BÁO CÁO QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CỘT CHÊM

Mục Lục
I. MỤC DÍCH THÍ NGHIỆM: ...............................................................................1
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ..........................................................................................1
2.1 Độ giảm áp của dòng khí: ................................................................................... 1
2.2. Hệ số ma sát fck theo Rec khi cột khô: ............................................................... 2
2.3. Độ giảm áp

cư

khi cột ướt: .............................................................................. 3

2.4. Điểm lụt của cột chêm: ......................................................................................... 4

III. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM: ...............................................................................5
3.1. Sơ đồ ngun lý: ................................................................................................... 5
3.2. Các số liệu liên quan đến cột chêm: ..................................................................... 7

IV. PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM: ...................................................................7
V. PHÚC TRÌNH .....................................................................................................9
5.1. Kết quả .................................................................................................................. 9
5.2. Đồ thị .................................................................................................................. 15
5.3. Bàn luận .............................................................................................................. 22

VI. TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................26


BÀI 2: CỘT CHÊM

I. MỤC DÍCH THÍ NGHIỆM:
Khảo sát đặc tính động lực học lưu chất và khả năng hoạt động của cột chêm bằng
cách xác định:

1. Ảnh hưởng của vận tốc dòng khí và lỏng lên tổn thất áp suất (độ giảm áp) khi đi
qua cột.
2. Sự biến đổi của hệ số ma sát cột khơ fck theo chuẩn số Reynolds (Re) của dòng
khí và suy ra các hệ thức thực nghiệm.
3. Sự biến đổi của thừa số

liên hệ giữa độ giảm áp của dòng khí qua cột khơ và

qua cột ướt theo vận tốc dòng lỏng.
4. Giản đồ giới hạn khả năng hoạt động của cột (giản đồ ngập lụt và gia trọng).
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Độ giảm áp của dòng khí:
Độ giảm áp Pck của dòng khí qua cột chêm phụ thuộc vào vận tốc khối
lượng G của khí khi cột khô (không có dòng lỏng 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 của vận tốc dòng khí:
Pck  G n

( Với n = 1,8  2 )

(1)

Khi có dòng lỏng chảy ngược chiều, các khoảng trống giữa những vật chêm
bò thu hẹp lại và dòng khí di chuyển khó khăn hơn vì một phần thể tích tự do bò lượng
chất lỏng chiếm cứ, khi vận tốc khí tăng lên thì ảnh hưởng cản trở của dòng lỏng tăng
1


đều đặn cho đến một trò số tới hạn của vận tốc khí, lúc đó độ giảm áp của dòng khí
tăng vọt lên. Điểm ứng với trò số tới hạn của vận tốc khí gọi là điểm gia trọng. Nếu

tiếp tục tăng vận tốc khí quá trò số này thì ảnh hưởng cản trở hỗ tương giữa dòng lỏng
và dòng khí rất lớn, Pc tăng mau chóng không theo (1) nữa. Dòng lỏng chảy xuống
cũng khó khăn: cột ở điểm lụt.
Đường biểu diễn của log(Pc/Z) (độ giảm áp suất của dòng khí qua một đơn
vò chiều cao của phần chêm trong cột) theo logG (vận tốc khối lượng của khí qua cộ t)
dự kiến như trong hình 1.

log(Pc/Z)

L3

L2

L1

L: điểm lụt.

L

G: điểm gia trọng.

L=0
G

L1, L2, L3: vận tốc khối lượng
khác nhau của pha lỏng.
logG
Hình 1: Ảnh hưởng của G và L đối với độ giảm áp của cột Pc
2.2. Hệ số ma sát fck theo Rec khi cột khô:
Trở lực tháp khơ:

= fck
Rek =

, N/m2

=
=

2


Trong đó:
h – chiều cao lớp đệm (m)

wo – vận tốc pha khí

a – bề mặt riêng (m2/m3)

– độ xốp (m3/m3)

– khối lượng riêng của không khí (kg/m3)

k

ck

– hệ số ma sát của dòng chảy qua lớp hạt, phụ thuộc vào Rek

Khi chuyển động màng (Rek < 40): fck =

Khi chuyển động xoáy (Rek > 40): fck =
2.3. Độ giảm áp

cƣ

khi cột ƣớt:

Sự liên hệ giữa độ giảm áp cột khô
cư

=

Do đó có thể dự kiến: fcư

ck

và cột ướt

cư

có thể biểu diễn như sau:

ck

= .fck

Với : hệ số phụ thuộc vào mức độ xối tưới của dòng lỏng L (kg/m2s)
Leva đề nghị ảnh hưởng của L lên

như sau:

= 10ΩL hay log

= ΩL

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 lỏng L.
Một số tài liệu còn biểu diễn sự phụ thuộc giữa tỉ số

A=3 √

(

)

3

với hệ số xối tưới như sau:


Khi A < 0,3 cho vật chêm bằng sứ có d < 30 mm, ta có:

=(

)

ReL =

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 GL tương ứng với trạng thái này là GL*.

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.
Π1 = (

)

Π2 = √
Với :

fck : hệ số ma sát cột khô

4


v: vận tốc dài của dòng khí ngay trước khi vào cột (m/s)
td

: độ nhớt tương đối của chất lỏng so với nước

Do đó sự liên hệ giữa Π1 , Π2 trên giản đồ logΠ1 – logΠ2 sẽ xác định một giản đồ lụt của
cột chêm, phần giới hạn hoạt động của cột chêm ở dưới đường này.
III. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM:
3.1. Sơ đồ nguyên lý:
I-Máy thổi khí
II- Lưu lượng kế dòng khí

III-Cột chêm
IV-Bồn chứa
V-Bơm
VI- Lưu lượng kế dòng lỏng
VII- Áp kế U
1,2-Van điều chỉnh lưu lượng dòng khí
3-Van xả nước trong ống khí
4,6-Van điều chỉnh lưu lượng dòng lỏng
5-Van tạo cột lụt ngăn khí
7-Van điều chỉnh nước trong cột chêm
8-Van xả nhanh khi lụt cột chêm
9-Van xả nước bồn chứa
D-Lớp đệm vòng sứ Raschig
g- ống định mức chất lỏng ở đáy cột

5


Xả

III
III

VII

VI

g

II

6

2
7

5
4

1

3

8

IV IV

Xả
V

I

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

6


HOẠT ĐỘNG:
-Khi đèn NGUỒN (màu xanh bên trái, trên) sáng báo có điện bật CB lên .
-Bấm nút chạy (màu xanh) của BƠM. Đèn hoạt động (màu đỏ) sáng. Bơm ly tâm hoạt

động.
- Bấm nút chạy (màu xanh) của THỔI KHÍ. Đèn hoạt động (màu đỏ) sáng. Máy thổi khí
hoạt động.
NGƢNG:
- Bấm nút NGỪNG (màu ĐỎ) của BƠM. Đèn hoạt động (màu đỏ) tắt. Bơm ly tâm ngưng
hoạt động.
- Bấm nút NGỪNG (màu ĐỎ) của THỔI KHÍ. Đèn hoạt động (màu đỏ) tắt. Máy thổi khí
ngưng hoạt động.
-Tắt CB
3.2. Các số liệu liên quan đến cột chêm:
Cột thủy tinh:
-

Đường kính d = 0.09 m.

-

Chiều cao H = 0.805 m.

-

Chiều cao phần chêm Z=0.5m
Vật chêm xếp ngẫu nhiên, vòng Raschig đường kính 15,9 mm, bề mặt riêng a =

349.5 m2/m3, độ xốp ε = 0.67.
IV. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM:
1. Khóa lại tất cả các van lỏng (từ 4 đến 8)
2. Mở van 2 và khóa van 1, 3.

7

3. Cho quạt chạy trong 5 phút để thổi hết khí ẩm trong cột. Tắt quạt.
4. Mở van 4 và 7. Sau đó cho bơm chạy.
5. Mở van 5 và từ từ khóa van 4 để chỉnh mức lỏng ở đáy cột ngang bằng với ống
định mức g. Tắt bơm và khóa van 5.
6. Đo độ giảm áp của cột khô:
 Khóa tất cả các van lỏng lại. Mở van 1 còn 2 vẫn đóng. Cho quạt chạy rồi
từ từ mở van 2 để chỉnh lưu lượng khí vào cột.
 Ứng với mỗi giá trị lưu lượng khí đã chọn ta đọc

ck

trên áp kế U theo

mmH2O. Đo xong tắt quạt, nghỉ 5 phút.
7. Đo độ giảm áp khi cột ướt:
 Mở quạt và điều chỉnh lưu lượng khí qua cột khoảng 15 – 20%.
 Mở van 4 và cho bơm chạy. Dùng van 6 tại lưu lượng kế để chỉnh lưu
lượng lỏng. Nếu 6 đã mở tối đa mà phao vẫn không lên thì dùng van 4 để
tăng lượng lỏng.
 Ứng với lưu lượng lỏng đã chọn cố định, ta chỉnh lưu lượng khí và đọc độ
giảm áp

cư

giống như

ck

trước đó. Chú ý là tăng lượng khí đến điểm

lụt thì thôi.

8


V. PHÚC TRÌNH
5.1. Kết quả
a. Kết quả đo đƣợc:
Bảng 1: Độ giảm áp của dòng khí
Khí(l/p)
60

80

100

120

140

160

180

0

0.5

0.6

0.8

1.3

1.7

2.4

3.0

3

3.6

4.3

5.2

6.4

7.3

10.4

13.1

4

4.4

5.1

6.4

8.2

12.7

14.1

5

4.9

7.1

12.6

13.6

14.0

6

6.2

8.7

13.0

14.2

7

9.0

12.3

14.0

Lỏng (l/p)

b. Kết quả tính toán:
Bảng 2: Các trị số kết quả khi cột khô L=0
Gk, l/p

G, kg/s.m2

∆Pck/Z, (N/m2)/m

fck

Reck

60

0.277

98.0

23.159

115.42

80

0.369

117.6

15.666

153.73

100

0.462

156.8

13.385

192.03

120

0.554

254.8

15.118

230.34

140

0.646

333.2

14.48

269.14

160

0.739

470.4

15.666

307.45

180

0.831

588.0

15.484

345.76

9


Tính mẫu: Gk=60 l/p
Ta có:
-

Khối lượng riêng của khí:  = 1.18 kg/m3

-

Độ nhớt của khí: μ = 0.0000185 kg/ms

-

Bề mặt riêng đệm: a = 349.5 m2/m3

-

Độ xốp: ε = 0.67

-

Lưu lượng dòng khí: Gk = 60 l/p

-

Chênh lệch áp suất cột khô: ΔPck = 0.5 cmH2O

-

Tiết diện ống khí:

(

)

m2

( với d là đường kính cột chêm d=0.09m)
Vận tốc khối lượng dòng khí: G 

Gk . K 60 *10 3 *1.18
2

 0.277 kg/s.m
S
60 * 0.00426

Vận tốc dòng khí di chuyển trong cột: 0 

Gk
60 *10 3


 0.235 m/s
S
60 * 0.00426

Pck 0.5 * 98

 98 N/m2.m
Z
0.5

(với Z=0.5m là chiều cao lớp đệm ; 1cmH2O = 98 N/m2)
Đường kính tương đương của đệm : d td 

Chuẩn số Reynolds : Re 

4 4 * 0.67

 0.0077 m
a
349.5

0 .d td . 0.235 * 0.0077 *1.18

 115.42

0.0000185

10

Do Re>40 nên fck được tính theo công thức sau :
Hệ số ma sát cột khô :
Bảng 3.1 : Các trị số kết quả trường hợp cột ướt ứng với L=3 , l/p
σ

fck

fcư = σ.fck

Rec

0.277

ΔPcư/Z,
(N/m2)/m
705.6

7.20

23.159

166.745

115.42

0.313

0.369

842.8

7.17

15.666

112.325

153.73

5.2

0.391

0.462

1019.2

6.50

13.385

87.003

192.03

1.3

6.4

0.469

0.554

1254.4

4.92

15.118

74.427

230.34

1.7

7.3

0.548

0.646

1430.8

4.29

14.48

62.119

269.14

2.4

10.4

0.626

0.739

2038.4

4.33

15.666

67.834

307.45

3.0

13.1

0.704

0.831

2567.6

4.37

15.484

67.665

345.76

ΔPck

ΔPcư

ωo, m/s

G, kg/s.m2

0.5

3.6

0.235

0.6

4.3

0.8

Cách tính :
Ta có :
-

Lưu lượng dòng lỏng: L = 3 l/p

-

Lưu lượng dòng khí: Gk = 60 l/p

-

Chênh lệch áp suất cột khô: ΔPck = 0.5 cmH2O

-

Chênh lệch áp suất cột ướt: ΔPcư = 3.6 cmH2O

Pcu 3.6 * 98
2

 705.6 N/m .m
Z
0.5

Thừa số σ:  

Pcu 3.6

 7.2
Pck 0.5

Hệ số ma sát cột uớt : f cu   . f ck  7.2 * 23.159  166..745

(với fck = 23.159 là hệ số ma sát cột khô khi lưu lượng dòng khí là 60 l/p)
11


Tƣơng tự bảng 3.1 ta có kết quả các bảng 3.2 ;3.3 ;3.4 ;3.5
Bảng 3.2 : Các trị số kết quả trường hợp cột ướt ứng với L=4, l/p
σ

fck

fcư = σ.fck

Rec

0.277

ΔPcư/Z,
(N/m2)/m
862.4

8.80

23.159

203.799

115.42

0.313

0.369

999.6

8.50

15.666

133.161

153.73

6.4

0.391

0.462

1254.4

8.00

13.385

107.080

192.03

1.3

8.2

0.469

0.554

1607.2

6.31

15.118

95.395

230.34

1.7

12.7

0.548

0.646

2489.2

7.47

14.48

108.166

269.14

2.4

14.1

0.626

0.739

2763.6

5.88

15.666

92.116

307.45

ΔPck

ΔPcư

ωo, m/s

G, kg/s.m2

0.5

4.4

0.235

0.6

5.1

0.8

Bảng 3.3 : Các trị số kết quả trường hợp cột ướt ứng với L=5, l/p
σ

fck

fcư = σ.fck

Rec

0.277

ΔPcư/Z,
(N/m2)/m
960.4

9.80

23.159

226.958

115.42

0.313

0.369

1391.6

11.83

15.666

185.329

153.73

12.6

0.391

0.462

2469.6

15.75

13.385

210.814

192.03

1.3

13.6

0.469

0.554

2665.6

10.46

15.118

158.134

230.34

1.7

14

0.548

0.646

2744.0

8.24

14.48

119.315

269.14

ΔPck

ΔPcư

ωo, m/s

G, kg/s.m2

0.5

4.9

0.235

0.6

7.1

0.8

Bảng 3.4 : Các trị số kết quả trường hợp cột ướt ứng với L=6, l/p
σ

fck

fcư = σ.fck

Rec

0.277

ΔPcư/Z,
(N/m2)/m
1215.2

12.40

23.159

287.172

115.42

0.313

0.369

1705.2

14.50

15.666

227.157

153.73

13

0.391

0.462

2548.0

16.25

13.385

217.506

192.03

14.2

0.469

0.554

2783.2

10.92

15.118

165.089

230.34

ΔPck

ΔPcư

ωo, m/s

G, kg/s.m2

0.5

6.2

0.235

0.6

8.7

0.8
1.3

12


Bảng 3.5 : Các trị số kết quả trường hợp cột ướt ứng với L=7, l/p
σ

fck

fcư = σ.fck

Rec

0,276

ΔPcư/Z,
(N/m2)/m
1764.0

18.00

23.159

416.862

115.42

0.313

0,369

2410.8

20.50

15.666

321.153

153.73

0.391

0,461

2744.0

17.50

13.385

234.238

192.03

ΔPck

ΔPcư

ωo, m/s

G, kg/s.m2

0.5

9

0.235

0.6

12.3

0.8

14

Bảng 4 : Các trị số kết quả khi cột lụt
G*, kg/s.m2

L/G*

fck

ωo, m/s

0.831
0.739
0.646
0.554

0.462

14.05
21.07
30.13
42.16
58.98

15.484
15.666
14.480
15.118
13.385

0.704
0.626
0.548
0.469
0.391

0.539
0.431
0.305
0.234
0.144

Tính toán các trị số kết quả khi cột lụt :
Khi L = 3 l/p, cột bị lụt ở mức lưu lượng khí là Gk = 180 l/p
Hệ số ma sát cột khô : fck=15.484
Khối lượng riêng của pha lỏng :

Khối lượng riêng của pha lỏng :
L. L 3 *10 3 * 995

 11.678 kg/s.m2
Vận tốc khối lượng dòng lỏng: L' 
S
60 * 0.00426

Vận tốc khối lượng dòng khí : G* 

Gk . K 180 *10 3 *1.18

 0.831 kg/s.m2
S
60 * 0.00426

L' 11.678

 14.05
G * 0.831

13

0.484
0.726
1.038
1.452
2.031

1 

f ck a v 2  K 0.2 15.484 * 349,5 * 0,704 2 * 1,18
 td 
.1  0.539
2 * 9,81 * 995
 3 2g  L
0,67 3

2 

L K
1.18
 14.05.
 0,484
G * L
995

Bảng 5 : Các kết quả và các hệ thức thực nghiệm :
(Dựa vào các đồ thị thu được, ta suy ra được các hệ thức thực nghiệm theo bảng sau )

Mối liên hệ

Hệ thức thực nghiệm

Log ΔPck/Z theo LogG

ΔPcư/Z theo G

y = 1.7215x + 2.8628

L = 3 l/p

y = 3244.2x - 388.88

L = 4 l/p

y = 4431x - 587.48

L = 5 l/p

y = 5248.4x - 376.44

L = 6 l/p

y = 6005.3x - 432.28

L = 7 l/p

y = 490x + 1326.3

Log fck theo Re

Log fcư theo Re

Logσ theo L

y = -0.0005x + 1.3066
L = 3 l/p

y = -0.0016x + 2.3112

L = 4 l/p

y = -0.0015x + 2.3947

L = 5 l/p

y = -0.0016x + 2.5589

L = 6 l/p

y = -0.0019x + 2.6764

L = 7 l/p

y = -0.0033x + 3.0011

G = 60 l/p

y = 0.0945x + 0.5559

G = 80 l/p

y = 0.1144x + 0.4942

G = 100 l/p

y = 0.1168x + 0.4894

14


5.2. Đồ thị

Log G

Log
ΔPck/Z

-0.558

1.991

-0.433

2.070

1.5

-0.335

2.195

1

-0.256

2.406

0.5

-0.190

2.523

-0.131

2.672

-0.080

2.769

Đồ thị biểu diễn log ΔPck/Z theo logG
3

y = 1.7215x + 2.8628

2.5
Log ΔPck/Z

2

0
-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

LogG

G,
ΔPcƣ/Z,
kg/s.m2 (N/m2)/m

Đồ thị biểu diễn ΔPcư/Z theo G với L=3 l/p
3000

0.277

705.6

0.369

842.8

1500

0.462

1019.2

1000

0.554

1254.4

500

0.646

1430.8

0.739

2038.4

0.831

2567.6

ΔPcư/Z, (N/m2)/m

2500
y = 3244.2x - 388.88
2000

0
0

0.2

0.4

0.6

G, kg/s.m2

15

0.8

1


G,
ΔPcƣ/Z,
kg/s.m2 (N/m2)/m

Đồ thị biểu diễn ΔPcư/Z theo G với L= 4 l/p
3000
y = 4431x - 587.48

ΔPcư/Z, (N/m2)/m

2500
2000

862.4

0.369

999.6

0.462

1254.4

0.554

1607.2

0.646

2489.2

0.739

2763.6

1500
1000
500
0
0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

G, kg/s.m2

Đồ thị biểu diễn ΔPcư/Z theo G với L= 5 l/p

G,
ΔPcƣ/Z,
2
kg/s.m (N/m2)/m

3500
y = 5248.4x - 376.44

3000
2500
ΔPcư/Z, (N/m2)/m

0.277

2000

0.277

960.4

0.369

1391.6

0.462

2469.6

0.554

2665.6

0.646

2744

1500
1000
500
0
0

0.1

0.2

0.3
0.4
G, kg/s.m2

0.5

16

0.6

0.7


Đồ thị biểu diễn ΔPcư/Z theo G với L= 6 l/p

G,
ΔPcƣ/Z,
kg/s.m2 (N/m2)/m

ΔPcư/Z, (N/m2)/m

3500
3000

y = 6005.3x - 432.28

2500

1500

1215.2

0.369

1705.2

0.462

2548.0

0.554

2783.2

1000
500
0
0

0.1

0.2

0.3
G,

0.4

0.5

0.6

kg/s.m2

Đồ thị biểu diễn ΔPcư/Z theo G với L= 7 l/p

G,
ΔPcƣ/Z,
2
kg/s.m (N/m2)/m

3000
y = 490x + 1326.3

2500
ΔPcư/Z, (N/m2)/m

0.277

2000

2000

0,276

1764.0

0,369

2410.8

0,461

2744.0

1500
1000
500
0
0

0.5

1

1.5

2

G,

kg/s.m2

2.5

17

3

3.5


Đồ thị biểu diễn Logfck theo Re

Re

Logfck

115.42

1.365

153.73

1.195

192.03

1.127

230.34

1.179

269.14

1.161

307.45

1.195

345.76

1.190

1.600
y = -0.0005x + 1.3066

1.400

Logfck

1.200
1.000
0.800
0.600
0.400
0.200
0.000
0

50

100

150

200

250

300

350

400

Re

Đồ thị biểu diễn Logfcư theo Re với L=3 l/p

Re

Logfcƣ

115.42

2.222

153.73

2.050

192.03

1.940

1.000

230.34

1.872

0.500

269.14

1.793

307.45

1.831

345.76

1.830

2.500
2.000
y = -0.0016x + 2.3112

Logfcư

1.500

0.000

0

50

100

150

200

250

Re

18

300

350

400


Logfcư

Đồ thị biểu diễn Logfcư theo Re với L=4 l/p
2.350
2.300
2.250
2.200

2.150
2.100
2.050
2.000
1.950
1.900

y = -0.0015x + 2.3947

0

50

100

150

200

250

300

350

Re

Đồ thị biểu diễn Logfcư theo Re với L=5 l/p

Re

Logfcƣ

115.42

2.309

153.73

2.124

192.03

2.030

230.34

1.980

269.14

2.034

307.45

1.964

Re

Logfcƣ

115.42

2.356

153.73

2.268

192.03

2.324

230.34

2.199

269.14

2.077

2.400
2.350

Logfcư

2.300
2.250
2.200
2.150

y = -0.0016x + 2.5589

2.100
2.050
0

50

100

150

200

Re

19

250

300


Đồ thị biểu diễn Logfcư theo Re với L=6 l/p
2.500

Re

Logfcƣ

115.42

2.458

153.73

2.356

192.03

2.337

230.34

2.218

Re

Logfcƣ

115.42

2.620

153.73

2.507

192.03

2.370

2.450

Logfcư

2.400
2.350
2.300
y = -0.0019x + 2.6764
2.250
2.200
0

50

100

150

200

250

Re

Đồ thị biểu diễn Logfcư theo Re với L=7 l/p
2.650
2.600

Logfcư

2.550
2.500
2.450
y = -0.0033x + 3.0011
2.400
2.350
0

50

100

150
Re

20

200

250


Đồ thị biểu diễn Logσ theo L với G= 60 l/p

L, l/p

Logσ

1.000

3

0.857

0.500

4

0.944

5

0.991

6

1.093

7

1.255

L, l/p

Logσ

3

0.856

4

0.929

5

1.073

6

1.161

7

1.312

L, l/p

σ

3

0.813

4

0.903

5

1.197

6

1.211

7

1.243

1.500

Hệ số σ

y = 0.0945x + 0.5559

0.000
0

1

2

3

4

5

6

7

8

L, l/p

Hệ số σ

Đồ thị biểu diễn Logσ theo L với G= 80 l/p
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0

y = 0.1144x + 0.4942

0

1

2

3

4

5

6

7

8

L, l/p

Đồ thị biểu diễn Logσ theo L với G= 100 l/p
1.5
Hệ số σ

y = 0.1168x + 0.4894
1
0.5
0
0

1

2

3

4

5

L, l/p

21

6

7

8


Giản đồ lụt cột LogП1 theo LogП2
0
-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

-0.1 0

0.1

0.2

0.3

0.4

-0.2
-0.3
-0.4
-0.5
-0.6
-0.7
-0.8
-0.9

5.3. Bàn luận
5.3.1. Ảnh hưởng của G lên độ giảm áp P khi cột khô và khi cột ướt :
Trong các tháp chêm,độ giảm áp pha khí chòu ảnh hưởng của suất lượng pha
lỏng, pha khí theo giản đồ sau :

log(Pc/Z)

L3

L2

L1

L: điểm lụt.

L

G: điểm gia trọng.

L=0
G

L1, L2, L3: vận tốc khối lượng
khác nhau của pha lỏng.
logG

22


Hình 1: Ảnh hưởng của G và L đối với độ giảm áp của cột Pc
-

Khi cột khô: dòng khí chuyển động qua các khoảng trống giữa các vật chêm
và độ giảm áp Pck tăng đều đặn theo lũy thừa từ 1,8 đến 2 của vận tốc dòng
khí G:
Pck = .Gn (Với: + : hằng số;
+ n = 1,8  2)

-

Khi cột ướt: các khoảng trống giữa các vật chêm bò dòng lỏng làm cho hẹp lại
nên dòng khí di chuyển khó khăn hơn. Đối với cùng một lưu lượng của dòng
lỏng ta có quan hệ của độ giảm áp Pcư và vận tốc dòng khí G như sau:
 Khi G nhỏ, sự phụ thuộc có tính chất như trong trường hợp cột khô: tăng
đều đặn.
 Khi G tăng và đạt đến một trò số gọi là trò số tới hạn (ứng với điểm gia
trọng của cột chêm) thì Pcư tăng vọt hẳn lên.

 Nếu tiếp tục tăng G thì sự cản trở của dòng lỏng đối với dòng khí (và
ngược lại) là lớn, tiến dần tới điểm lụt của cột; khi đó độ giảm áp là rất
lớn.

5.3.2. Mục đích và cách sử dụng giản đồ f theo Re :
f : là một thừa số ma sát đặc trưng cho độ giảm áp của dòng khí qua cột chêm.
Dựa vào giản đồ biểu diễn sự phụ thuộc f _ Re ta suy ra độ giảm áp như sau:
-

Xác đònh chuẩn số Re của dòng khí.

-

Dùng đồ thò suy ra giá trò của f ứng với số Re vừa có.

-

Áp dụng công thức (2) hay (3) để tính ra độ giảm áp P.

23


5.3.3 Sự liên hệ giữa các đối tượng khảo sát :
Theo kết quả tính toán và các đồ thò dựng được, ta thấy các kết quả thực
nghiệm không sát với các dự đoán. Sự sai biệt này có thể giải thích bằng các nguyên
nhân sau:
- Các điều kiện thí nghiệm không ổn đònh như : nhiệt độ,máy bơm...
- Sai số khi đọc và trong thao tác thí nghiệm.
- Các công thức sử dụng trong tính toán là công thức thực nghiệm do đó chỉ
đúng trong một giới hạn nhất đònh, không phải cho tất cả các trường hợp.

- Điều kiện thí nghiệm không như nhau ở các lần đo. Nhiệt độ dòng khí tăng
cao do tăng khi va đập với quạt của máy bơm, động năng của máy bơm chuyển hóa
một phần thành thế năng truyền cho dòng khí. Dòng khí có nhiệt độ cao sẽ làm cho
độ nhớt của khí tăng lên làm thay đổi cột áp. Khi nhiệt độ dòng khí tăng lên thì áp
suất cũng tăng theo ( phương trình khí lý tưởng ) để giữ các giá trò khác là không đổi.
5.3.4 Những điểm cần lưu ý trong thí nghiệm:
Cần canh giữ mức chất lỏng ở đáy cột luôn ổn đònh ở ¾ chiều cao đáy. Nếu để
mực nước thấp thì dòng khí đi ra sẽ chuyển động xoáy xuống phía dưới tạo ra áp suất
không ổn đònh làm cho hệ dao động, khó khảo sát ( đây là chuyển động Gauss ). Nếu
để mực chất lỏng quá cao thì không gian phía tên dành cho khí nhỏ nên áp suất tạo ra
sẽ lớn và dễ gây ra hiện tượng ngập lụt.
Khi có hiện tượng ngập lụt là phải dừng ngay thínnghiệm.

24