Thực hành quá trình thiết bị mạch lưu chất

BÁO CÁO THỰC HÀNH QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ
BÀI 1: MẠCH LƯU CHẤT
Ngày thí nghiệm: 14/1/2016
Họ và tên: Lê Hữu Hiếu

MSSV: 61302362

I. Thiết bị

II. Kết quả số liệu thí nghiệm
 Thí nghiệm 1:
STT
1
2
3
4

Chế độ mở
HT
3/4
1/2
1/4

W(lít)
10
10
10
10

t(s)
29.41

30.09
31.15
42.98

ΔPm (cm H2O)
13.80
13.03
16.43
16.96

ΔPv (cm H2O)
10.00
9.63
9.10
4.47


 Thí nghiệm 2:
STT
1
2
3
4

Chế độ mở
HT
3/4
1/2
1/4

ΔPm (cm H2O) theo ống A
4.4
4.3
3.4
3.2

ΔP ống A (cm H2O)
1.4
1.4
1.3
1.1

STT
1
2
3
4

Chế độ mở
HT
3/4
1/2
1/4

ΔPm (cm H2O) theo ống B
3.3
3.2
2.8
3.2

ΔP ống B (cm H2O)
2.1
2.1
1.9
1.1

STT
1
2
3
4

Chế độ mở
HT
3/4
1/2
1/4

ΔPm (cm H2O) theo ống C
2.3
2.8
2.9
3.1

ΔP ống C (cm H2O)
6.8
6.6
6
2.7

STT
1
2
3
4

Chế độ mở
HT
3/4
1/2
1/4

ΔPm (cm H2O) theo ống D
1.6
1.6
1.6
1.8

ΔP ống D (cm H2O)
9.0
9.0
9.0
6.6

 Thí nghiệm 3:
STT

Chế độ mở van 5

ΔPm( cm H2O)

ΔP van (cm H2O)

1

HT

2.8

2.4

2

3/4

3.8

2.8

3

1/2

3.9

3.5

4

1/4

4.5

7.2


2. Xử lý số liệu:
a. Tính hệ số màng chắn và venturi:
-

Khối lượng riêng của nước:  = 995 kg/m3

-

Độ nhớt của nước: μ = 0.0008 Ns/m2

-

Trọng lượng riêng của nước: γ = ρ.g = 995.9,81 = 9760.95 N/m3

-

Gia tốc trọng trường: g = 9,81 m/s2

Ở chế độ mở hoàn toàn:
W
10

 0.340 (lít/s)
t

29.41

-

Lưu lượng: Q 

-

Ta có: Pm 

Pm .98
13,8.98
.100 
100  13.855 cmH2O
g
995.9,81

-

Ta có: Pv 

Pv .98
10.98
.100 
100  10.040 cmH2O
g
995.9,81

-

0.340
4.
4Q
1000
Vận tốc qua màng chắn và venturi: V =
=
= 1.498 m/s
2
3,14.0,017 2
d

(với d = 17 mm: đường kính lỗ của venturi và màng chắn)
Vd 995 x1.498 x0.017

= 31673

0.0008

-

Re =

-

Hệ số của màng chắn:
4

 0.017 
9761 x(1  
 )

4
 (1   )
0.04 

o Cm = V
=1.498x
= 0.886
2 x9.81x(13.855 x98.1)
2 gPm

-

Hệ số của venturi:
4

 0.017 
9761 x(1  
 )
4
 (1   )
0.04 

o Cv = V
= 1.498x
= 1.047
2 x9.81x(10.040 x98.1)
2 gPv


Tính toán tương tự như trên cho các chế độ mở khác ta thu được kết quả như sau:

W
(lit)

t (s)

Q
(lit/s)

Pm
(cmH2O)
g

HT

10

29.41

0.34

13.855

¾

10

30.09

0.332

½

10

31.15

¼

10

42.98

Độ
mở

Pv
(cmH2O)
g

Cm

Cv

10.04

31673

0.886

1.047

1.498

13.082

9.524

30933

0.896

1.050

1.463

0.321

16.496

8.999

29897

0.772

1.044

1.414

0.233

17.023

4.42

21715

0.551

1.082

1.027

b. Tính thừa số ma sát trong ống dẫn
 Ống A:
Ở chế độ mở hoàn toàn:
-

Ta có: Pm 

-

Ta có: P 

Pm .98
4.4.98
.100 
100  4.422 cmH2O
g
995 .9,8

P.98
1,4.98
.100 
100  1.407 cmH2O
g
995 .9,8

Từ kết quả tính toán trong thí nghiệm 1 ta vẽ được đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa Q
và

Pm
, phương trình biểu diễn mối quan hệ giữa chúng là:
g

Q = 0.0124x + 0.1681
-

Lưu lượng: Q = 0.0124x4.422 + 0.1687 = 0.224 (lít/s)

-

0.224
4x
4Q
1000 = 0.33931 m/s = 33.931 cm/s
Vận tốc dòng: V=
=
2
3.14 x0.029 2

d

(với d=29mm: đường kính trong của ống A)
-

V

Re

Thừa số ma sát trong ống A: f =

( với L=1.5m: chiều dài của ống A).

P.2.g.d 1.407 x 2 x9.81x100 x0.029
=
= 0.0464
1.5 x33.913 2
LV 2


-

Chuẩn số Reynolds: Re =

Vd 995 x0.33913 x0.029

= 12232

0.0008

Tính tương tự như trên cho các độ mở khác nhau của ống A ta được kết quả thể hiện
trong bảng số liệu sau:
Chế độ mở

P
( cm H2O)
g

Pm
( cm H2O)
g

Q
(lít/s)

V(cm/s)

f

Re

HT

1.407

4.422

0.224

33.913

0.0464

12232

¾

1.407

4.322

0.222

33.61

0.0472

12123

½

1.307

3.417

0.211

31.945

0.0486

11522

¼

1.106

3.216

0.209

31.642

0.0419

11413

Thực hiện phép tính tương tự như tính cho ống A với việc sử dụng số liệu đo được cho
từng ống B, C, D trong thí nghiệm 2 và đường kính trong ống B,C, D lần lượt là: 22mm,
17mm, 13.5mm, chiều dài ống B, C, D là 1.5m thì ta tính được kết quả như sau:
 Ống B:
Chế độ mở

P
( cm H2O)
g

Pm
( cm H2O)
g

Q (lít/s)

V(cm/s)

f

Re

HT

2.111

3.317

0.21

55.244

0.0199

15116

¾

2.111

3.216

0.209

54.981

0.0201

15044

½

1.91

2.814

0.204

53.665

0.0191

14684

¼

1.106

3.216

0.209

54.981

0.0105

15044

 Ống C:
Chế độ
mở

P
( cm H2O)
g

Pm
( cm H2O)
g

HT

6.834

2.312

0.197

86.792 0.0202

18351

¾

6.633

2.814

0.204

89.876 0.0183

19003

½

6.03

2.915

0.205

90.316 0.0164

19096

¼

2.714

3.116

0.207

91.197 0.0073

19282

Q (lít/s) V(cm/s)

f

Re


 Ống D:
Chế độ
mở

P
( cm H2O)
g

Pm
( cm H2O)
g

HT

9.045

1.608

0.189

132.04 0.0092

22170

¾

9.045

1.608

0.189

132.04 0.0092

22170

½

9.045

1.608

0.189

132.04 0.0092

22170

¼

6.633

1.809

0.191

133.44 0.0066

22405

Q (lít/s) V(cm/s)

Đồ thị biểu diễn mối quan hệ của f theo Re của ống A
c. Tính chiều dài tương đương của van:
Ở chế độ van 5 mở hoàn toàn và van 6 mở hoàn toàn:
-

Ta có: Pm 

Pm .98
2,8.98
.100 
100  2.811 cmH2O
g
995.9,81

-

Ta có: Pv 

Pv.98
2,4.98
.100 
100  2.410 cmH2O
g
995.9,81

-

Lưu lượng: Q=0.0124x2.811 + 0.1687=0.204 lít/s

f

Re


-

0.204
4Q
1000 = 0.16234 m/s = 16.234 cm/s
Vận tốc dòng: V=
=
2
3.14 x0.04 2
d

-

V 2 0.16234 2

= 0.134
2g
2 x9.81

-

Chuẩn số Reynolds : Re=

4x

Vd 995 x0.16234 x0.04

= 8076

0.0008

Từ thí nghiệm 2 ta vẽ được đồ thị quan hệ giữa f và Re. Phương trình biểu diễn mối quan
hệ giữa chúng là:
f = 3.10-6Re + 0.0134
Thừa số ma sát: f =3.10-6Re + 0.0134=3.10-6 .8076+ 0.0134=0.038
-

Chiều dài tương đương: le =

d
f



0.04 x0.04
 0.042 m
0.038

(với  = 0.04 ứng với trường hợp ống mở hoàn toàn, d= 40mm: đường kính ống )
Thực hiện phép tính tương tự như trên cho các chế độ mở khác nhau của van 5 ta tính
được các kết quả như sau:
Độ
mở

Pvan
g

Pm
g

(cmH2O)

Q
(lít)

V
(cm/s)

V2/2g

f

Re

le

0.204 16.234

0.134

0.038

8076

0.042

HT

2.41

(cmH2O )
2.81

¾

3.82

2.82

0.204 16.240

0.134

0.038

8079

0.042

½

3.92

3.51

0.212 16.879

0.145

0.039

8397

0.041

¼

4.52

7.23

0.225 17.914

0.164

0.040

8912

0.040


3. Đồ thị:

Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa Q với hiệu của

Pm
Pv
và
g
g

Đồ thị biểu diễn mối quan hệ của Cv và Cm theo Re


Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa f theo Re của ống A

Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa f theo Re của ống B


Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa f theo Re của ống C

Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa f theo Re của ống D
II/ Biện luận.
1/ Nhận xét về các giản đồ và so sánh kết quả trong danh sách.
Trả lời:
+ Đối với đồ thị: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ của Cv và Cm theo Re, theo chiều
tăng của Re thì Cv, Cm cũng tăng theo phù hợp so với lí thuyết , lưu lượng chảy
càng nhanh thì hệ số màng chắn càng tốt


+ Đối với đồ thị Re và hệ số ma sát của từng ống: mỗi ống đều có đặc thù riêng, và
là những đường công do thành ống cũng không đều, không chính xác, hệ số ma sát
thay đổi theo từng vị trí và tốc độ của dòng chảy.
2/ Nhận xét về mức tin cậy của kết quả đo và các nguyên nhân gây ra sai số.
Mức tin cậy: trong cái đồ thị và bảng số liệu sau khi xử lí thống kê thì R2 gần tiến
sát về một, điều đó chứng tỏ số liệu đo gần đúng với lí thuyết, phần trăm của các co
số có thể chấp nhận được một phần vì máy móc cũ, một phần vì sai số do thao tác
Các nguyên nhân gây ra sai số:
- Sai số hệ thống:
+ Sai số dụng cụ: có thể một số dụng cụ cũ không còn độ chính xác cao hoặc do lúc
sản xuất thật sự không hoàn hảo như ống dây, van không còn chính xác.
+ Sai số hóa chất: Là sai số trong các tạp chất đi phân tích, vd như nước có thể lẫn 1
số ion nhất định ảnh hưởng đến khối lượng riêng làm sai số.
- Sai số ngẫu nhiên: Sai số ngẫu nhiên thể hiện độ lệch chuẩn, nó biểu thị độ phân
tán của kết quả đo cũng có nghĩa là độ lặp lại của phép đo. Nó thay đổi ngẫu nhiên
tùy thuộc phương pháp đo lường, điều kiện đo lường, độ lớn của đại lượng đo và
vào cá nhân người đo lường.
+ Sai số do cách nhìn: trong quá trình thực hiện có thể do vị trí mắt đặt không đúng,
dẫn đến đọc kết quả đo không chính xác, cùng với đó là sai số ở phần vị trí mắt
nhìn lưu lượng thùng và bấm thời gian.
+ Sai số do phần canh gốc ¼, ½, ¾ không chính xác dẫn đến sai số nhiều.

Sai số ngẫu nhiên phát sinh do hàng loạt nguyên nhân không kiểm soát được và
luôn luôn có mặt trong bất cứ phép đo lường nào. Ta không thể loại bỏ được sai số
ngẫu nhiên nhưng có thể giảm thiểu tới mức tùy ý muốn bằng cách tăng lên số lần
đo n một cách tương ứng.
3/ Dựa trên giản đồ đo được đề nghị mục đích sử dụng của van.
Trả lời: Dựa trên giản đồ kết hợp với lí thuyết, ứng dụng của van:
+ Dùng tính lưu lượng chảy trong chất lỏng
+ Xác định tổng thể tính cần tính, từ đó xác định công xuất bơm, thời gia bơm giúp
nâng cao năng xuất, hiệu quả của bơm.


+ Xác định hệ số ma sát, chế độ chảy của dòng để điều chỉnh phù hợp cho từng loại
dung chất khác nhau.