy tinh, bên trong là các vòng sứ Raschig xếp chêm ngẫu nhiên.
o Hệ thống cấp khí gồm có:
 Bơm (quạt) thổi khí B
K
.
 Ống dẫn khí.
 Áp kế sai biệt chữ U.
 Lưu lượng kế khí F có độ chia từ 10 đến 100%.
o Hệ thống cấp nước gồm:
 Thùng chứa nước bằng nhựa N.
 Bơm chất lỏng BL.
 Lưu lượng kế lỏng Fl có độ chia từ 0 dến 2,4.
3.2. Các số liệu liên quan đến cột chêm:
- Cột thủy tinh:
o Đường kính d = 0,09 m.
o Chiều cao H = 0,805 m.
o Chiều cao phần chêm Z = 0,42 m.
- Vật chêm xếp ngẫu nhiên, vòng Raschig đường kính 12,7mm, bề mặt riêng a = 370 – 380
m
2
/m
3
, độ xốp  = 0,586.
- Đường kính ống thép ở đáy cột D = 0,09m.
3.3. Phương pháp thí nghiệm:
- Khóa lại tất cả van lỏng (từ 1 đến 4).
- Mở van 5 và khóa van 6.
- Cho quạt chạy trong 5 phút để thổi hết ẩm trong cột. Tắt quạt.
- Mở van 1 và 2, sau đó cho bơm chạy.
- Mở van 3 và từ từ khóa van 1 để điều chỉnh mức lỏng ở đáy cột ngang bằng với ống định

mức g. Tắt bơm và khóa van 3.
- Đo độ giảm áp của cột khô:
9

o Khóa tất cả các van lỏng lại. Mở van 6 còn van 5 vẫn đóng. Cho quạt chạy rồi từ từ
mở van 5 để chỉnh lưu lượng khí vào cột.
o Ứng với mỗi giá trị lưu lượng khí đã chọn ta đọc Pck trên áp kế U theo mmH2O.
Đo xong tắt quạt, nghỉ 5 phút.
- Đo độ giảm áp khi cột ướt:
o Mở quạt và điều chỉnh lưu lượng khí qua cột khoảng 15 – 20%.
o Mở van 1 và cho bơm chạy. Dùng van VL tại lưu lượng kế để chỉnh lưu lượng lỏng
(lưu lượng kế lỏng có vạch chia 0,1; 0,2; …;1,6). Nếu VL đã mở tối đa mà phao vẫn
không lên thì dùng van 1 để tăng lượng lỏng.
o Ứng với lưu lượng lỏng đã chọn (ví dụ: 0,1; 0,2…) cố định, ta chỉnh lưu lượng khí
và đọc độ giảm áp Pcư giống như Pck trước đó. Chú ý là tăng lượng khí đến
điểm lụt thì thôi.
 Chú ý:
- Trong quá trình đo độ giảm áp của cột ướt cần canh giữ mức long ở đáy cột luôn ổn định ở
¾ chiều cao đáy bằng cách chỉnh van 4. Nếu cần, tăng cường van 2 để nước trong cột thoát
về bình chứa (van 2 dùng để xả nhanh khi giảm lưu lượng khí).
- Khi tắt máy phải tắt bơm lỏng BL trước, mở tối đa van 4 sau đó tắt quạt BK.
- Nếu sơ xuất để nước tràn vào ống dẫn khí thì mở van xả nước ở phía bảng.
IV. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM:
4.1. Bảng số liệu tính toán:
10

G (%)
L=0
L=0.2
L=0.4

L=0.6
L=0.8
L=1
L=1.2
L=1.4
L=1.6
DP
DP
DP
DP
DP
DP
DP
DP
DP
10
2
2
2
3
2
3
5
4
9
20
7
8
8
9

9
9
13
18
24
30
12
13
16
19
18
22
34
37
56
40
18
20
26
41
36
40
70
102
160
50
28
32
39
63

58
89
142


60
38
47
57
96
100
167



70
48
64
100
150
200




80
62
88
138
335

90
76
109
225






100
94
155







BẢNG 2 SỐ LIỆU THÔ
L=
0

G. %
G, kg/s.m
2

P
ck
, mmH
2
O
P
ck
, N/m
2

P
ck
/Z, (N/m
2
)/m
f
ck
(thực nghiệm)
Re

ck

10
0,087
2
19,620
46,714
7,658
49,702
20
0,175
7
68,670
163,500
6,700
99,404
30
0,262
12
117,720
280,286
5,105
149,107
40
0,349
18
176,580
420,429
4,307
198,809

50
0,437
28
274,680
654,000
4,288
248,511
60
0,524
38
372,780
887,571
4,042
298,213
70
0,611
48
470,880
1121,143
3,751
347,915
80
0,699
62
608,220
1448,143
3,709
397,618
90
0,786

76
745,560
1775,143
3,592
447,320
100
0,873
94
922,140
2195,571
3,599
497,022
BẢNG 3 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN KHI CỘT KHÔ L = 0
11

L=
0,2











G. %
G,

kg/s.m
2

P
cư
,
mmH
2
O
P
cư
,
N/m
2

P
cư
/Z,
(N/m
2
)/m

f
ck

f
cư

Re
cư

10
0,087
2
19,620
46,714
1,000
7,658
7,658
49,702
20
0,175
8
78,480
186,857
1,143
6,700
7,658
99,404
30
0,262
13
127,530
303,643
1,083
5,105
5,531
149,107
40
0,349

20
196,200
467,143
1,111
4,307
4,786
198,809
50
0,437
32
313,920
747,429
1,143
4,288
4,901
248,511
60
0,524
47
461,070
1097,786
1,237
4,042
4,999
298,213
70
0,611
64
627,840
1494,857

1,333
3,751
5,001
347,915
80
0,699
88
863,280
2055,429
1,419
3,709
5,265
397,618
90
0,786
109
1069,290
2545,929
1,434
3,592
5,152
447,320
100
0,873
155
1520,550
3620,357
1,649
3,599
5,935

497,022
BẢNG 4 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN KHI CỘT KHÔ L = 0,2
L=
0,4











G. %
G
kg/s.m
2

P
cư

mmH
2
O
P
cư

N/m

2

P
cư
/Z
(N/m
2
)/m

f
ck

f
cư

Re
cư

10
0,087
2
19,620
46,714
1,000
7,658
7,658
49,702
20
0,175
8

78,480
186,857
1,143
6,700
7,658
99,404
30
0,262
16
156,960
373,714
1,333
5,105
6,807
149,107
40
0,349
26
255,060
607,286
1,444
4,307
6,222
198,809
50
0,437
39
382,590
910,929
1,393

4,288
5,973
248,511
60
0,524
57
559,170
1331,357
1,500
4,042
6,062
298,213
70
0,611
100
981,000
2335,714
2,083
3,751
7,814
347,915
80
0,699
138
1353,780
3223,286
2,226
3,709
8,256
397,618

90
0,786
225
2207,250
5255,357
2,961
3,592
10,636
447,320
BẢNG 5 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN KHI CỘT KHÔ L = 0,4
12

L=
0,6











G. %
G
kg/s.m
2

P
cư

mmH
2
O
P
cư

N/m
2

P
cư
/Z
(N/m
2
)/m

f
ck

f
cư

Re
cư

10
0,087

3
29,430
70,071
1,500
7,658
11,486
49,702
20
0,175
9
88,290
210,214
1,286
6,700
8,615
99,404
30
0,262
19
186,390
443,786
1,583
5,105
8,083
149,107
40
0,349
41
402,210
957,643

2,278
4,307
9,811
198,809
50
0,437
63
618,030
1471,500
2,250
4,288
9,649
248,511
60
0,524
96
941,760
2242,286
2,526
4,042
10,210
298,213
70
0,611
150
1471,500
3503,571
3,125
3,751
11,721

347,915
80
0,699
335
3286,350
7824,643
5,403
3,709
20,041
397,618
BẢNG 6 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN KHI CỘT KHÔ L = 0,6

L=
0,8











G. %
G
kg/s.m
2

P
cư

mmH
2
O
P
cư

N/m
2

P
cư
/Z
(N/m
2
)/m

f
ck

f
cư

Re
cư

10
0,087

2
19,620
46,714
1,000
7,658
7,658
49,702
20
0,175
9
88,290
210,214
1,286
6,700
8,615
99,404
30
0,262
18
176,580
420,429
1,500
5,105
7,658
149,107
40
0,349
36
353,160
840,857

2,000
4,307
8,615
198,809
50
0,437
58
568,980
1354,714
2,071
4,288
8,883
248,511
60
0,524
100
981,000
2335,714
2,632
4,042
10,636
298,213
70
0,611
200
1962,000
4671,429
4,167
3,751
15,628

347,915
BẢNG 7 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN KHI CỘT KHÔ L = 0,8

13

L=
1,0











G. %
G, kg/s.m
2

P
cư
, mmH
2
O
P
cư
, N/m

2

P
cư
/Z, (N/m
2
)/m

f
ck

f
cư

Re
cư

10
0,087
3
29,430
70,071
1,500
7,658
11,486
49,702
20
0,175
9
88,290

210,214
1,286
6,700
8,615
99,404
30
0,262
22
215,820
513,857
1,833
5,105
9,359
149,107
40
0,349
40
392,400
934,286
2,222
4,307
9,572
198,809
50
0,437
89
873,090
2078,786
3,179
4,288

13,631
248,511
60
0,524
167
1638,270
3900,643
4,395
4,042
17,761
298,213
BẢNG 8 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN KHI CỘT KHÔ L = 1,0
L
1,2









G. %
G, kg/s.m
2

P
cư
, mmH

2
O
P
cư
, N/m
2

P
cư
/Z, (N/m
2
)/m

f
ck

f
cư

Re
cư

10
0,087
5
49,050
116,786
2,500
7,658
19,144

49,702
20
0,175
13
127,530
303,643
1,857
6,700
12,444
99,404
30
0,262
34
333,540
794,143
2,833
5,105
14,464
149,107
40
0,349
70
686,700
1635,000
3,889
4,307
16,751
198,809
50
0,437

142
1393,020
3316,714
5,071
4,288
21,748
248,511
BẢNG 9 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN KHI CỘT KHÔ L = 1,2
L
1,4









G. %
G, kg/s.m
2

P
cư
, mmH
2
O
P
cư

, N/m
2

P
cư
/Z, (N/m
2
)/m

f
ck

f
cư

Re
cư

10
0,087
4
39,24
93,429
2,000
7,658
15,315
49,702
20
0,175
18

176,58
420,429
2,571
6,700
17,230
99,404
30
0,262
37
362,97
864,214
3,083
5,105
15,741
149,107
40
0,349
102
1000,62
2382,429
5,667
4,307
24,409
198,809
BẢNG 10 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN KHI CỘT KHÔ L = 1,4

14

L
1,6

G. %
G, kg/s.m
2

P
cư
, mmH
2
O
P
cư
, N/m
2

P
cư
/Z, (N/m
2
)/m

f

ck

f
cư

Re
cư

10
0,087
9
88,290
210,214
4,500
7,658
34,459
49,702
20
0,175
24
235,440
560,571
3,429
6,700
22,973
99,404
30
0,262
56
549,360

1308,000
4,667
5,105
23,824
149,107
40
0,349
160
1569,600
3737,143
8,889
4,307
38,288
198,809
BẢNG 11 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN KHI CỘT KHÔ L = 1,6

Mối liên hệ
L
Kết quả thực nghiệm
Hệ số R
2

Mối
liên hệ
G
Kết quả thực nghiệm
Hệ số
R
2


P
ck
/Z theo G
0
LOG(P
cư
/Z ) = 1,6421LOG(G) + 3,4134
0,9981
 theo
L
10%
LOG() = 0,4014L - 0,1262
0,8285

P
cư
/Z theo G







0,2
LOG(P
CK
/Z) = 1,8253LOG(G) + 3,5812
0,9919

20%
LOG() = 0,3321L - 0,0917
0,8204
0,4
LOG(P
CK
/Z) = 2,0549LOG(G) + 3,7928
0,9854

30%
LOG() = 0,4178L - 0,064
0,9528
0,6
LOG(P
CK
/Z) = 2,1674LOG(G) + 4,0163
0,9728

40%
LOG() = 0,5944L - 0,0914
0,931
0,8
LOG(P
CK
/Z) = 2,2573LOG(G) + 4,0119
0,9869

50%
LOG() = 0,6372L - 0,0688

0,9611
1
LOG(P
CK
/Z) = 2,2066LOG(G) + 4,0786
0,9742

60%
LOG() = 0,784L - 0,0791
0,9368
1,2
LOG(P
CK
/Z) = 2,062LOG(G) + 4,1626
0,9732

70%
LOG() = 0,8306L - 0,0257
0,9911
1,4
LOG(P
CK
/Z) = 2,2511LOG(G) + 4,3337
0,9874

80%
LOG() = 1,4514L - 0,1698
0,9656
1,6
LOG(P

CK
/Z) = 1,9919LOG(G) + 4,3618
0,9556

90%
LOG() = 1,5738L - 0,1581
1
BẢNG 12 PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG HỒI QUY

15

4.2. Đồ thị:
4
4
.
.
2
2
.
.
1
1
.
.


Đ
Đ
Ồ
Ồ

T
T
H
H
Ị
Ị


L
L
O
O
G
G
(
(


P
P
C
C
K
K
/
/
Z
Z

)
)


T
T
H
H
E
E
O
O


L
L
O
O
G
G
(
(
G
G
)
)
:
:

1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
-1 ,200 -1 ,000 -0 ,800 -0, 600 -0, 400 -0, 200 0,0 00
LOG(P
CK
/Z)
LOG(G)
ĐỒ THỊ LOG(P
CK
/Z) THEO LOG(G)
L = 0 (CK) L = 0,2 L = 0,4 L = 0,6 L = 0,8
L = 1,0 L = 1,2 L = 1,4 L = 1,6
16


4
4
.
.
2
2
.
.

2
2
.
.


Đ
Đ
Ồ
Ồ


T
T
H
H
Ị
Ị


L
L
O
O
G
G
(
(
F
F

C
C
K
K
)
)
,
,


L
L
O
O
G
G
(
(
F
F
C
C
Ư
Ư
)
)


T
T

H
H
E
E
O
O


L
L
O
O
G
G
(
(
R
R
E
E
C
C
)
)
:
:

4
4
.
.
2
2
.
.
3
3
.
.


Đ
Đ
Ồ
Ồ


T
T
H
H
Ị
Ị


L

L
O
O
G
G
(
(


)
)


T
T
H
H
E
E
O
O


L
L
:
:


0,4

0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
1,5 1,7 1,9 2,1 2,3 2,5 2,7 2,9
log(f
ck
) hay log(f
cư
)
log(Re
c
)
ĐỒ THỊ LOG(F
CK
),LOG(F
CƯ
) THEO LOG(RE
C
)
L = 0 (CK) L = 0,2 L = 0,4 L = 0,6 L = 0,8
L = 1,0 L = 1,2 L = 1,4 L = 1,6
17



4

4
.
.
2
2
.
.
4
4
.
.


Đ
Đ
Ồ
Ồ


T
T
H
H
Ị
Ị


N
N
G

G
Ậ
Ậ
P
P


L
L
Ụ
Ụ
T
T
:
:




0,000
0,200
0,400
0,600
0,800
1,000
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8
LOG()
L
ĐỒ THỊ LOG() THEO L
G = 10% G = 20% G = 30% G = 40% G = 50%

G = 60% G = 70% G = 80% G = 90% G = 100%
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0 0,5 1 1,5 2

1

2
Đồ thị ngập lụt của cột 
1
theo cột 
2
-1,6
-1,4
-1,2
-1
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0
-1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4
LOG(
1
)
LOG(
2

)
Đồ thị ngập lụt của cột LOG(
1
) theo cột
LOG(
2
)
18

V. BÀN LUẬN:
5.1. Ảnh hưởng của G lên độ giảm áp khi cột khô và cột ướt:
 Dựa vào đồ thị ta thấy được:
 Đối với cột khô (lúc này không có dòng chảy ngược chiều) :

Đồ thị biểu diễn LOG(

P
CK
/Z) theo LOG(G): Khi G tăng thì độ giảm áp tăng theo dạng đường
thẳng y=1,6421x+3,4134 (R
2
=0,9981). Vậy kết quả thí nghiệm đúng với lí thuyết.
 Đối với cột ướt (lúc này có dòng chảy ngược chiều) :

Đồ thị biểu diễn LOG(

P
CƯ
/Z) theo LOG(G):
y = 1,6421x + 3,4134

R² = 0,9981
0,000
1,000
2,000
3,000
4,000
-1,200 -1,000 -0,800 -0,600 -0,400 -0,200 0,000
Đồ thị log P
ck
/Z theo log G
log Pck/Z theo log G Linear (log Pck/Z theo log G)
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
-1 ,200 -1 ,000 -0,800 -0,600 -0,400 -0,200 0,0 0 0
LOG(P
CK
/Z)
LOG(G)
ĐỒ THỊ LOG(P
CK
/Z) THEO LOG(G)
L = 0 (CK) L = 0,2 L = 0,4 L = 0,6 L = 0,8
L = 1,0 L = 1,2 L = 1,4 L = 1,6
19

o Khi G tăng thì độ giảm áp cũng tăng theo đường ấp khúc, chia thành những đoạn có độ dốc
tăng rõ rệt (giống đoạn BC trong lý thuyết). Tuy nhiên tại L=0,2 thì đồ thị biểu diễn log
(P
CƯ
/Z) theo log(G) gần như tuyến tính. Nguyên nhân là do khi đó, dòng lỏng có lưu lượng
nhỏ nên kết quả thí nghiệm gần với trường hợp cột khô.
o Từ đồ thị trên, ta có nhận xét, khi L tăng thì điểm gia trọng đạt được càng dễ (G* càng nhỏ).
Do đó hiện tượng ngập lụt càng dễ xảy ra. Điều này phù hợp với lí thuyết và được giải
thích: với cùng một vận tốc khí, nếu ta tăng lưu lượng lỏng thì phần thể tích tự do giữa các
vật chêm càng bị lỏng chiếm chỗ nhiều hơn, dẫn đến tăng trở lực, giảm áp suất khí nhanh
hơn. Do đó điểm gia trọng dễ đạt được hơn.
o Theo lí thuyết, trong đoạn sau điểm gia trọng, mật độ dòng đối lưu tăng (do vận tốc lưu
chất tăng), làm tăng hiệu quả truyền khối. Do đó đây là giai đoạn tốt cho quá trình truyền
khối. Tuy nhiên, trong thực tế, đoạn thẳng này có độ dốc lớn, khó kiểm soát nên dễ dẫn đến
hiện tượng ngập lụt. Vì vậy người ta thường vận hành dưới điểm gia trọng.
5.2. Mục đích và cách sử dụng giản đồ f theo Re:
- Giản đồ f theo Re được lập nhằm mục đích biểu diễn sự phụ thuộc của trở lực cột chêm vào
lưu lượng của dòng lưu chất.Nếu lưu lượng của dòng lưu chất càng lớn thì hệ số ma sát giữa
hai pha càng tăng.
Ngoài ra đồ thị còn nhằm mục đích chọn được lưu lượng hợp lý để vận hành sao cho trở lực là
nhỏ nhất, nâng cao hiệu suất truyền khối và cột chêm không bị lụt
- Cách sử dụng giản đồ:
Nếu biết được một trong hai giá trị Re hay f thi ta có thể dùng giản đồ để xác định giá trị còn
lại như sau: Từ một giá trị đã biết trên trục hoành (tung) ta kẽ một đường thẳng song song với
trục tung (hoành) cắt đồ thị f-Re tại một điểm, từ điểm đó ta tiếp tục kẻ một đường thẳng khác
song song với trục hoành (tung) cắt trục đồ thị tại một điểm nữa. Đọc giá trị vừa nhận được ,
đó chính là giá trị chúng ta cần tìm.
- Phạm vi ứng dụng: dòng khí hoạt động trong vùng chảy rối ( 50<Re
c

<7000)
5.3. Sự liên hệ giữa các đối tượng khảo sát có theo dự đoán
không? Nếu không hãy giải thích lý do.

20

- Sự liên hệ giữa các đối tượng khảo sát tương đối giống với dự đoán:
o Log(P
ck
/Z) và logG là phụ thuộc tuyến tính với nhau . Hệ số tương quan lớn (R
2
=0,9918)
nên độ chính xác cao
o Log và L cũng phụ thuộc tuyến tính với nhau. Tuy nhiên hệ số tương quan ở mức trung
bình (
2
0,6 0,8R 
) nên độ chính xác tạm chấp nhận.
o
Đồ thị log (f
cư
) và Rec cũng hợp lý theo lý thuyết (đã trình bày ở câu 2).

- Tuy số liệu nhận đươc tương đối giống với lý thuyêt những vẫn có sai số:
o Lưu lượng dòng khí và lỏng cấp vào cột chêm không ổn định.
o Cột nước duy trì đáy cột không đảm bảo bằng ¾ mức tối đa.
o Đọc áp suất từ áp kế chữ U chưa chính xác. Nhất là giá trị gần điểm gia trọng
o Lưu lượng kế lỏng không chặt nên lúc đo ở chế độ không có dòng lỏng vào cột chêm thì
vẫn có một ít chất lỏng rò rỉ vào.
o Ma sát giữa dòng khí có tốc độ lớn với ống dẫn làm cho ống nóng lên và làm tăng thể tích

khí, tăng áp suất cũng dẫn đến số đo tổn thất áp suât.
VI. PHỤ LỤC:
6.1. Chuyển đổi lưu lượng:
xF
G
mskgG
K
60
286,0.(%).
)./(
2






K
, đ
L
: khối lượng riêng của dòng khí, dòng lỏng
F = 3,14* d
2
/4
d = 0,09m
6.2. Tính f
ck
bằng công thức:

ZG

DP
f
eKck
ck


2
2
2




Trong đó:
 =0,568 : độ xốp của vật chêm.
21


:
a
D
e

4

đường kính tương đương của vật chêm, m.
a =375 m
2
/m
3

: diện tích bề mặt riêng của vật chêm, m
2
/m
3
.
Z = 0,42 m : chiều cao phần chêm
6.3. Tính f
cư
bằng công thức:
f
cư
= .f
ck
Tính  bằng công thức:
P
cư
= .P
ck
6.4. Đổi đơn vị đo áp suất:
1N/m
2

=1 mmH
2
O/10000* 9,81*10
4

6.5. Tính Re
ck
bằng công thức:


a
G
GD
e
c
4
Re 

6.6. Tính điểm lụt của cột chêm:
20
2
3
1
2
,
tñ
L
Gck
g
v
af













L
G
G
L



2


22

VII. TÀI LIỆU THAM KHẢO:
[1] Tập thể CBGD bộ môn Máy - Thiết bị, Thí nghiệm Quá trình-Thiết bị, Đại học Bách Khoa
Tp.HCM.
[2] Giáo trình truyền khối ,GS.TSKH.Nguyễn Bin, Đại học Bách khoa Hà Nội
[3] Vũ Bá Minh, Truyền khối, Đại học Bách Khoa Tp.HCM.