Báo cáo Thực hành quá trình và thiết bị cơ học

Header Page 1 of 161.

Mục Lục
BÀI 1: THÍ NGHIỆM SẤY ĐỐI LƯU ............................................................................ 2
I. MỤC ĐÍCH ................................................................................................................ 2
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................................................... 2
III. TÍNH TOÁN THÍ NGHIỆM ........................................................................................ 12
BÀI 2: CỘT CHÊM ......................................................................................................... 18
I. MỤC ĐÍCH .............................................................................................................. 18
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................................................. 18
III. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ........................................................................................... 21
BÀI 3: THÍ NGHIỆM LỌC KHUNG BẢN .................................................................. 32
I.
II.
III.
IV.
V.

MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM ......................................................................................... 32
CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................................................. 32
MÁY LỌC KHUNG BẢN .......................................................................................... 33
NGUYÊN LÝ LỌC 1 CẤP ........................................................................................... 35
PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM................................................................................... 35

BÀI 4: THÍ NGHIỆM CÔ ĐẶC..................................................................................... 39
I.
II.
III.
IV.
V.
VI.

MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM. ......................................................................................... 39
CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................................................. 39
THIẾT BỊ CÔ ĐẶC. .................................................................................................. 41
CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH .......................................................................................... 42
KẾT QUẢ ................................................................................................................ 44
TÍNH TOÁN ............................................................................................................. 45

BÀI 5: THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT ỐNG KÉP.......................................................... 49
I.
II.
III.
IV.
V.

TRANG THIẾT BỊ, DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM .............................................................. 49
TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM ........................................................................................ 50
LẬP CONG THỨC TINH TOAN................................................................................. 51
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ........................................................................................... 52
BÀN LUẬN.............................................................................................................. 58

BÀI 6: THÍ NGHIÊM MẠCH LƯU CHẤT ................................................................. 59
I.
II.
III.
IV.
V.

MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM ......................................................................................... 59
CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................................................. 60

NỘI DUNG THÍ NGHIỆM ......................................................................................... 65
TÍNH TOÁN ............................................................................................................. 73
ĐỒ THỊ ................................................................................................................... 80

Footer Page 1 of 161.


HeaderGVHD:
Page 2VõofVăn
161.
Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

BÀI 1: THÍ NGHIỆM SẤY ĐỐI LƯU
I. Mục Đích
Mục đích của quá trình sấy là làm giảm khối lượng vật liệu, tăng độ bền và
bảo quản được tốt.
Khảo sát quá trình sấy đối lưu vật liệu là giấy lọc trong thiết bị sấy bằng
không khí được nung nóng nhằm:
 Xác định đường cong sấy : 𝑊 = 𝑓 ( 𝜏)
 Xác định đường cong tốc độ sấy :

𝑑𝑊
𝑑𝜏

=𝑓(𝑊)

 Giá trị độ ẩm tới hạn Wk, tốc độ sấy đẳng tốc N, hệ số sấy K.

II. Cơ Sở Lý Thuyết
Sấy là quá trình làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu bằng nhiệt, nhiệt được cung cấp
cho vật liệu nhờ dẫn nhiệt, đối lưu nhiệt, bức xạ nhiệt…

1. Cơ sở lý thuyết về quá trình sấy
1.1.

Tĩnh lực học quá trình sấy

1.1.1. Các thông số hỗn hợp không khí ẩm
1.1.1.1.

Nhiệt độ

Gồm 3 loại: tK, tƯ, tS.
 tK: Nhiệt độ bầu khô là nhiêt độ của hỗn hợp không khí được xác định bằng nhiệt kế
thông thường.
 tƯ: Nhiêt độ bầu ướt, là nhiệt độ ổn định đạt được khi một lượng nhỏ nước bốc hơi
vào hỗn hợp không khí chưa bão hòa trong điều kiện đoạn nhiệt, đo bằng nhiệt kế
thông thường có bọc vải ướt ở bầu thủy ngân.
 tS: Nhiệt độ điểm sương, nhiệt độ ở trạng thái bão hoa hơi nước.
1.1.1.2.

Độ ẩm

Gồm 3 loại: d, A, 𝜑.
 d: Là độ chứa hơi, là số kg ẩm có trong 1 kg không khí khô của không khí chưa bão
hòa hơi nước (kgẩm/kgkkk).

Footer Page 2 of 161.

Trang: 2


HeaderGVHD:
Page 3VõofVăn
161.
Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

 A: Là độ ẩm cực đại là số kg ẩm có trong 1 kg không khí khô của không khí bão hòa
hơi
 Nước (kgẩm/kgkkk).
 𝜑: Độ ẩm tương đối hay gọi là độ bão hòa hơi nước 𝜑 = d/A (0% ≤ 𝜑 ≤ 100%).
1.1.1.3.

Áp suất

Gồm P, Pbh, Pb, Ph
 P: Áp suất của không khí (mmHg)
 Pbh: Áp suất hơi bão hòa của nước ở cùng nhiệt độ bầu khô (mmHg)
 Pb: Áp suất riêng phần của hơi nước trên bề mặt vật liệu (mmHg)
 Ph: Áp suất riêng phần hơi nước trong tác nhân sấy (mmHg).
 Quan hệ giữa áp suất hơi bão hòa ở nhiệt độ bầu khô, áp suất riêng phần hơi nước
trong tác nhân sấy và độ ẩm tương đối là:
d = 0,622*
1.1.1.4.

𝝋.𝑷𝒃𝒉

𝑷−𝝋𝑷𝒃𝒉

= 𝟎, 𝟔𝟐𝟐 ∗

𝑷𝒉
𝑷−𝝋𝑷𝒉

Nhiệt lượng H

 H: Là ENTAPI của hỗn hợp không khí ẩm, là nhiệt lượng của hỗn hợp không khí ẩm
trong đó có chứa 1 kg không khí khô (kcal/kgkkk; kj/kgkkk; 1cal = 4,18j).
1.1.2. Giản đồ không khí ẩm ( giản đồ Ramzdim)
 Cách sử dụng
Mô tả:
Gồm 1 bảng hình chữ nhật trên đó có phân bố các đường biểu diễn các thông số
không khí ẩm.
 Đường 𝜑: là đường cong giới hạn từ 𝜑 = 5% ÷ 100%, các thông số của 𝜑 ghi trên
đường.
 Đường d: Là đường thẳng đứng, các thông số ghi dưới chân đơn vị là gam
 Đường nhiệt độ (tK, tƯ, tS): Là đường xiên 300 C so với trục hoành, các thông số ghi
trên đường.
 Đường H: Xiên 120 độ so với trục hoành các thông số ghi bên ngoài khung hình chữ
nhật, ghi xiên theo đường.
 Đường áp suất: Là đường xiên 450 C so với trục hoành, các giá trị ghi bên phải.
1.1.3. Hòa trộn hai hỗn hợp không khí ẩm.

Footer Page 3 of 161.

Trang: 3

HeaderGVHD:
Page 4VõofVăn
161.
Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

Trong quá trình sấy nhiều vì lý do mà ta cần phải hòa trộn hai hay nhiều hỗn hợp
không khí ẩm. Mục đích là làm giảm nhiệt độ tác nhân, trộn thêm hơi nóng, tăng lưu
lượng…
Phương pháp hòa trộn dựa trên đồ thị.
Giả sử trộn hỗn hợp hai loại không khí
 Không khí 1 có trạng thái A trên giản đồ Ramzimd
 Không khí 2 có trạng thái B trên giản đồ Ramzimd
Khi trộn A với B được hỗn hợp mới có trạng thái M
dM =
HM =

(𝑮𝑩.𝒅𝑩+𝑮𝑨.𝒅𝑨)
𝑮𝑨+𝑮𝑩
(𝑮𝑨.𝑯𝑩+𝑮𝑨.𝑯𝑨)
𝑮𝑨+𝑮𝑩

Trong đó: GA, GB: Lượng không khí khô (kg, kg/s) ở trạng thái A và B
dA, dB: Độ ẩm tuyệt đối của không khí tại A và B (g/kgkkk)
Tính được dM, HM  điểm M trên giản đồ Ramzimd và tra được các thông số còn
lại khác.
Biểu diễn theo sơ đồ thiết bị

Biểu diễn trên giản đồ Ramzimd

Footer Page 4 of 161.

Trang: 4


HeaderGVHD:
Page 5VõofVăn
161.
Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

1.1.4. Cân bằng vật chất trong thiết bị sấy
1.1.4.1.

Tính độ ẩm của vật liệu

Trong kỹ thuật sấy có 2 khái niệm về độ ẩm vật liệu:
x: Độ ẩm vật liệu trên căn bản vật liệu ướt kgẩm/kgvlư
X: Độ ẩm vật liệu trên căn bản vật liệu khô (kgẩm/kgvlk).
(𝑳𝟏 –𝑳𝟎)

x=

𝑳𝟏

X=

𝑳𝟏 –𝑳𝟎
𝑳𝟏

∗ 𝟏𝟎𝟎%(kgẩm/kgvlư)
∗ 𝟏𝟎𝟎%(kgẩm/kgvlk)

Độ ẩm x và X có thể chuyển đổi qua lại
1.1.4.2.

Các phương trình cân bằng vật chất:

 Lượng vật liệu khô tuyệt đối:
LK = L1 (1-x1) = L2 (1-x2)
 Lượng vật liệu trước khi sấy:
L 1 = L2 (

𝟏−𝒙𝟐

L 2 = L1 (

𝟏−𝒙𝟏

𝟏−𝒙𝟏

)

 Lượng vật liệu sau khi sấy:
𝟏−𝒙𝟐

)

 Lượng ẩm cần tách trong quá trình sấy:
W = L1 – L2 (kh hay kg/s)
Hay W = L1 (

𝒙𝟏−𝒙𝟐
𝟏−𝒙𝟐

) = L2 (

𝒙𝟏−𝒙𝟐
𝟏−𝒙𝟏

)

 Lượng không khí khô cần trong quá trình sấy:

Footer Page 5 of 161.

Trang: 5


HeaderGVHD:
Page 6VõofVăn
161.
Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

G=

𝒘
𝒅𝟐−𝒅𝟏

(kg, kg/s)

 Lượng không khí cần làm bay hơi 1 kg ẩm:
g=

𝑮
𝑾

=

𝟏
𝒅𝟐−𝒅𝟏

=

𝟏
𝒅𝟐−𝒅𝟏

(kgkkk/kgẩm)

Trong đó:
x1, x2 độ ẩm của vật liệu trước và sau khi sấy tính theo vật liệu ướt.
d0=d1: Độ ẩm tác nhân ban đầu và sau khi đun nóng (không có tách ẩm cũng như
tăng ẩm trong quá trình đun nóng)
d2: Độ ẩm tác nhân ra (sau khi mang hơi ẩm từ vật liệu sấy ra khỏi buồng sấy)
1.1.5. Cân bằng năng lượng

Nhiệt lượng cần thiết làm bay hơi 1 kg ẩm trong quá trình sấy theo lý thuyết:
qc =

𝑯𝟐−𝑯𝟎
𝒅𝟐−𝒅𝟎

= g(H2-H0) (kj/kgẩm, kcal/kgẩm)

H B = HC

1.1.6. Các phương thức sấy
1.1.6.1.

Sấy có bổ sung nhiệt trong buồng sấy

Để đơn giản bỏ qua phần nhiệt C.tvld - ∑ 𝑞

Footer Page 6 of 161.

Trang: 6


HeaderGVHD:
Page 7VõofVăn
161.
Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

Trường hợp 1: đường cong A-B1-C: Sấy không có bổ sung nhiệt trong phòng sấy, chỉ

có bộ phận đốt nóng. Nhiệt độ không khí vào buồng nóng rất cao tB1.
Trường hợp 2: Đường cong A-B2-C: Sấy có bộ phận đốt nóng và có bổ sung nhiệt
trong phòng sấy.


Bộ phận đốt nóng thi đưa nhiệt độ từ A đến B2, và entapi từ HA đến HB2



Bộ phận nhiệt bổ sung trong buồng sấy thì không làm nhiệt độ của không khí nóng
hơn nhiệt độ do bộ phận đốt nóng đưa vào nhưng làm cho entapi tăng từ HB2 đến HC
Trường hợp 3: Đường cong A-B3-C: Sấy có bộ phận đốt nóng và có bổ sung nhiệt
trong phòng sấy nhưng nhiệt độ sấy giữ không đổi bằng tC

 Bộ phận đốt nóng thì đưa nhiệt độ từ A đến B3, và entapi từ HA đến HB3


Bộ phận nhiệt bổ sung trong buồng sấy thì duy trì nhiệt độ do bộ phận đốt nóng đưa
vào = tC và làm cho entapi tăng từ HB3 đến HC
Trường hợp 4: đường cong A-C: Sấy không có bộ phận đốt nóng, chỉ có bổ sung
nhiệt-trong buồng sấy entapi tăng từ HA đến HC, nhiệt độ sấy nhỏ nhất trong quá
trình sấy nhiệt độ ra lớn nhất cũng chỉ bằng tC
Nhận xét: trong các trường hợp sấy nếu tốc độ bay hơi và lượng ẩm bay ra vẫn như
nhau thi chọn nhiệt độ sấy nhỏ tốt cho quá trình sấy nông sản
Quá trình sấy tốt cho nông sản thực phẩm theo thứ tự ưu tiên trường hợp 4-3-2-1.
Tuy nhiên điều khiển quá trình thì khó theo thứ tự khó nhất là trường hợp 4-3-2-1
1.1.6.2.

Sấy có đốt nóng giữa chừng

Footer Page 7 of 161.

Trang: 7


HeaderGVHD:
Page 8VõofVăn
161.
Sim

1.1.6.3.

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

Sấy hồi lưu một phần khí thải

Không khí tại A được nung nóng lên B1 và được sấy xuống C xả ra một phần còn
một phần hồi lưu trở lại trộn với A được trạng thái M và qua caloriphe lên đến nhiệt
độ sấy tB1 rồi lại về C
Nhận xét:
 Phương pháp này có thể điều chỉnh được độ ẩm của không khí và tiết kiệm được
năng lượng, giữ được nhiệt độ thấp.
 Một số máy sấy có hồi lưu khí thải một phần nhưng có bộ điều chỉnh nhiệt độ theo
nhiệt độ cài đặt trước và không cài lại nhiệt độ thì nhiệt độ sấy không đổi cho dù có
hay không có hồi lưu. ở đây ta muốn nói rằng khi sấy, ta nâng nhiệt độ lên tB sấy

Footer Page 8 of 161.

Trang: 8

HeaderGVHD:
Page 9VõofVăn
161.
Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

xuống C hồi lưu lần 1 trộn với không khí ở A được trạng thái M. từ M đến lúc đó ta
không cần nâng lên nhiệt độ cao như ban đầu (tB) nữa mà hạ nhiệt độ cài đặt xuống
tB1 thì độ ẩm tuyệt đối cũng tăng từ d1 đến d2 và vẫn thực hiện được quá trình sấy.
Đường cong sấy bây giờ là A-M-B1-C
 Các quá trình sấy hồi lưu đều tiết kiện được năng lượng trong cùng một khoảng thời
gian. Tuy nhiên thời gian sấy dài hơn khi không hồi lưu vì độ ẩm tương đối tăng.
1.2.

Động học quá trình sấy

1.2.1. Các định nghĩa
Tốc độ sấy: Là lượng ẩm bay hơi trên 1 m2 vật liệu sấy trong một đơn vị thời gian.
Thời gian sấy: Là thời gian bắt đầu đun nóng vật liệu đến khi vật liệu đạt độ ẩm cần
thiết (độ ẩm bảo quản, hoặc độ ẩm nào đó).
1.2.2. Các giai đoạn sấy
Người ta chia các quá trình sấy ra làm các giai đoạn:
Giai đoạn tăng tốc: giai đoạn nung nóng vật liệu nhiệt độ vật liệu tăng lượng ẩm bay
hơi chậm.
Giai đoạn sấy đẳng tốc: Là giai đoạn vật liệu sấy bay hơi đều (tốc độ không đổi) theo
thời gian nhiệt độ vật liệu sấy không tăng và nhiệt độ vật liệu ướt.
Giai đoạn giảm tốc: Nhiệt độ vật liệu sấy tăng lượng ẩm bay hơi chậm dần.
1.2.3. Tính tốc độ sấy

Tốc độ sấy ký hiệu là N
N=

𝒅𝑾
𝑺.𝒅𝒕

hay dW = S.Ndt

𝑾𝟐

𝒕𝟐

 ∫𝑾𝟏 𝒅𝑾 = ∫𝒕𝟏 𝑺. 𝑵𝒅𝒕
 W2 – W1 = S.N.(t2-t1)
N=

𝑾𝟐−𝑾𝟏
𝑺.(𝒕𝟐−𝒕𝟏)

(kgẩm/m2.h)

W1, W2: là lượng ẩm bay ra ở thời điểm 1 và 2
t1, t2: là thời gian sấy từ giai đoạn 1 tới giai đoạn 2
Thời điểm mới bắt đầu sấy lượng ẩm bay ra là 0 (kg)
Giai đoạn tăng tốc:
NTT =

𝑾𝑻𝑻
𝑺.∆𝒕𝑻𝑻

Giai đoạn đẳng tốc:

Footer Page 9 of 161.

Trang: 9


HeaderGVHD:
Page 10
Võ of
Văn161.
Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học
𝑾Đ𝑻

NĐT =

𝑺.∆𝒕Đ𝑻

Giai đoạn giảm tốc:
NGT =

𝑾𝑮𝑻
𝑺.∆𝒕𝑮𝑻

1.2.4. Tính thời gian sấy
Thời gian sấy tính toán lý thuyết của từng giai đoạn được tính bằng công thức
t=

𝑾
𝑵.𝑺

1.2.5. Giản đồ sấy:

2. Thiết bị sấy:
Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp sấy khác nhau nên có nhiều kiểu thiết bị sấy
khác nhau, vì vậy có nhiều cách phân loại thiết bị sấy như nhau:
Dựa vào tác nhân sấy:
 Thiết bị sấy bằng không khí hoặc thiết bị sấy bằng khói lò, ngoài ra còn có các thiết
bị sấy bằng phương pháp đặc biệt như sấy thăng hoa, sấy bằng tia hồng ngoại hay
bằng dòng điện cao tần.
Dựa vào áp suất lam việc:
 Thiết bị sấy chân không, thiết bị sấy ở áp suất thường.
Dựa vào phương thức làm việc
 Sấy lien tục hay sấy gián đoạn
Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy
 Thiết bị sấy tiếp xúc, thiết bị sấy đối lưu, thiết bị sấy bức xạ
Dựa vào cấu tạo thiết bị

Footer Page 10 of 161.

Trang: 10


HeaderGVHD:
Page 11
Võ of
Văn161.
Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

 Phòng sấy, hầm sấy, sấy bang tải, sấy trục, sấy thùng quay,sấy phun, sấy tầng sôi
Dựa vào chiều tác động của tác nhân sấy và vật liệu sấy. Cùng chiều, nghịch chiều và
giao chiều.

3. Các bước tiến hành thí nghiệm
 Mở nắp phòng kiểm tra cân (mở chốt khóa cân) xem cân co nhạy không ghi chỉ số
ban đầu trên cân.
 Chon 1 tờ giấy lọc đo kích thước cắt làm 4.
 Cân khối lượng 4 tờ giấy này ghi nhận kết quả G0 (g)
 Thấm nước đều không vượt quá ướt hoặc quá khô, để 1 lúc ben ngoài cho thấm đều,
cân lại.
 Đặt tờ giấy lọc vào phòng sấy, ghi nhận kết quả trên cân G1, đóng cửa sấy lại.
 Đổ nước vào 2 cốc phía sau máy sấy, giữ cho mực nước không đổi.
 Ấn nút, dò đặt chế độ sấy ở 500C.
 Mở công tắt tổng, mở quạt, mở cửa xả và cửa hút không khí. Đóng van chặn không
hồi lưu.
 Mở công tắt đốt nóng điện trở thứ nhất.
 Sau 5 phút ghi lại kết quả trên cân, đồng thời đọc kết quả nhiệt độ bầu ướt (tƯ) nhiệt
độ bầu khô (tK) (vào và ra) trên bảng điện.
 Khi chỉ số trên cân không đổi (vật liệu đã khô) ta dừng thí nghiệm.
-

Tắt điện trở trước tắt quạt sau, đồng thời mở nắp phòng sấy lấy giấy lọc ra chuẩn bị
làm lại thí nghiệm khác (làm thêm thí nghiệm khác tương tự thí nghiệm trên nhưng
đặt ở chế độ sấy 600C).

4. Kết quả thí nghiệm

i

T(phút)

Tk v

Tưv

TKr

TƯr

G(g)

1

0

50

45

49

44

G1= 1120

2

5

50

45

49

44

G2= 1095

3

10

50

45

49

44

G3= 1080

4

15

50

45

49

44

G4= 1060

5

20

50

45

49

44

G5= 1050

6

25

50

45

49

44

G6= 1035

Footer Page 11 of 161.

Trang: 11


HeaderGVHD:
Page 12
Võ of
Văn161.
Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

7

30

50

45

49

44

G7= 1025

8

35

50

45

49

44

G8= 1020

9

40

50

45

49

44

G9= 1010

10

45

50

45

49

44

G10=1005

11

50

50

45

49

44

G11=995

12

55

50

45

49

44

G12=980

13

60

50

45

49

44

G13=970

14

65

50

45

49

44

G14=960

0

70

50

45

49

44

G15=955

III. Tính Toán Thí Nghiệm
1. Theo thực nghiệm
 Độ ẩm của vật liệu: Wi =

W1 =
W2 =
W3 =
W4 =
W5 =
W6 =
W7 =
W8 =
W9 =

1120−955
1095−955
1080−955

× 100 = 13.089

955
1060−955

× 100 = 10.994

955
1050−955

× 100 = 9.948

955
1035−955

× 100 = 8.377

955
1025 −955
955
1020 −955

W10 =
W11 =
W12 =

955

× 100 = 7.330
× 100 = 6.806
× 100 = 5.759

1005 −955
955
995 −955
955
980−955
955

× 100% (% kg ẩm/ kg vật liệu khô)

× 100 = 14.66

955

1010−955

𝑮𝟎

× 100 = 17.27

955

955

𝑮𝒊 − 𝑮𝟎

× 100 = 5.236

× 100 = 4.188
× 100 = 2.618

Footer Page 12 of 161.

Trang: 12


HeaderGVHD:
Page 13
Võ of
Văn161.
Sim
W13 =
W14 =

970 −955

955
960 −955
955

× 100 = 1.571
× 100 = 0.524

 Tốc độ sấy: Ni+1 =
N2 =
N3 =
N4 =
N5 =
N6 =
N7 =
N8 =
N9 =

17.277−14.660
0.083
14.660−13.089
0.083
13.089−10.994
0.083
10.994−9.948
0.083
9.948−8.377
0.083
8.377−7.330
0.083
7.330−6.806

0.083
6.806−5.759

N10 =
N11 =
N12 =
N13 =
N14 =

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

0.083

𝒅𝒕

=

𝑾𝒊 − 𝑾𝒊+𝟏
∆𝑻(𝒉)

(%h) (với ∆𝑻(𝒉) =

𝟓
𝟔𝟎

= 0.083)

= 31.404
= 18.93
= 25.24

= 12.602

= 18.92
= 12.614
= 6.313
= 12.614

5.759−5.236
0.083
5.236−4.188
0.083
4.188−2.618
0.083
2.618−1.571
0.083
1,571−0.524
0.083

𝒅𝒘

= 6.313
= 12.627
= 18.916
= 12.614
= 12.614

 Số liệu xử lí được trình bày thành bảng như sau:

T

Gi

Wi

phút

(g)

(%)

1

0

1120

17.277

2

5

1095

3

10

4

15

i

Footer Page 13 of 161.

N=

Tk

Tư

tb

tb

31.404

49.5

44.5

70

68

14.660

18.93

49.5

44.5

70

68

1080

13.089

25.24

49.5

44.5

70

68

1060

10.994

12.602

49.5

44.5

70

68

dw/dt
(%h)

Pb

Ph

(mmHg) (mmHg)

Trang: 13


HeaderGVHD:
Page 14
Võ of
Văn161.
Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

5

20

1050

9.948

18.92

49.5

44.5

70

68

6

25

1035

8.377

12.614

49.5

44.5

70

68

7

30

1025

7.330

6.313

49.5

44.5

70

68

8

35

1020

6.806

12.614

49.5

44.5

70

68

9

40

1010

5.759

6.313

49.5

44.5

70

68

10

45

1005

5.236

12.627

49.5

44.5

70

68

11

50

995

4.188

18.916

49.5

44.5

70

68

12

55

980

2.618

12.614

49.5

44.5

70

68

13

60

970

1.571

12.614

49.5

44.5

70

68

14

65

960

0.524

49.5

44.5

70

68

2. Theo lí thuyết
Diện tích bề mặt giấy lọc: (ta có chiều dài khăn là 31cm, chiều rộng khăn là 15cm)
F = d.r.4 = 0.31×0.15×4 = 0.186 (m2)
Cường độ ẩm: (là khả năng bay hơi ẩm từ bề mặt thoáng)
760

Jm = 𝛼𝑚 .(Pb (TB) – Ph (TB)).
= 0.0507.(70 – 68).

𝐵

760
760

= 0.101 (kg/m2.h)
Trong đó:
 B: áp suất trong phòng sấy B = 760 mmHg
 𝛼m: hệ số trao đổi ẩm tính theo chênh lệch áp suất (kg/m2.h.mmHg)
𝛼m = 0.0229 + 0.0174.Vk
= 0.0229 + 0.0174.1,6
=0.0507


V
k

= 1,6 (m/s): tốc độ khí trong phòng sấy

Tốc độ sấy đẳng tốc: G0 = 955g = 0.955kg
Nđt = 100. Jm.

𝐹
𝐺0

= 100. 0,101.

0.186
0.955

= 1.967 (%h)

Footer Page 14 of 161.

Trang: 14


HeaderGVHD:
Page 15
Võ of
Văn161.
Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

Độ ẩm tới hạn:
Wth =
=

𝑊1
1,8

+ 𝑊𝑐

17,277
1,8

+ 3 = 12.598 %

Trong đó:
 W1: độ ẩm ban đầu trước khi đem sấy (%)
 Wc = 3% : độ ẩm cân bằng
Thời gian sấy:
 Thời gian sấy đẳng tốc:
T1 =

𝑊1 − 𝑊𝑡ℎ
𝑁𝑑𝑡

=

17,277−12,598
1,967

= 2,379 (h)

 Thời gian sấy giảm tốc:
T2 =

𝑊𝑡ℎ − 𝑊𝑐
𝑁𝑑𝑡

×ln

𝑊𝑡ℎ − 𝑊𝑐
𝑊𝑐𝑢ố𝑖 − 𝑊𝑐

Với: Wcuối là độ ẩm cuối của quá trình sấy
Do Wcuối = 0524 < Wc = 3 nên không có thời gian sấy giảm tốc
Suy ra : TSấy = T1 = 2,379 (h)
Lập bảng so sánh:
W

N

T

Thực nghiệm

Wtb = 7.74

Ntb = 15.517

70 phút

Lí thuyết

Wth = 12.598

Nđt = 1.967

142,74 phút

Sai số: (%) sai số = |

𝑋𝑙𝑡−𝑋𝑡𝑛

𝑋𝑙𝑡

|×100%

3. Vẽ đồ thị
 Đồ thị đường cong sấy (W-T):

Footer Page 15 of 161.

Trang: 15


HeaderGVHD:
Page 16
Võ of
Văn161.
Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

20
18
16
14
12
10
8
6
4
2

0
0

10

20

30

40

50

60

70

 Đồ thị đường cong tốc độ sấy ( N-W):
35
30
25
20
15
10
5
0
0

5

10

15

20

4. Bàn luận
 Các nguyên nhân tạo nên sự khác biệt giữa quá trình sấy lý thuyết và sấy thực
tế:
Nguyên nhân tạo nên sự khác biệt giữa quá trình sấy lý thuyết và sấy thực tế là do
quá trình sấy lý thuyết thì xem nhiệt lượng bổ sung trong quá trình sấy bằng với nhiệt
lượng tổn thất trong quá trình sấy. Trong quá trình sấy thực tế thì nhiệt lượng bổ sung
khác nhiệt lượng tổn thất.

Footer Page 16 of 161.

Trang: 16


HeaderGVHD:
Page 17
Võ of
Văn161.
Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

Hàm nhiệt của không khí sau khi ra khỏi thiết bị của quá trình sấy thực tế mỗi
trường hợp có những yếu tố gây sai số khác nhau
 Sự khác nhau giữa nhiệt lượng cần gia nhiệt của quá trình sấy lý thuyết và sấy

thực tế:
So với thực tế ta đã bỏ qua giai đoạn đun nóng do nó quá nhỏ nên lượng nhiệt so
với lý thuyết có sai lệch.
Trong quá trình sấy ta nhân thấy nhiệt độ tăng thì tốc độ sấy cũng tăng theo và
thời gian giảm xuống, tốc độ dòng khí được cố định nên không ảnh hưởng.
 Một số ứng dụng của quá trình sấy trong thực tế:
Trong thực tế, đặc biệt trong các ngành công nghệ hóa chất và trong công nghệ
thực phẩm thì quá trình sấy rất quan trọng. Bên cạnh đó, trong công nghệ nghiên cứu thì
sấy là thao tác không thể thiếu để khử trùng dụng cụ, ngoài ra sấy dùng để sấy khô rau
quả, thực phẩm, giảm khối lượng để dễ dàng vận chuyển và bảo quản, tăng độ bền cho đồ
gốm, sứ...
Sấy để tách nước ra khỏi nguyên liệu, để giảm hoạt độ nước nhằm bảo quản sản
phẩm, và dùng để chuẩn bị cho quá trình than hóa, tro hóa.

Footer Page 17 of 161.

Trang: 17


HeaderGVHD:
Page 18
Võ of
Văn161.
Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

BÀI 2: CỘT CHÊM
I. Mục Đích
Khảo sát đặc tính động lực học lưu chất và khản năng hoạt động của cột chêm

bắng cách xác định:
Ảnh hưởng của vận tốc dòng khí và lỏng lên tổn thất áp suất (độ giảm áp) khi đi
qua cột.
Sự biến đổi của hệ số ma sát cột khô fck theo chuẩn số Reynolds (Re) của dòng khí
và suy ra các hệ số thực nghiệm.
Sự biến đổi của thừa số 𝜎 liên hệ giữa độ giảm áp của dòng khí qua cột khô va cột
ướt theo vận tốc dòng lỏng.
Giản đồ giới hạn khả năng hoạt động của cột (giản đồ ngập lụt và gia trọng).

II. Cơ Sở Lý Thuyết
1.

Khái niệm quá trình hấp thụ (hấp thu)
Quá trình hấp thu là quá trình cho một hỗn hợp khí tiếp xúc với dung môi lỏng

nhằm mục đích hòa tan chọn lọc một hay nhiều cấu tử của hỗn hợp khí để tạo nên một
dung dịch các cấu tử trong chất lỏng, pha khí sau hấp thu gọi là khí sạch, pha lỏng sau
hấp thu gọi là dung dịch sau hấp thu.
Vậy quá trình hấp thu là quá trình truyền vận cấu tử vật chất pha khí vào pha lỏng,
nên quá trình xẩy ra theo chiều ngược lại, nghĩa là truyền vận cấu tử từ pha lỏng sang pha
khí, ta có quá trình nhả hấp thu.
Mục đích của quá trình hấp thu là hòa tan chọn lọc một số cấu tử.

2.

Ứng dụng của quá trình hấp thu

- Công nghệ thực phẩm
-Công nghệ hóa học
-Công nghệ sinh học

-Kỹ thuật môi trường
-Nghành công nghệ dầu khí

3. Phương pháp lựa chọn dung môi hấp thu
Khi lựa chọn dung môi hấp thu người ta dựa vào các tính chất sau:

Footer Page 18 of 161.

Trang: 18


HeaderGVHD:
Page 19
Võ of
Văn161.
Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

 Độ hòa tan chọn lọc
Đây là những tính chất chủ yếu của dung môi, là tính chất chỉ hòa tan tốt những cấu
tử cần tách ra khỏi hỗn hợp mà không hòa tan các cấu tử còn lại hoặc hòa tan không đáng
kể. Tổng quát, dung môi và dung chất có bản chất tương tự nhau thì cho độ hòa tan tốt.
Dung môi và dung chất tạo nên phản ứng hóa học thì làm tang độ bền hòa tan lên rất
nhiều, nhưng nếu dung môi được thu hồi để dung lại thì phản ứng phải có tính hoàn
nguyễn.
Dung môi nên có áp suất hơi thấp vì pha khí sau quá trình hấp thu sẽ bảo hòa dung
môi do đó dung môi bị mất.
 Tính ăn mòn của dung môi
Dung môi nên có tính ăn mòn thấp để vật liệu chế tạo thiết bị dễ tìm và rẻ tiền.

 Chi phí
Dung môi dễ tìm và rẻ tiền để sự thất thoát không tốn kém nhiều.
 Độ nhớt
Dung môi có độ nhớt thấp sẽ tang tốc độ hấp thu, cải thiện điều kiện ngập lụt trong
tháp hấp thu, độ giảm áp thấp và truyền nhiệt tốt.
 Các tính chất khác
Dung môi nên có nhiệt dung riêng thấp để ít tốn nhiệt khi hoàn nguyễn dung môi,
nhiệt độ đóng rắn thấp để tránh hiện tượng đóng rắn làm tắc thiết bị, không tạo kết tủa
không độc.
Trong thực tế, không một dung môi nào đáp ứng được tất cả các tính chất trên, do đó
khi chọn phải dựa vào những điều kiện cụ thể khi thực hiện quá trình hấp thu. Dù sao tính
chất thứ nhất cũng không thể thiếu được trong bất cứ trường hợp nào.

4. Phương pháp hấp thu:
Có 2 phương pháp hấp thu nghịch dòng và hấp thu xuôi dòng ta chỉ xét hấp thu nghịch
dòng.
 Hấp thu nghịch dòng
Pha khí là hỗn hợp khí G vào chứa nhiều chất:
Trong đó :
- Các chất trơ Gtr ( không hấp thu vào lỏng)
- Chất hấp thu vào lỏng gọi là cấu tử A

Footer Page 19 of 161.

Trang: 19


HeaderGVHD:
Page 20
Võ of

Văn161.
Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

Pha lỏng:
-

Lượng dung môi gọi là L

-

Lượng cấu tử A đã có sẵn trong pha lỏng L

-

Lượng dung môi trơ là Lư là lượng dung môi tổng cộng L trừ đi cấu tử A.

5. Một số định nghĩa
Phần mol của câu tử I là số mol ( suất lượng mol ) của cấu tử I chia cho tổng số
mol hỗn hợp ( suất lượng mol hỗn hợp ).
Phần mol khối lượng của cấu tử i là khối lượng ( suất lượng khối lượng) của cấu
tử I chia cho tổng khối lượng hỗn hợp (suất lượng khối lượng hỗn hợp )
Tỉ số mol của cấu tử I là số mol (suất lượng mol) của cấu tử I chia cho tổng số mol
(suất lượng mol) trừ đi số mol (suất lượng mol) của i.
Các đơn vị:
Suất lượng mol : mol/h; (kmol/h.m2); (mol/h.m2).
Suất lượng khối lượng: kg/h; (kg/h.m2); (g/h.m2).
Phần mol và tỉ số mol không có đơn vi

6. Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất lên quá trình hấp thu
Nhiệt độ và áp suất là những yếu tố có ảnh hưởng quan trọng lên quá trình hấp
thu. Chúng ảnh hưởng lên trạng thái cân bằng và động lực của quá trình.
Nếu nhiệt độ tang thì giá trị của hệ số của định luật Henry tăng, đường cân bằng sẽ
chuyển dịch về trục tung, động lực truyền khối sẽ giảm. nếu tăng nhiệt độ lên một giới
hạn nào đó thì không những động lực truyền khối giảm mà ngay cả quá trình cũng không
thực hiện được. Mặt khác khi nhiệt độ tăng cao cũng ảnh hưởng không tốt vì độ nhớt của
dung môi giảm (có lợi đối với trường hợp trở lực khuếch tán nằm chủ yếu trong pha
lỏng).
Thiết bị hấp thu
Trong công nghiệp, thực tế sản xuất người ta có thể dung nhiều loại thiết bị khác
nhau để thực hiện quá trình hấp thu. Tuy nhiên yêu cầu cơ bản của thiết bị vẫn là diện
tích bề mặt tiếp xúc pha phải lớn để tăng hiệu suất của quá trình hấp thu. Bài thí nghiệm
này ta xét loại tháp hấp thu là tháp đệm (cột chêm).

7. Sơ đồ thiết bị

Footer Page 20 of 161.

Trang: 20


HeaderGVHD:
Page 21
Võ of
Văn161.
Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

III. Kết Quả Thí Nghiệm
1. Từ thí nghiêm ta có bảng số liệu
 Bảng số liệu cột khô

L = 0 (l/p)
Hàng

V (fit3/p)

∆PCK(cmH2O)
Số lớn

Số nhỏ

1

1

39.6

39.4

2

2

39.9

39.1

3

3

40.5

38.5

4

4

41.5

37.5

5

5

42.8

36.2

Footer Page 21 of 161.

Trang: 21


HeaderGVHD:

Page 22
Võ of
Văn161.
Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

Bảng số liệu cột ướt
L= 4 (l/p)
Hàng

V (fit3/p)

∆PCƯcmH2O)
Số lớn

Số nhỏ

1

1

40.1

38.9

2

2

40.3

38.7

3

3

41.0

38.0

4

4

41.9

37.1

5

5

44.0

35.0

V (fit3/p)

∆PCƯcmH2O)

L = 5 (l/p)
Hàng

Số lớn

Số nhỏ

1

1

39.9

39.1

2

2

40.1

38.9

3

3

41.2

37.8

4

4

42.8

36.2

5

5

44.1

34.9

V (fit3/p)

∆PCƯcmH2O)

L = 6 (l/p)
Hàng

Số lớn

Số nhỏ

1

1

40.1

39.9

2

2

40.8

38.2

3

3

41.9

37.1

4

4

43.6

35.4

5

5

46.1

32.9

Footer Page 22 of 161.

Trang: 22


HeaderGVHD:
Page 23
Võ of
Văn161.
Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

L = 7 (l/p)
Hàng

V (fit3/p)

∆PCƯcmH2O)
Số lớn

Số nhỏ

1

1

40.1

38.9

2

2

41.4

37.6

3

3

42.8

36.2

4

4

44.8

34.2

5

5

48.4

30.6

V (fit3/p)

∆PCƯcmH2O)

L = 8 (l/p)
Hàng

Số lớn

Số nhỏ

1

1

41.2

37.8

2

2

42.6

36.4

3

3

46.4

33.6

4

4

48.4

30.6

5

5

L = 9 (l/p)
Hàng

V (fit3/p)

∆PCƯcmH2O)
Số lớn

Số nhỏ

1

1

40.7

38.2

2

2

41.1

37.9

3

3

44.1

34.9

4

4

47.2

31.8

5

5

Footer Page 23 of 161.

Trang: 23


HeaderGVHD:
Page 24
Võ of
Văn161.
Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

2. Tính toán kết quả

Ta đổi V (fit3/phút)
1 fit3/phút = 2.83 * 10-2 m3/phút =

2.38∗10−2
60

(m3/s)

Tương tự :
2 fit3/phút =

2.38∗10−2
60

(m3/s)≈ 9.43*10-4

Tính G
Cột khô đang vận hành ở nhiệt độ 50𝑜 C hay 323𝑜 K
Ở đó

𝜌kk=1.095 (kg/m3), 𝜇 = 1.9558*10-5
G=

𝑉∗𝜌kk
𝑆

=

0.00472∗1,095
0.00459

= 0,1125

𝜀

Tong đó : S =𝜋*d2* = 0.00495
4

Tính : ∆PCK
∆PCK=(số lớn –số nhỏ)*10*9.81=(39.6-39.4)*10*9.81=19.62
∆PCK
𝑍

=

19.62
0.72

=27.25

Tính Re
Re =

4∗𝐺
𝑎∗𝜇

=

4∗0.1125
24.656∗1.9558∗10−5

= 933.18

Tính fCK :
fCK =

3.8
Re 0.2

Footer Page 24 of 161.

= 0.9678

Trang: 24


HeaderGVHD:
Page 25
Võ of
Văn161.
Sim

Thực Hành Quá Trình Và Thiết Bị Cơ Học

Ta có bảng xử lý cột khô:
i

V(m3/s)

G

∆PCK
𝑍

∆PCK

Log(
∆PCK
𝑍

1

2

3

4

5

0.00047

0.112

2

5

0.00094

0.224

3

9

0.00141

0.337

6

6

0.00188

0.450

8

2

0.00236

0.562

LogG

Re

fCK

Log fCK

)

19.62

27.25

1.435

-0.9488

933.18

0.9678

-0.0142

78.48

109.01

2.037

-0.648

1865.5306

0.8624

-0.0744

196.2

272.52

2.435

-0.4715

2800.3697

0.7769

-0.1069

392.4

545.21

2.736

-0.3466

3734.3792

0.7334

-0.1347

647.46

899.25

2.954

-0.2497

4667.5593

0.7014

-0.154

7
Tính toán bảng cột ướt:
Từ bảng số liệu của cột ướt ta tính cho hàng đầu tiên trong bảng
 Tính G
Cột ướt đang vận hành ở 300C hay 303k (độ Kelvin )
Ở đó 𝜌cư =1,1663(kg/m3); µ=1,8638.10-5(kg/m.s)
G=

𝑉.𝜌cu
𝑆

=

0,000472.1,1663

0,00459225

=0.1199 (kg/m2.s)

∆𝑃cư=(40,1-38,9).10.9,81=117,72 (N/m2.m)
∆𝑃cư/Z=163,5 (N/m2.m)
 Tính 𝛿: 𝛿=

∆𝑃cư
∆PCK

=

117,72
19,62

=6

Tính f cư=𝛿.f ck=6.0,9678=5.8068
Làm tương tự ta có bảng xử lý số liệu cột ướt như sau:

Footer Page 25 of 161.

Trang: 25