Giáo trình thực hành máy và thiết bị khoa Hóa

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP 4
KHOA HOÁ

GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH

MÁY VÀ QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
HỆ CAO ĐẲNG

Thành phố Hồ Chí Minh, 9 – 2004



Khoa Hóa

Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò

MỤC LỤC
Mụ
c lụ
c ..................................................................................................................... 2
Bà
i 1: Mạ
ch lư u chấ
t................................................................................................. 3
Bà
i 2: Chư ng cấ
t ..................................................................................................... 13
Bà
i 3: Truyền nhiệt ố
ng lồng ố
ng . ......................................................................... 18

Bà
i 4. Tháp đệm ..................................................................................................... 25
Bà
i 5. Thờ
i gian lư u ................................................................................................ 25
Bà
i 6. Sấ
y đố
i lư u ................................................................................................... 31
Bà
i 7.A-B Bơm - Quạ
t ........................................................................................... 31
Bà
i 8.A-B Khuấ
y - Lọ
c khung bản ......................................................................... 50
Bà
i 9. Vẽsơ đồvàcác chi tiế
t thiế
t bòchư ng cấ
t.................................................... 57
Bà
i 10. Vẽsơ đồvàcác chi tiế
t thiế
t bòtháp đệm.. ................................................ 62
Bà
i 11: Tháo lắ
p bơm quạ
t . ................................................................................... 68
Bà

i 12: Tháo lắ
p thiế
t bòtruyền nhiệt ..................................................................... 71

2




Khoa Hóa

Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò

MÔN HỌC: THỰC HÀNH QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ

1.
2.
3.
4.
5.

Mã môn học : 038TP220
Số đơn vò học trình: 3
Trình độ thuộc khối kiến thức: Khố
i kiế
n thư ùc cơ sởngà
nh.
Phân bố thời gian: 100% thư ï
c hà
nh

Điều kiện tiên quyết: Thư ï
c hà
nh sau các mô
n họ
c lý thuyế
t Hóa đạ
i cư ơng,
Hóa lý, các quátrình thủy cơ vàvật liệu rờ
i, truyền nhiệt, truyền khố
i.
6. Mô tả vắn tắt nội dung môn học: Trang bò cho sinh viê
n vềcác cơ sở các
quá trình hấ
p thu, chư ng cấ
t, hấ
p phụ
, trích ly vàsấ
y vật liệu, tính toán câ
n
bằ
ng vật chấ
t, nă
ng lư ợ
ng, cơ sở các quá trình thủy lư ï
c, cơ họ
c vật liệu rờ
i,
truyền nhiệt, truyền khố
i, tính toán đư ợ
c các thô

ng sốcơ bản trong các quá
trình đó.
7. Nhiệm vụ của sinh viên: Tham dư ïhọ
c vàthảo luận đầy đủ. Thi vàkiể
m tra
giư õa họ
c kỳtheo qui chế04/1999/QĐ-BGD&ĐT
8. Tài liệu học tập : Giáo trình thư ï
c tập quátrình vàthiế
t bò
9. Tài liệu tham khảo :
[1]. Sổtay quá trình vàthiế
t bò cô
ng nghệ hóa họ
c. Tập 2 - Nhàxuấ
t bản
Khoa họ
c vàkỹthuật. Hànội 1992
[2]. Nguyễn Bin - Tính toán quá trình, thiế
t bò trong cô
ng nghệ hóa chấ
t và
thư ï
c phẩ
m. Tập 1, 2 - NXB Khoa họ
c vàkỹthuật. 1999
[3]. Phạ
m Vă
n Bô
n, Nguyễn Đình Thọ- Quátrình vàthiế

t bò cô
ng nghệhóa
họ
c - Truyền nhiệt - NXB Đạ
i họ
c quố
c gia Tp HồChí Minh.
[4]. ĐỗTrọ
ng Đà
i, Nguyễn Trọ
ng Khuô
ng, Trần Quang Thảo, VõThò Ngọ
c
Tư ơi, Trần Xoa - Cơ sở quá trình vàthiế
t bò cô
ng nghệhóa họ
c. Tập1 NXB Đạ
i họ
c vàTrung họ
c chuyê
n nghiệp. HàNội 1974
[5]. Hoà
ng Đình Tín - Nhiệt cô
ng nghiệp - NXB Đạ
i họ
c quố
c gia Tp HồChí
Minh, 2001.
[6].VõVă
n Bang, VũBá Minh - Truyền khố

i - NXB khoa họ
c vàkỹthuật.
1998.
[7]. Hoà
ng Minh Nam, VũBáMinh - Cơ họ
c vật liệu rờ
i - NXB khoa họ
c và
kỹthuật. 1998
10. Tiêu chuẩn đánh giá sinh viên :
 Nắ
m đư ợ
c cơ bản nội dung mô
n họ
c
 Cótính chủđộng vàthái độnghiê
m túc trong họ
c tập
 Kiể
m tra giư õa mô
n họ
c đểđư ợ
c dư ïthi
11. Thang điểm: 10/10

3

Khoa Hóa

Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò

12. Mục tiêu môn học: Trang bò cho sinh viê
n như õng kiế
n thư ùc cơ bản vềcơ
sởlýthuyế
t chuyê
n ngà
nh hóa họ
c
13. Nội dung chi tiết môn học:
Bà
i 1: Mạ
ch lư u chấ
t
Bà
i 2: Chư ng cấ
t
Bà
i 3: Truyền nhiệt ố
ng lồng ố
ng
Bà
i 4: Tháp đệm
Bà
i 5: Thờ
i gian lư u
Bà

i 6: Sấ
y đố
i lư u
Bà
i 7: A-B Bơm – Quạ
t
Bà
i 8: A-B Khuấ
y - Lọ
c khung bản
Bà
i 9: Vẽsơ đồvàcác chi tiế
t thiế
t bòchư ng cấ
t
Bà
i 10: Vẽsơ đồvàcác chi tiế
t thiế
t bòtháp đệm
Bà
i 11: Tháo lắ
p bơm quạ
t
Bà
i 12: Tháo lắ
p thiế
t bòtruyền nhiệt

4

Khoa Hóa

Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò

BÀI 1: MẠCH LƯU CHẤT
I. MỤC ĐÍCH
Khảo sát sư ïchảy của nư ớc ở nhiệt độ phò
ng thí nghiệm trong một hệ thố
ng
chảy với hai đư ờ
ng ô
ng có đư ờ
ng kính khác nhau d= 28 vàd=16 , vàcólư u lư ợ
ng
kếmà
ng chắ
n, ventury , như õng bộphận nố
i cù
ng như õng van kiể
m soát
-

Thí nghiệm a: Xác đònh hệ sốlư u lư ợ
ng kếmà
ng vàventuri (trắ
c đònh lư u
lư ợ

ng kếmà
ng chắ
n vàveturi)

-

Xác đònh thư ø
a sốma sát 

-

Xác đònh chiều dà
i tư ơng đư ơng của van Le

II. LÝ THUYẾT
1. Lưu lượng kế màng chắn và Ventury :
Nguyê
n tắ
c của hai dụ
ng cụnà
y làdo độ giảm áp suấ
t của lư u chấ
t khi chảy
qua dụ
ng cụnói trê
n đểxác đònh lư u lư ợ
ng dò
ng chảy.
Vận tố
c trung bình ởvòtrí (2) đư ợ

c tính tư øtổ
ng kế
tână
ng lư ợ
ng là:
2
v2

1

2

1

v1

v2

v1

2
1
2
ố
ng Venturi
mà
ng chắ
n
Sư ûdụ
ng phư ơng trình Bernouli cho hai mặ

t cắ
t ư ớt1-1, 2-2.
Z1 

-

1

P1  2 v12
P  v2

 Z 2  2  2 2  H f (1)

2g

2g

Z1 ,Z2 : Độ cao mặ
t cắ
t ư ớt so với mặ
t chuẩ
n , nế
u lấ
y mặ
t chuẩ
n trù
ng mặ
t
ố
ng thì Z1 ,Z2 = 0.

Hf : tổ
n thấ
t nă
ng lư ợ
ng dọ
c ố
ng, nế
u bỏ qua tổ
n thấ
t nă
ng lư ợ
ng dọ
c ố
ng nà
y
thì Hf = 0.
1,2 : Hệsốđiều chỉnh động lư ợ
ng , nế
u chếđộchảy rố
i thì 1= 2 = 1.
Trọ
ng lư ợ
ng riê
ng của lư u chấ
t  = g ( với  làkhố
i lư ợ
ng ruê
ng của lư u
chấ
t).

v1, v2: Vận tố
c dò
ng chảy tạ
i mặ
t cắ
t tạ
i các tiế
t diện 1-1, 2-2.

5




Khoa Hóa

Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò

(1) 

-

v12  v22 P1  P2 P


 p (2)
2g



g : Gia tố
c trọ
ng trư ờ
ng.

p: Hệsốthủy dầu áp suấ
t.
Lư u lư ợ
ng kếmà
ng chắ
n vàveturi đư ợ
c thiế
t lập qua cô
ng thư ùc:
Q  v1 A1  v2 A2  v1

D 2
d 2
d2
 v2
 v1  v2 2
4
4
D
d
1   v1  v2  2
D

P
v (1   ) P


(2) 

 p  v2  2
2g

1  4
2
2

4

Q  v2 A2  2

K

2 gp d 2
 K p
1  4 4

d 2
2g
4 1  4

Trong thư ï
c tếcó tổ
n thấ
t nă
ng lư ợ
ng khi chấ

t lỏng đi tư ø1-1, 2-2 . Đểhiệu
chỉnh ngư ờ
i ta đư a và
o hệsốhiệu chỉnh C, lư u lư ợ
ng thư ï
c của ố
ng là:
Q  CK p

2. Tổn thất năng lượng của dòng chảy trong ống dẫn :
Khi lư u chấ
t chảy trong ố
ng sẽcó sư ïthấ
t thoát nă
ng lư ợ
ng do ma sát với
thà
nh ố
ng . Xét trư ờ
ng hợ
p ố
ng trò
n đều nằ
m ngang : phư ơng trình Becnoulli tạ
i
hai mặ
t cắ
t ư ớt 1-1, 2-2 giới hạ
n đoạ
n ố

ng cho ta :
Z1 

P1  2 v12
P  v2

 Z2  2  2 2  H f

2g

2g

Với : Z1 = Z2 = 0
v1 = v2
1= 2 = 1 ( chảy rố
i)
cô
ng thư ùc Darcy cho tổ
n thấ
t nă
ng lư ợ
ng :

6




Khoa Hóa

Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò

Hf  

Lv 2
2 gD

L : chiều dà
i ố
ng (m).
D : đư ờ
ng kính ố
ng (m)
 : Hệsốma sát vôthư ùnguyê
n
Hệsốma sát phụthuộc và
o chếđôdò
ng chảy
Nế
u chếđộlàchảy tầng (Re < 2320 ) thì .


64
Re

Nế
u chếđộ làchảy rố
i (Re > 2320 ) thì  = f(Re, /D) , có thểtra tư øđồthò
Moody hay tư ømột sốcô
ng thư ùc thư ï

c nghiệm ( hệsốma sát phụthuộc và
o Re và
độnhám tư ơng đố
i /D).
Độnhám tư ơng đố
i của ố
ng làtỉ sốgiư õa độnhám thà
nh  trê
n đư ờ
ng kính ố
ng
D.
Hf : tổ
n thấ
t nă
ng lư ợ
ng do ma sát trong ố
ng (m) .
Cóthểtính hệsốma sát theo cô
ng thư ùc :
H f  p0  

v

Lv 2
2 gD

4Q
8lQ 2



p


0
D 2
g 2 D 5

 

g 2 D 5 p0
8lQ 2

g: gia tố
c trọ
ng trư ờ
ng g = 98,1 dm/s2.
D : đư ờ
ng kính ố
ng (dm).
Ll : chiều dà
i đoạ
n ố
ng khảo sát (dm).
Q : lư u lư ợ
ng nư ớc chảy trong ố
ng (l/s). Q đư ợ
c xác đònh tư øđồ thò Q theo
chê
nh lệch áp suấ

t Pm/g (câ
u a).
p0 : tổ
n thấ
t cột áp ởhai đầu ố
ng khảo sát (dm nư ớc ).
3. Tổn thất cục bộ :
Ngoà
i sư ïmấ
t mát nă
ng lư ợ
ng do ma sát nói trê
n cò
n có sư ïmấ
t mát nă
ng
lư ợ
ng do trở lư ï
c cuc bộ ,ïdo sư ïthay đổ
i tiế
t diện chảy ,hư ớng chảy , bò cản bởi
van, khúc nố
i , hay chỗđột mở, đột thu, các co …
Đố
i với van hay khúc nố
i , tổ
n thấ
t đư ợ
c biể
u diễn bằ

ng phư ơng trình:
Hf  

Le v 2
2 gD

7




Khoa Hóa

Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò

Le : chiều dà
i tư ơng đư ơng của van hay khúc nố
i đư ợ
c đònh nghóa làchiều dà
i
của một ố
ng thẳng có cù
ng sư ïmấ
t mát nă
ng lư ợ
ng với van hay khúc nố
i trong
như õng điều kiện giố
ng nhau.
Xác đònh chiều dà

i tư ơng đư ơng Le:
pv  p f  
Le 
pv 

Le v 2
8Q 2
 Le 2 5
2 gD
g D

gD 5 pv
8Q 2
Pv
g

g: gia tố
c trọ
ng trư ờ
ng g = 98,1 dm/s2.
D : đư ờ
ng kính ố
ng (dm).
l : chiều dà
i đoạ
n ố
ng khảo sát (dm).
Q : lư u lư ợ
ng nư ớc chảy trong ố
ng (l/s). Q đư ợ

c xác đònh tư øđồthòQ theo
chê
nh lệch áp suấ
t Pm/g (câ
u a).
 đư ợ
c xác đònh tư øđồthò - Re trong thí nghiệm b1, ư ùng mỗi giá trò Re ta có
giátròtư ơng ư ùng  ( sư ûdụ
ng đồthòtrong khảo sát đư ờ
ng ố
ng D28).
Với các đơn vòđạ
i lư ợ
ng đư ợ
c đònh nghóa như trê
n.
III. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM
1. Sơ đồ : (Xem hình vẽ)
2. Dụng cụ :
Thì kế(sinh viê
n chuẩ
n bò)
Sốliệu : kích thư ớc ố
ng dẫn bằ
ng đồng
Kí hiệu
D28
D18

Đư ờ

ng kính ngoà
i
28mm
18mm

Đư ờ
ng kính trong
26mm
14mm

Độnhám : e = 1.2 lỗmm
Mà
ng chắ
n : lố
i và
o : 2,60 cm đư ờ
ng kính lỗ: 1,60 cm
Ventury : lố
i và
o : 2,60 cm đư ờ
ng kính lỗ : 1,60 cm
IV. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
Trư ớc khi bắ
t đầu các phần là
m thí nghiệm , sinh viê
n cần tuâ
n theo một số
chỉ dẫn sau :
8

Khoa Hóa

Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò

Trư ớc khi mởhay tắ
t máy bơm phải đóng van số3 và4 đểtránh bọ
t khí lọ
t
và
o hệthố
ng .
Mởcầu nguồn
1. Trắc đònh lưu lượng kế màng chắn và ventury .
Mởvan nguồn nư ớc vàsố0 cho nư ớc và
o bình chư ùa đế
n vạ
ch tố
i đa .
Mởvan số1 , 2 vàđóng van 4 ,5
Mở cô
ng tắ
c điện cho bơm chạ
y vàtư øtư ømở van 3 tố
i đa đồng thờ
i mở van
của áp kếdư ới ( thư ờ
ng các van nà

y đãmở) Ventury vàmà
ng chắ
n . Tắ
t bơm ,
đóng van 3 . So sánh mư ùc chấ
t lỏng trong các nhánh áp kếcó bằ
ng nhau khô
ng .
Nế
u khô
ng bằ
ng nhau thì tiế
n hà
nh chỉnh cho mư ùc chấ
t lỏng trong các nhánh bằ
ng
nhau bằ
ng cách : mở cô
ng tắ
c điện cho bơm chạ
y, mở van 3 , đồng thờ
i mở các
van phía trê
n áp kế đểthô
ng với khí quyể
n sau đótiế
n hà
nh tắ
t bơm vàkhóa các
van phía trê

n áp kếlạ
i. Sau đótiế
n hà
nh thí nghiệm.
Ta chọ
n thểtích nư ớc W (trư ớc như trong bảng) . ư ùng với mỗi độ mở van 4 (
lư u lư ợ
ng sẽkhác nhau) ta đo độ giảm áp của màng chắn, venturi vàđồng thời
đo thời gian màmáy bơm, bơm hế
t thểtích nư ớc đó.
Sẽtiế
n hà
nh đo với các độmởvan : hò
an tò
an, ¾ van, ½ van, ¼ van.
Van số4 mởhò
an tò
an (4 +1/4 vò
ng )
Mởhò
an tò
an : sẽmởvan tố
i đa
Mở¾ van : khóa van 1 +1/16 vò
ng
Mở½ van : khóa van thê
m 1 +1/16 vò
ng
Mở¼ van : khóa van thê
m 1 +1/16 vò

ng
Khi hế
t nư ớc trong bình chư ùa : tắ
t bơm, khóa van 4,mở van O vàvan nguồn
nư ớc .
Tiế
n hà
nh là
m thí nghiệm 3 lần, có thểlấ
y sốliệu trung bình vàlọ
ai như õng
thô
ng sốthí nghiệm sai.
2. Thiết lập giản đồ  theo Re cho đường ống có đường kính 28 mm và 16 mm
Cho ố
ng 28 mm mởvan 1,2 khóa van 4,5 .
Mư ùc chấ
t lỏng trong các nhánh áp kếphải bằ
ng nhau (nế
u khô
ng bằ
ng nhau
tiế
n hà
nh chỉnh cho mư ùc chấ
t lỏng bằ
ng nhau tiế
n hà
nh giố
ng câ

u a).
Tiế
n hà
nh là
m thí nghiệm cho chiều dà
i l = 0,9 m. ư ùng với các độmởvan 3 ta
đo độ giảm áp trên ống D28 và màng chắn.
Van 3 sẽthí nghiệm cho các độmở: hò
an tò
an, ¾ van, ½ van, ¼ van.
Van số3 mởhò
an tò
an (4 +1/4 vò
ng )
Mởhò
an tò
an : sẽmởvan tố
i đa
Mở¾ van : khóa van 1 +1/16 vò
ng
Mở½ van : khóa van thê
m 1 +1/16 vò
ng
Mở¼ van : khóa van thê
m 1 +1/16 vò
ng
Tiế
n hà
nh là
m thí nghiệm 3 lần, có thểlấ

y sốliệu trung bình vàlọ
ai như õng
thô
ng sốthí nghiệm sai.
9




Khoa Hóa

Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò

Cho ố
ng 16 mm khóa van 1,2 mởvan 3 .
Tiế
n hà
nh là
m thí nghiệm cho chiều dà
i l = 0,9 m. ư ùng với các độmởvan 5 ta
đo độ giảm áp trên ống D14 và màng chắn.
Van 5 sẽthí nghiệm cho các độmở: hò
an tò
an, ¾ van, ½ van, ¼ van.
Van số3 mởhò
an tò
an (3 vò
ng )
Mởhò
an tò

an : sẽmởvan tố
i đa
Mở¾ van : khóa van ¾ vò
ng
Mở½ van : khóa van thê
m ¾ vò
ng
Mở¼ van : khóa van thê
m ¾ vò
ng
3. Đònh chiều dài tương đương của van :
Mư ùc chấ
t lỏng trong các nhánh áp kếphải bằ
ng nhau (nế
u không bằ
ng nhau
tiế
n hà
nh chỉnh cho mư ùc chấ
t lỏng bằ
ng nhau tiế
n hà
nh giố
ng câ
u a).
Mởvan 1,3 khóa van 4,5 . ư ùng với các độmởvan 2 ta đo độ giảm áp của van
2 và màng chắn
Van 2 sẽthí nghiệm cho các độmở: hò
an tò
an, ¾ van, ½ van, ¼ van.

Van số2 mởhò
an tò
an (4 +1/4 vò
ng )
Mởhò
an tò
an : sẽmởvan tố
i đa
Mở¾ van : khóa van 1 +1/16 vò
ng
Mở½ van : khóa van thê
m 1 +1/16 vò
ng
Mở¼ van : khóa van thê
m 1 +1/16 vò
ng
Tiế
n hà
nh là
m thí nghiệm 3 lần, có thểlấ
y sốliệu trung bình vàlọ
ai như õng
thô
ng sốthí nghiệm sai.
V. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM, TÍNH TOÁN VÀ ĐỒ THỊ
1. Kết quả đo
ghi kế
t quảđo vàtính các sốliệu theo bảng
a. Trắc đònh lưu lượng kế màng chắn, lưu lượng kế Venturi
Độ mở W

(lít)
HT
¾
½
¼

T
(s)

Q
Pm/g
Pv/g
(lít/s) (cmH2O) (cmH2O)

10

Re

Cm

Cv




Khoa Hóa

Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò

b.1. Thiết lập giản đồ  theo Re cho đường ống có đường kính 28 mm

Độ mở Pm/g
(cmH2O)
HT
¾
½
¼

P/g D28 Q
(cmH2O)
(lít/s)



V
(cm/s)

Re

b.2 .Thiết lập giản đồ  theo Re cho đường ống có đường kính 16 mm

Độ mở Pm/g
P/g D16 Q
V
Re
(cmH2O)
(cmH2O)
(lít/s)
(cm/s)
HT
¾

½
¼
c. Tính chiều dài tương đương
Độ
mở
HT
¾
½
¼

Pm/g
P/g van
(cmH2O) (cmH2O)

Q
(lít/s)

V
(cm/s)

V2
2g



Re

Le

Re:Le

2. Đồ thò
Vẽ các đồ thò
Lư u lư ợ
ng Q theo chê
nh lệch áp suấ
t Pm/g vàPv/g (mà
ng chắ
n vàố
ng
venturi) (câ
u a)
- Hệsốlư u lư ợ
ng kếCm vàCv theo Re (câ
u a)
- Thư ø
a sốma sát  theo Re (câ
u b1, b2)
- Lư u lư ợ
ng Q theo độmởvan (câ
u c)
3. Bàn luận:
- So sánh các đồthòtư økế
t quảthí nghiệm với kế
t quảtrong sách (lýthuyế
t)
- Nhận xét vềmư ùc tin cậy của kế
t quảthí nghiệm vànguyê
n nhâ
n của sai số

- Liê
n hệmôhình thí nghiệm so với trong các cô
ng nghiệp
-

11




Khoa Hóa

-

Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò

Nê
u cách sư ûdụ
ng van đểhạ
n chếtổ
n thấ
t (khi lư u chấ
t qua van) vànhư õng ư ùng
dụ
ng van trong thư ï
c tế

VI. TÀI LIỆU THAM KHẢO
a. Giáo trình cơ lư u chấ
t ( tập thểgiảng viê

n bộmôn cơ lư u chấ
t) Trư ờ
ng ĐHKT
(ĐHBK) nă
m xb: 1997
b. VũVă
n Tảo vàNguyễn Cảnh Cầm ‘’thủy lư ï
c’’tập 1 NXB Đạ
i họ
c vàTrung
họ
c chuyê
n nghiệp, HàNội, 1968

HỆTHỐNGMẠCHLƯUCHẤT

3
BẦUKHÍ

NGUỒ
N
NƯ Ớ
C

MÀNGCHẮN

VENTUARI

4
2

D28

BÌ
NH
CHƯ Ù
A
CHẤ
T
LỎ
NG

0

ÁPKẾCHỮU

1

5

D16

BƠM

0,1,2,3,4,5 VAN

12

Khoa Hóa

Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò

BÀI 2: CHƯNG CẤT
I . MỤC ĐÍCH :
Khảo sát ảnh hư ởng của dò
ng hò
an lư u vàảnh hư ởng của vò trí mâ
n nhập liệu
đế
n hiệu suấ
t của tháp chư ng cấ
t vàđộtinh khiế
t của sản phẩ
m.
II. LÝ THUYẾT :
Môhình mâ
m lýthyế
t làmôhình tóan đơn giản nhấ
t dư ï
a trê
n các cơ sởsau :
a / Câ
n Bằ
ng giư õa hai pha lỏng – hơi cho hỗn họ
p hai cấ
u tư û.
b / Điều kiện động lư ï

c họ
c lư u chấ
t lý tư ởng trê
n mâ
m lý tư ởng cho hai pha
lỏng – hơi là
:
- Pha lỏng phải hò
a trộn hò
an tò
an trê
n mâ
m
- Pha hơi khô
ng lô
i cuố
n các giọ
t lỏng tư ømâm dư ới lê
m mâ
m trê
n vàđồng
thờ
i cónồng độđồng nhấ
t tạ
i mọ
i vòtrí trê
n tiế
t diện.
- Trê
n mỗi mâ

m luô
n đạ
t sư ïcâ
n bằ
ng giư õa hai pha.
1. Hiệu suất :
Đểchuyể
n sốmâ
m lý thuyế
t thà
nh sốmâ
m thư ï
c ta cần phải biế
t hiệu suấ
t
mâ
m. có 3 lọ
ai hiệu suấ
t cần dù
ng là
: (1) hiệu suấ
t tổ
ng quát , liê
n quan đế
n tò
an
tháp. (2) hiệu suấ
t mâ
m Murphree, liê
n quan đế

n một mâ
m và(3) hiệu suấ
t cụ
c
bộ, liê
n quan đế
n vòtrí cụthểtrê
m mâ
m.
Hiệu suấ
t tổ
ng quát E0 đơn giản khi sư ûdụ
ng như ng kém chính xác nhấ
t, đuọ
7c
đònh nghóa làtỷsốgiư õa mâ
m lýtư ởng vàsốmâ
m thư ï
c cho tò
an tháp.
Sốmâ
m lýtư ởng
sốbậc thang - 1
E0 =
=
Sốmâ
m thư ï
c
sốmâ
m thư ï

c
Với 1 tư ợ
ng trư ng cho nồi đun luô
n luô
n tư ơng đư ơng với một mâ
m lýthuyế
t
Hiệu suấ
t mâ
m Murphree đònh nghóa là:
yn - yn+1
EM =
y*n - yn+1
Trong đó:
yn = nồng độthư ï
c ucủa pha hơi rờ
i mâ
m thư ùn.
yn+1 = Nồng độthư ï
c của pha hơi và
o mâ
m thư ùn.
*
y n = Nồng độ pha hơi câ
n bằ
ng với pha lỏng rờ
i ố
ng chảy chuyền mâ
m
thư ùn.

Hiệu suấ
t mâ
n Murphree do đó làtỷ sốgiư õa sư ïbiế
n đổ
i nồng độ pha hơi
qua một mâ
m với sư ïbiế
n đổ
i nồng độcư ï
c đạ
i cóthểđạ
t đư ợ
c khi pha hơi rờ
i mâ
m
câ
n bằ
ng với pha lỏng rờ
i mâ
m thư ù n . nói chung pha lỏng rờ
i mâ
n có nồng độ
13




Khoa Hóa

Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò

khô
ng bằ
ng với nồng độtrung bình của pha lỏng trê
n mâ
m nê
n dẫn đế
n khái niệm
hiệu suấ
t cụ
c bộ. hiệu suấ
t cụ
c bộđư ợ
c đònh nghóa như sau :
,
,
yn - y n+1
EM =
y,en - y,n+1
yn, : Nồng độrờ
i khỏi vòtrí cụthể
trê
n mâ
mn.
,
y n+1 : Nồng độpha hơi và
o mâ
m n tạ
i cù
ng vòtrí .

,
y en : Nồng độpha hơi câ
n bằ
ng với pha lỏng tạ
i cù
ng vòtrí
2. Mối liên hệ giữa hiệu suất mâm Murpree và hiệu suất tổng quát :
Hiệu suấ
t tổ
ng quát của tháp khô
ng bằ
ng với hiệu sâ
t trung bình của tư ø
ng
mâ
m. Mố
i liê
n hệ nà
y tù
y thuộc và
o độ dố
c tư ơng đối của đơng2 câ
n bằ
ng và
đư ờ
ng là
m việc. Khi mG/L > 1 hiệu suấ
t tổ
ng quát có giá trò lớn hơn vàkhi mG/L
< 1 hiệu suấ

t tổ
ng quát có giá trò nhỏ hơn .Như vậy với quá trình trong đó cả hai
vù
ng như trê
n ( chư ng cấ
t ) thì hiệu suấ
t tổ
ng quát E0 có thểgần bằ
ng hiệu suấ
t
mâ
m EM.
Tuy nhiê
n khi phâ
n tích hoạ
t động của một tháp thay một phần của tháp thư ï
c
tếtrong đó đo đư ợ
c sư ïbiế
n thiê
n nồng độqua một hoặ
c một và
i mâ
m sẽxác đònh
đư ợ
c giátròđúng của EM hơn làgiảsư ûEM = E0 .
III. THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT :
- Hệthố
ng chư ng cấ
t 5 mâ

m xuyê
n lỗ(xem hình vẽ).
- Một hệ thố
ng đo nhiệt độ . Đo nhiệt độ các mâ
m , nồi đun , nhiệt độ nhập
liệu , nhiệt độhoà
n lư u .
- Một phùkế.
- Đồng hồđo thờ
i gian (sinh viê
n chuẩ
n bò).
- Một ố
ng khắ
c vạ
ch 250 ml .
- Một bình nư ớc cấ
t.
- Một bình rư ợ
u Etylic.
IV. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM :
1 Tiến hành thí nghiệm :
- Đổbình nư ơc cấ
t và
o bình nhập liệu , pha rư ợ
u và
o sao cho nồng rư ợ
u
khoảng 15-20 độ, pha hỗn hợ
p gần đầy bình nhập liệu .

- Khi hỗn hợ
p trong nồi đun dư ới vạ
ch trắ
ng ( 1/ 3 ) nồi đun sẽrấ
t nguy hiể
m,
sẽcháy điện trở nồi đun, luô
n luô
n phải chú ý mư ùc chấ
t lỏng trong bình nhập liệu
(1/3 nồi đun ).
- Đóng cầu dao tổ
ng của hệthố
ng , mởcô
ng tắ
c điện của nguồn chính, mở
cô
ng tắ
c gia nhiệt nồi đun, chờnồi đun sô
i tiế
n hà
nh nhập liệu.

14




Khoa Hóa

Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò

- Nố
i đầu ố
ng nhập liệu và
o mâ
m muố
n khảo sát, mở van NL, mở van và
o
mâ
m cần nhập liệu,mở cô
ng tắ
c bơm nhập liệu, điều chỉnh lư u lư ợ
ng nhập liệu
(bằ
ng nút điều chỉnh trê
n lư u lư ợ
ng kế
).Ơ Ûđộđọ
c thích hợ
p (theo giáo viê
n hư ớng
dẫn). Nhiệt độnhập liệu có thểđiều chỉnh bằ
ng nút nhiệt suấ
t cung cấ
p cho dò
ng
nhập liệu.
- Mở bơm nư ớc cung cấ
p dò

ng là
m nguội. (Sư û dụ
ng chung với bà
i ố
ng lồng
ố
ng). Trong quátrình chư ng cấ
t khô
ng đư ợ
c tắ
t bơm nà
y.
- Trong quátrình thiế
t bòchư ng cấ
t đang hoạ
t động. Các van SP,BNL sẽđóng.
- Sản phẩ
m đỉnh thu đư ợ
c sẽcho hò
an lư u qua đỉnh tháp chư ng cấ
t bằ
ng cách ,
mởvan HL1,HL2, mởcô
ng tắ
c bơm hoà
n lư u, lư u lư ợ
ng hò
an lư u đư ợ
c điều chỉnh
qua lư u lư ợ

ng kếhò
an lư u ở độ đọc thích hợ
p ( theo GVHD ). Nhiệt độ hoà
n lư u
cóthểđiều chỉnh bằ
ng nút nhiệt suấ
t cung cấ
p cho dò
ng hoà
n lư u .
- Khi sản phẩ
m trong bình thu sản phẩ
m đãđầy , tiế
n hà
nh đo nồng độ sản
phẩ
m đỉnh bằ
ng cách mở van cho và
o ố
ng đong vàđo nồng độ rư ợ
u ,sau khi đo
xong nồng độ , phải mở van hư ùng sản phẩ
m và
o bình đư ï
ng cồn đểtiế
n hà
nh đo
mâ
n kếtiế
p . (rư ơu trong ố

ng đong cũng cho và
o bình đư ï
ng cồn, khô
ng mở van
BNL đểnồng độnhập liệu khô
ng bòthay đổ
i)
- Khi thay đổ
i vò trí mâ
m nhập liệu , tháo đầy ố
ng nhập liệu gắ
n và
o mâ
m mới
( mâ
m cần thí nghiệm ) , khô
ng cần thiế
t điều chỉnh lư u lư ợ
ng . Như ng cần tắ
t
bơm nhập liệu vàgia nhiệt nhập liệu .
2 Ngừng máy :
+ Tắ
t gia nhiệt hoà
n lư u , tắ
t bơm hoà
n lư u.
+ Tắ
t gia nhiệt nhập liệu, tắ
t bơm nhập liệu .

+ Tắ
t gia nhiệt nồi đun .
+ Tháo sản phẩ
m đỉnh và
o bình nhập liệu cồn qua van.
+ Tắ
t bơm dò
ng là
m lạ
nh , khi khô
ng cò
n sản phẩ
m.
+ Ngắ
t cô
ng tắ
t điện và
o hệthố
ng .
+ Ngắ
t cầu dao tổ
ng của hệthố
ng chư ng cấ
t.
+ Cóthểdù
ng loạ
i sản phẩ
m đáy nế
u rư ợ
u cò

n nhiều.
V. NỘI DUNG THÍ NGHIỆM
1. nh hư ởng của dò
ng hoà
n lư u giư õdò
ng nhập liệu ởđộđọ
c nhấ
t đònh
khô
ng đổ
i và
o mâ
m số4 (hoặ
c bấ
t kỳmâ
m khác) thí nghiệm 3 tròsố
khác nhau của dò
ng hoà
n lư u ở3 độđọ
c khác nhau ( theo GVHD )
2. nh hư ởng của vòtrí mâ
m nhập liệu : Thay đổ
i 2 vòtrí mới của mâ
m
nhập liệu và
o mâ
m số2 vàmâ
m số5 (hoặ
c hai mâ
m khác với thí

nhgiệm 1) . giư õlư u lư ợ
ng nhập liệu khô
ng đổ
i.
3. Đo nhiệt độdò
ng nhập liệu vànhiệt độdò
ng hoà
n lư u bằ
ng đồng hồ
điện tư û.

15




Khoa Hóa

Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò

4. Đo nồng độnhập liệu vàtrong mỗi thí nghiệm mởvan SP đểlấ
y mẫu
sản phẩ
m và
o ố
ng đong vàđo nồng độbằ
ng phùkế
.
VI. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ TÍNH TOÁN :
1. Kết quả đo và tính toán ghi theo mẫu sau:

Thí nghiệm

Vò trí
mâm

1
2
3
4
TN

Vò trí mâm

L.lượng dòng
ml/ph
F

Lo

120
180
240

30
60
90
120

R

xF

Độ chỉ phù
kế
VD

D

xD

VF

Nhiệt độ đo
tF

xW

tLO

tF

1
2
3
4
TN

Phương trình đường nhập liệu

Phương trình đường cất

1
2
3
4
TN

Vò trí
mâm

R

H.suất mâm
t.quát

Số mâm LT

Hiệu suất mâm số
1

2

3

4

1
2
3
4

2. Đồ thò và kết quả tính toán

16



5


Khoa Hóa

Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò

a. Tìm sốmâ
m lýthuyế
t bằ
ng phư ơng pháp đồthò. Dù
ng mỗi đồthòcho mỗi
trư ờ
ng hợ
p thí nghiệm.
b. Tính hiệu suấ
t tổ
ng quát vàhiệu suấ
t mâ
m cho mỗi trư ờ
ng hợ
p thí nghiệm.
c. Tư øsốmâ
m thư ï

c vẽtrê
n đồthòsuy ra độtinh khiế
t của sản phẩ
m đỉnh .
3. Bàn luận:
a. Bà
n luận vềảnh hư ởng của dò
ng hoà
n lư u đế
n độtinh khiế
t của sản
phẩ
m vàhiệu suấ
t mâ
m vàhiệu suấ
t tổ
ng quát của cột chư ng cấ
t.
b. Bà
n luận vềảnh hư ởng của vòtrí mâ
m nhập liệu trê
n độtinh khiế
t và
hiệu suấ
t mâ
m.
c. Như õng ư ùng dụ
ng chư ng cấ
t trong cô
ng nghiệp, thiế

t bòchư ng cấ
t trong
thư ï
c tếvàmôhình thí nghiệm.
VII. TÀI LIỆU THAM KHẢO:
1. Quátrình thiế
t bòtập 3 – Truyền khố
i (chư ơng 5 vàchư ơng 7) VõVă
n Bang &
VũBáMinh , ĐHBK.TP.HCM 1997.
2.Sổtay quátrình vàthiế
t bòtập 1 vàtập 2, đhbk hànội ,1980.
2.

BộPhậnNgư ng
TụSảnPhẩ
m

Đ
iệnTrở
Đ
unNóng
Dò
ngNhập
Liệu

Đ
iệnTrởĐ
un
NóngDò

ng
Hoà
nLư u
Lư uLư ợ
ng
KếĐ
o
Dò
ngHoà
n
Lư u

AT

LN

Lư uLư ợ
ngKế
Đ
oDò
ngNhập
Liệu

HL2

Dò
ngLà
m
Nguội

BìnhChư ùaSản
Phẩ
mĐ
ỉnh

NL
HL1

Nồi Đ
un

BNL

SP
BơmHoà
nLư u

TL

Đ
iệnTrở
2,5Kw

BìnhChư ùaNhậpLiệu
BơmNhậpLiệu

THIẾ
TBỊTHÍNGHIỆM17
CHƯ NGCẤ
T

Khoa Hóa

Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò

BÀI 3. TRUYỀN NHIỆT ỐNG LỒNG ỐNG
I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
Là
m quen với thiế
t bò truyền nhiệt dạ
ng ố
ng lồng ố
ng, các dụ
ng cụđo nhiệt
độvàlư u lư ợ
ng lư u chấ
t.
Xác đònh hệ sốtruyền nhiệt trong quá trình truyền nhiệt giư õa hai dò
ng lạ
nh
nóng đư ợ
c ngă
n cách bởi vách ngă
n kim loạ
i ởcác chếđộchảy khác nhau.
Thiế
t lập phư ơng trình câ
n bằ
ng nhiệt lư ợ

ng .
II. LÝ THUYẾT
Truyền nhiệt trong thiế
t bò dạ
ng ố
ng lồng ố
ng làsư ïtruyền nhiệt phư ùc tạ
p
giư õa hai lư u chấ
t đư ợ
c ngă
n cách bởi vách ngă
n kim loạ
i. Phư ơng thư ùc truyền
nhiệt ởđâ
y làtruyền nhiệt đố
i lư u tư øvách ngă
n đế
n lư u chấ
t (vàngư ợ
c lạ
i) vàdẫn
nhiệt qua thà
nh ố
ng kim loạ
i.
Nhiệt lư ợ
ng do dò
ng nóng tỏa ra:
QN = G1C1(tv1 – tR1)

Nhiệt lư ợ
ng do dò
ng lạ
nh nhận và
o
QL = G2C2(tR2 – tv2)
Tư ødóta thà
nh lập phư ơng trình câ
n bằ
ng nhiệt lư ợ
ng
QN = Q L
 G1C1(tv1 – tR1) = G2C2(tR2 – tv2)
Trong đó:
G1, G2 - Lư u lư ợ
ng dò
ng nóng vàdò
ng lạ
nh, kg/s
C1, C2 - Nhiệt dung riê
ng của lư u chấ
t, J/kg.độ
tv1, tR1 - Nhiệt độvà
o vàra của dò
ng nóng, 0C
tv2, tR2 - Nhiệt độvà
o vàra của dò
ng lạ
nh, 0C
Quátrình truyền nhiệt đư ợ

c biể
u diễn bởi phư ơng trình:
*
Q = Kl .tlog.L

(1)

(2)

Trong đó:
L - Chiều dà
i ố
ng, m
Kl* - Hệsốtruyền nhiệt dà
i theo thư ï
c nghiệm, W/m2.độ

18




Khoa Hóa

Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò

tlog – hiệu sốnhiệt độtrung bình giư õa hai dò
ng lư u chấ
t, 0C
Δ t  Δt n

l
Δt

log
Δt
l
ln
Δt n
Nế
u hai dò
ng lư u chấ
t chuyể
n
động ngư ợ
c chiều thì tL và
tR2
tN đư ợ
c tính như hình 1.
tv1
Trong đó
tL = tv2 – tR1
tv1
tN = tR2 – tv1
t

(3)
tv2
tv1

tL

tv1

tN

tR1

tv1

tv1

v1

Hình 1

Δt

L  2 thì hiệu sốnhiệt độ trung bình của hai dò
ng lư u chấ
t có thể
Δt N
đư ợ
c tính theo cô
ng thư ùc:

Nế
u

Δt

log

 Δt

tb



Δt

L  Δt
2

N

Hệsốtruyền nhiệt dà
i tính theo lýthuyế
t Kl:

K 
l

Π

r
d ng
1
1
1

.ln


 b
α 1d tr 2λ
d tr α 2 d ng
d
b

(4)

Trong đó:
dng, dtr - Đư ờ
ng kính ngoà
i vàđư ờ
ng kính trong của ồng truyền nhiệt, m
.
 - hệsốdẫn nhiệt của kim loạ
i là
m ố
ng, W/m.độ.
db - Đư ờ
ng kính lớp bẩ
n bám trê
n thà
nh ố
ng, m.
2
rb – hệsốtrởnhiệt của cặ
n bẩ
n, m .độ/W
1, 2 - hệsốcấ

p nhiệt giư õa vách ngă
n vàcác dò
ng lư u chấ
t đư ợ
c tính
tư øchuẩ
n sốNu.

P 0,25
Nu  A.R e m .Pr n ( r )
.E .E R
l
Prt
Các hệsốA, m, n, El, ER làcác hệsốthư ï
c nghiệm phụthuộc và
o các yế
u tố
:
Chếđộchảy của dò
ng lư u chấ
t.
Sư ïtư ơng quan giư õa dò
ng chảy vàbềmặ
t truyền nhiệt.
19




Khoa Hóa

Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò

Đặ
c điể
m bềmặ
t truyền nhiệt bao gồm độnhám, hình dạ
ng…
III. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM
Hệ thống thiết bò thí nghiệm có 3 loạ
i ống với kiểu kếcấu bềmặt truyền nhiệt như
sau:

 Kiể
u ố
ng A: Loạ
i ố
ng cócánh tản nhiệt.
 Kiể
u ố
ng B: Loạ
i ố
ng lồng ố
ng màlư u chấ
t chảy ngang mặ
t ngoà
i của
ố
ng trong.
 Kiể

u ố
ng C: Loạ
i ố
ng lồng ố
ng đơn giản, lư u chấ
t chảy dọ
c bềmặ
t của
ố
ng trong
Kích thư ớc các loạ
i ố
ng truyền nhiệt cho trong bảng 1

Bảng 1: Kích thước các loại ống truyền nhiệt trong bài thí nghiệm
Kiể
u ố
ng

Đư ờ
ng kính ố
ng
trong, mm

Đư ờ
ng kính ố
ng
ngoà
i, mm

Chiều dà
i, mm

A

10,7/12,7

26/28

1000

B

14/16

26/28

1000

C

14/16

26/28

1000

IV. TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM:
Mởvan 1 cho nư ớc và
o thù

ng D khoảng 2/3.
Bậc cô
ng tắ
c điện trởF, đun nư ớc cho tới lúc sô
i.
Đố
i với bà
i thí nghiệm nà
y ta cốđònh lư u lư ợ
ng dò
ng lạ
nh vàcho thay đổ
i
dò
ng nóng đểxét sư ïtrao đổ
i nhiệt giư õa hai dò
ng lư u chấ
t.
1. Đối với ống B:
 Điều chỉnh dòng lạnh:
Mở hoà
n toà
n van 2 và6/ đểđảm bảo rằ
ng nư ớc có thểhoà
n lư u lạ
i thù
ng
chư ùa.
Đóng 3 van nóng 9N, 10N, 11 vàmở3 van lạ
nh 9L, 10L, 12.

Mởbơm lạ
nh BL vàmởvan 8 đểdò
ng lạ
nh và
o ố
ng B.
/
Đóng hoà
n toà
n van 12 vàđiều chỉnh van 6 đểlư ợ
ng nư ớc qua lư u lư ợ
ng kế
là8 l/phút.
Mở lạ
i van 12 đồng thờ
i đóng hai van 9L, 10L đểkhô
ng cho dò
ng lạ
nh chảy
qua lư u lư ợ
ng kế
. Lư u ýrằ
ng dò
ng lạ
nh chảy qua ố
ng B lúc nà
y là8 l/phút.
 Điều chỉnh dòng nóng:
Mở3 van nóng 9N, 10N, 11.
20

Khoa Hóa

Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò

Mởvan 4 vàđóng hai van 3, 5 đểdò
ng nóng chảy và
o ố
ng B.
Bậc bơm BN sau đó đóng van 11 lạ
i. Điều chỉnh van 4 cho nư ớc qua lư u
lï
ng kếlà4 l/phút.
Đợ
i khoảng 2 phút, sau đóđo nhiệt độđầu và
o vàra của 2 dò
ng lư u chấ
t ư ùng
với các nút trê
n thiế
t bòđo nhiệt độ.
Tiế
p tụ
c điều chỉnh van 4 đểtă
ng lư u lư ợ
ng dò
ng nóng lê

n 8 và12 l/phút, đo
nhiệt độđầu và
o vàra tư ơng tư ïnhư trê
n.
Tắ
t bơm nóng BN.
2. Đối với ống C
Đóng ba van nóng 9N, 10N, 11 vàmởlạ
i ba van lạ
nh 9L, 10L, 12.
Mởvan 7 vàđóng van 8 đểcho dò
ng lạ
nh chảy qua ố
ng C.
/
Đóng van 12 lạ
i vàđiều chỉnh van 6 đểnư ớc chảy qua lư u lư ợ
ng kếG là8
l/phút.
Đóng 3 van nóng 9N, 10N, 11 vàmở3 van lạ
nh 9L, 10L, 12.
Các bư ớc cò
n lạ
i hoà
n toà
n tư ơng tư ïnhư đố
i với ố
ng B.
3. Đối với ống A
Do ố

ng A chỉ códò
ng nóng chảy qua nê
n các bư ớc thí nghiệm SV là
m tư ơng
tư ïnhư trê
n.
Các kế
t qủa thí nghiệm cóthểlập và
o bảng 2:
Bảng 2: Kết qủa thí nghiệm
Lư u lư ợ
ng dò
ng
lạ
nh, l/ph
Ố
ng A
QL = 8
(Ố
ng B)
QL = 8
(Ố
ng C)

Lư u lư ợ
ng dò
ng
nóng, l/ph

Nhiệt độdò

ng
nóng
Và
o, 0C Ra, 0C

Nhiệt độdò
ng
lạ
nh
Và
o, 0C Ra, 0C

QN1 = 4
QN2 = 8
QN3 = 12
QN1 = 4
QN2 = 8
QN3 = 12
QN1 = 4
QN2 = 8
QN3 = 12

V. TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN
 b1 - Tính nhiệt lư ợ
ng Q theo cô
ng thư ùc (1)
 b2 - Tính log theo (3)
 b3 - Tính hệsốtruyền nhiệt dà
i thư ï
c nghiệm theo (2)

21




Khoa Hóa

Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò

 b4 - Tính hệ sốtruyền nhiệt dà
i theo lý thuyế
t theo (4) bằ
ng cách tính hệ
sốcấ
p nhiệt 1, 2 như sau:
Xác đònh chếđộchảy của lư u chấ
t bằ
ng chuẩ
n sốRe

Re 

ρωd

td

μ

Trong đó:

,  - khố
i lư ợ
ng riê
ng vàđộnhớt động họ
c của lư u chấ
t, kg/m3 vàPa.S
dtd – kích thư ớc hình họ
c chủyế
u, m

d
Với:

td



4F
π
F – diện tích mặ
t cắ
t, m2
 - chu vi mặ
t cắ
t ư ớt, m

Đối với ống B:
Chếđộchảy mà
ng 5 < Re <103
 Pr 

Nu  0,5Re 0,5 Pr 0,38 

 Prt 

0,25

Chếđộchảy chuyể
n tiế
p 103 < Re < 2.105
 Pr 
Nu  0,25Re 0,6 Pr 0,38 

 Prt 

0,25

Chếđộchảy rố
i 2.105 < Re < 2.106
 Pr 
Nu  0,023Re 0,8 Pr 0,37 

 Prt 
Đối với ống C:

0,25

Chếđộchảy mà
ng Re < 2300

22

Khoa Hóa

Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò

 Pr 
Nu  0,15Re 0,33 Pr 0,43 Gr 0,1 

 Prt 

0,25

Chếđộchảy chuyể
n tiế
p 2300 < Re <10.000
 Pr 
Nu  C.Pr 0,43 

 Prt 

0,25
ε

l

Chếđộchảy rố
i Re > 10.000

0,25
 Pr 
0,8
0,43
Nu  0,021Re Pr


 Prt 
Trong đó:
Pr, Prt – chuẩ
n sốprandt ởnhiệt độtrung bình của dò
ng lư u chấ
t vàcủa vách
ngă
n, đặ
c trư ng cho sư ïkhác nhau của hệ sốcấ
p nhiệt khi đun nóng vàlà
m lạ
nh.
Nế
u khô
ng biế
t nhiệt độ vách ngă
n, đểđơn giản trong tính toán ta xem nhiệt độ
trung bình của dò
ng lư u chấ
t bằ
ng nhiệt độcủa vách ngă
n nghóa làtỉ sốPr/Prt = 1.

C – hệsốphụthuộc và
o Re. Cóthểchọ
n C theo bảng 3:
l – hệsốphụthuộc tỷlệl/d khi Re < 10.000, l cho trong bảng 4
Gr – chuẩ
n sốGrashop
gd 3ρ 2 βΔt
Gr  td
μ 2
Với:
 - hệsốgiản nởthểtích
t – hiệu nhiệt độgiư õa thà
nh ố
ng vàdò
ng lư u chấ
t
Bảng 3: Các giá trò của C theo Re
Re.103 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5
3
C
1,9 2,2 3,3 3,8 4,4
6

4
5
6
10,3 15,5 19,5

Bảng 4: các giá trò của l theo tỷ số l/d
l/d

1
2
5
10
15
29
30
l
1,9
1,7
1,44 1,28
1,18 1,13 1,05
Sau khi cóchuẩ
n sốNu ta tìm 1, 2 theo cô
ng thư ùc:
αd
td
Nu 
λ

40
1,02

8
27

10
33

50

1

với:  - hệsốdẫn nhiệt của lư u chấ
t
23




Khoa Hóa

Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò

 b5 - Lập bảng kế
t qủa tính Kl* vàKl theo chếđộ chảy tư øđó suy ra sai
sốgiư õa Kl* vàKl.
 b6 - Dư ï
ng đồthòKl*, Kl theo Re
VI. BÀN LUẬN
Sau khi tính toán vàdư ï
ng các đồthò, sinh viê
n tư ïđư a ra như õng nhận xét,
đánh giávàbà
n luận vềkế
t quảthí nghiệm theo các nội dung sau:
Tổ
n thấ
t nhiệt cóđáng kểkhô
ng. Tạ
i sao.

Nguyê
n nhâ
n gâ
y ra sai sốtrong lúc là
m thí nghiệm, ảnh hư ởng của sai số
đế
n kế
t qủa tính toán. Biện pháp khắ
c phụ
c.
Giải thích sư ïkhác nhau giư õa Kl* vàKl.
Đư a ra một và
i ư ùng dụ
ng môhình thí nghiệm trong thư ï
c tế
.
7. TÀI LIỆU THAM KHẢO:
1. Hư ớng Dẫn Thí Nghiệm Quá Trình vàThiế
t Bò – Trư ờ
ng Đạ
i Họ
c Bách
Khoa Thà
nh PhốHồChí Minh.
2. SổTay Tập II Quá Trình VàThiế
t Bò Cô
ng NghệHóa Chấ
t – NXB Khoa
Họ
c vàKỹThuật.

24




Khoa Hóa

Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bò

BÀI 4. THÁP ĐỆM
I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM:
- Khảo sát đặ
c tính động lư ï
c họ
c lư u chấ
t vàkhả nă
ng hoạ
t động của tháp đệm
bằ
ng cách xác đònh:
-

Ảnh hư ởng của vận tố
c khí vàlỏng lê
n độgiảm áp suấ
t của dò
ng khí qua cột.

- Sư ïbiế

n đổ
i của hệ sốma sát fck trong cột theo chuẩ
n sốReynolds Rec của
dò
ng khí vàsuy ra các hệthư ùc thư ï
c nghiệm.
- Sư ïbiế
n đổ
i của thư ø
a số liê
n hệgiư õa độgiảm áp của dò
ng khí khi cột khôvà
khi cột ư ớt với vận tố
c dò
ng lỏng.
II. LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM:
1. Cấu tạo:
Tháp đệm làmột tháp hình trụgồm nhiều đoạ
n nố
i với nhau bằ
ng mặ
t bích
hay hà
n. Vật đệm đư ợ
c đổđầy trong tháp theo một trong hai phư ơng pháp: xế
p
ngẫu nhiê
n hay xế
p thư ùtư ï
.

Vật đệm sư ûdụ
ng gồm nhiều loạ
i khác nhau, phổbiế
n nhấ
t làmột trong sốcác
vật loạ
i sau:
 Vò
ng Raschig: hình trụrỗng bằ
ng sư ù, kim loạ
i hoặ
c như ï
a.
 Vật đệm hình yê
n ngư ï
a
 Vật đệm vò
ng xoắ
n
Yê
u cầu chung của các loạ
i vật đệm làphải có diện tích bề mặ
t riê
ng lớn
2
3
3
3
(m /m tầng đệm), ngoà
i ra độ rỗng (hay thểtích tư ïdo, m /m tầng đệm) lớn để

giảm trở lư ï
c pha khí. Vật liệu chếtạ
o phải có khố
i lư ợ
ng riê
ng nhỏ vàbền hóa
họ
c
2. Sự chuyển động của lưu chất qua tháp đệm:
Khi chấ
t lỏng chuể
n động tư øtrê
n xuố
ng vàpha khí chuyể
n động tư ødư ới có
thểxảy ra 4 chếđộ thủy lư ï
c sau: chếđộmà
ng, chếđộtreo, chếđộnhũtư ơng và
chếđộkéo theo. Trong ba chếđộchảy mà
ng, treo vànhũtư ơng thì pha khí làpha
liê
n tụ
c chiế
m tấ
t cảkhô
ng gian cò
n lạ
i trong tháp cò
n chấ
t lỏng chảy theo bềmặ

t
đệm vàlàpha phâ
n tán. Ơ ûchếđộkéo theo (hay chếđộsủi bọ
t thì pha lỏng chiế
m
toà
n bộthểtích tư ïdo vànhư vậy pha lỏng làpha liê
n tụ
c cò
n pha khí làpha phâ
n
tán.

A- Điể
m hãm
B- Điể
m treo
C- Điể
m đảo pha

D

25