Báo Cáo Thực hành Kỹ thuật Quá trình Thiết bị

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM
TP HỒ CHÍ MINH


BÁO CÁO

THỰC HÀNH KỸ THUẬT QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ

NHẬN XÉT:
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................

GVHD: VÕ VĂN SIM

ĐIỂM SỐ

TÊN SINH VIÊN:
MÃ SỐ SINH VIÊN:

Nhóm T/H: Nhóm SÁNG T5 – LỚP: 06DHTP
Tp.Hồ Chí Minh – 2018

MỤC LỤC
1


BÀI 1: CỘT CHÊM...................................................................................................3
I. MỤC TIÊU THÍ NGHIỆM...........................................................................................................3
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT...................................................................................................................3

III. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM.........................................................................................................7
IV. KẾT LUẬN................................................................................................................................18

BÀI 2 LỌC KHUNG BẢN......................................................................................22
I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT...................................................................................................................22
II. TÍNH TOÁN...............................................................................................................................23
III. KẾT LUẬN................................................................................................................................27

BÀI 3 : TRUYỀN NHIỆT ỐNG LỒNG ỐNG.......................................................30
I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT...................................................................................................................30
II. SỐ LIỆU VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU................................................................................................33
III. KẾT LUẬN................................................................................................................................64

Bài 4: SẤY ĐỐI LƯU..............................................................................................65
I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT...................................................................................................................65
II. SƠ ĐỒ THIẾT BỊ.......................................................................................................................68
III.TÍNH TOÁN THÍ NGHIỆM....................................................................................................70
IV. KẾT LUẬN................................................................................................................................74

BÀI 5: CÔ ĐẶC.......................................................................................................74
I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT...................................................................................................................75
II. TÍNH TOÁN...............................................................................................................................81

BÀI 6: CHƯNG CẤT..............................................................................................86
I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT...................................................................................................................86
II. TÍNH TOÁN...............................................................................................................................88
III. KẾT LUẬN................................................................................................................................90

HÌNH ẢNH BẢNG SỐ LIỆU CÁC BUỔI THÍ NGHIỆM...................................91

2


BÀI 1: CỘT CHÊM
I. MỤC TIÊU THÍ NGHIỆM
Khảo sát đặc tính động lực học lưu chất và khả năng hoạt động của cột chêm bằng
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 f ck theo chuẩn số Reynolds (Re) của dòng khí
và suy ra các hệ thức thực nghiệm.
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.
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 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.
Ví dụ: hấp thu SO2 và nước thành dung dịch H2SO3 hoặc hấp thu SO3 vào nước để
điều chế H2SO4
Vậy quá trình hấp thu là quá trình truyền vận cấu tử vật chất từ pha khí vào pha
lỏng. Nếu quá trình xảy ra ngược lại nghĩa là truyền vận cấu tử từ pha lỏng vào pha khí,
ta có quá trình hấp thu.
2. Độ giảm áp của dòng khí
Độ giảm áp Pck 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.

(1)
Với

n = 1,8 – 2,0

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
3


lỏng tăng đều đặn cho đến một trị 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 khí quá trị số tới hạn này, ảnh hưởng cản trở hỗ tương
giữa dòng lỏng và dòng khí rất lớn, Pc tăng mau chóng không theo phương trình (1)
nữa. Dòng lỏng lúc này chảy xuống cũng khó khăn, cột ở điểm lụt.
 Đường biểu diễn log(Pc/Z) (độ giảm áp suất của dòng khí qua một dơn vị chiều
cao của phần chêm trong cột) dự kiến như trình bày trên hình 1.
log(P C /Z)

L3
C

L2
L1

B
A
L=0

logG
Ảnh hưởng của G và L đối với độ giảm áp của cột Pc

3. Hệ số ma sát fck theo Rec khi cột khô
Trở lực tháp khô:

1116
Trong đó:
h - chiều cao lớp đệm, m
wo- vận tốc pha khí
a - bề mặt riêng, m2/m3
 - độ xốp, m3/m3
k – khối lượng riêng của không khí, kg/m3
fck - hệ số ma sat của dòng chảy qua lớp hạt, phụ thuộc vào Rek
Khi chuyển động màng (Rek<40):
Khi chuyển động xoáy (Rek>40):

4


4. Độ giảm áp Pcư khi cột ướt
Sự liên hệ giữa độ giảm áp cột khô Pck và cột ướt Pcư có thể biểu diễn như sau:
Pcư = Pck

(6)

Do đó có thể dự kiến
fcư = .fck
Với : hệ số phụ thuộc vào mức độ xối tưới của dòng lỏng L, kg/m2s.

(7)

Leva đề nghị ảnh hưởng của L lên  như sau:

 = 10L
hay

(8)

log  = L

(9)

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 lỏng L. Thí dụ với vật chêm là vòng sứ
Raschig 12,7 mm, chêm ngẫu nhiên, độ xốp  = 0,586; giá trị của L từ 0,39 đến 11,7
kg/m2s 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 với hệ số xối tưới như sau:

Khi A < 0,3 cho vật chêm bằng sứ có d < 30 mm, ta có:
(10)
(11)
5. 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*.

1

2
5


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.
(12)
và
Với

(13)

fck: hệ số ma sát cột khô.
v: vận tốc dài của dòng khí ngay trước khi vào cột, m/s.
: độ nhớt tương đối của chất lỏng so với nước. , nếu chất lỏng là nước thì .
Do đó sự liên hệ giữa 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 ở dưới đường này.
6. Các bước tiến hành
1)
1)
2)
3)
4)

Khóa lại tất cả các van lỏng (từ 4 đến 8).
Mở van 2 và khóa van 1, 3.
Cho quạt chạy trong 5 phút để thổi hết ẩm trong cột. Tắt quạt.
Mở van 4 và 7. Sau đó cho bơm chạy.
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.
5) 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 Pck trên áp kế U theo mmH2O. Đo
xong tắt quạt, nghỉ 5 phút.
6) 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 Pcư
giống như Pck trước đó. Chú ý là tăng lượng khí đến điểm lụt thì thôi.
III. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
3.1 Từ thí nghiệm ta có bảng số liệu

6


Khí
(l/p)
Lỏng

1

2

3

4

5

(l/p)
0

40,3/40,6 40,5/40,8 39,9/41,4 39,3/42,1 38,1/42,8

3

40,5/40,9 40,3/41,1 39,8/41,6 38,7/42,4 37,2/44,3

4

40,6/40,8 39,9/41,3 39,3/41,9

5

40,4/40,9 40,2/41,1

6

40,6/40,8

7

40,2/40,7 39,6/41,2

8*
9*

40/41

39,9/41

39,4/42
38,2/42,6
37,7/43

38,4/43

36,3/45,1

37,2/43,8 34,4/46,6
36/44,8

30,5/50,1

35,4/45,3 28,2/51,6

38,9/41,9 36,5/44,4 32,2/48,6

-

34,3/46,1 33,3/46,9 32,3/48,3 28,6/52,4

-

Thí nghiệm trên có 3 điểm lụt:
L= 7, V=5
L=8, V=4

L=9, V=4
 Xử lí số liệu

1. Tính cột khô tại L=0
 Tính khối lượng không khí G:
Cột khô đang vận hành ở nhiệt độ 50oC ở đó kk = 1,093(kg/m3)
1fit3/phút = 2,83.10-2 (m3/phút) = 2,83.10-2/60 (m3/s)

7


(các G còn lại tính tương tự)
 Tính Pck:
1cmH2O = 98,1 N/m2
Pck = (số lớn-số nhỏ) .98,1 =0,3.98,1 =29,43 (N/m2) (các số liệu còn lại tính tương
tự)

Z: chiều cao cột ( 0,8m)
 Tính chuẩn số Reck

(các số còn lại tính tương tự)
Trong đó :
Cột khô đang vận hành ở nhiệt độ 50oC ở đó =1,96.10-5(kg/m.s)

(các số liệu còn lại tính tương tự)
 Tính fck
Vì Reck > 40 nên ta dùng công thức:

(các số liệu còn lại tinh tương tự).
STT

G
2

(kg/s.m )

Pck (N/m2)

Pck/Z

W (m/s)

fck

Reck

1

0,1209

29,43

36,559

0,0741

4,8982

371,899

2

0,2419

29,43

36,559

0,1483

4,2635

744,3

3

0,3628

147,15

0,2224

3,9316

1116,1984

4

0,4837

274,68

0,2966

3,7116

1488,6

5

0,6048

461,07

0,3707

3,5497

1860,4979

182,79
5
341,21
7
572,75

8


8

2. Tính cột ướt tại L=4,5,6,7,8,9,10.
 Tính khối lượng không khí G:
Cột ướt đang vận hành ở nhiệt độ 30oC ở đó cư=1,165(kg/m3); =1,86.10-5 (kg/m.s)
thế số liệu vào tương tự cột khô.
 Tính Pcư: 1cmH2O = 98,1 N/m2
Pcư = (P1 – P2).98,1 (N/m2) (tương tự cột khô)
 Tính chuẩn số Recư:
(các số liệu còn lại tính tương tự)
 Tính  :
(các số liệu còn lại tính tương tự)
 Tính fcư:
fcư = .fck=1,33.4,8982=6.51 (các số còn lại tính tương tự)
Bảng các trị số kết quả trường hợp cột ướt
L= 3 lít/phút
Pcư

G
2

Pcư/Z



fcư

Recư

(kg/s.m )

(N/m )

0,1289

39,24

48,745

1,69

1,33

6,51

79,315

0,2578

78,48

97,49

1,99

2,67

11,38

158,629

0,3868

176,58

219,354

2,34

1,2

4,7

238,01

0,5157

362,97

450,894

2,65

1,32

4,7

317,32

0,6446

695,51

863,99

2,94

1,5

5,32

396,634



fcư

Recư

2

L= 4 lít/phút
G

Pcư(N/m

Pcư/Z

9

(kg/s.m2)

2

0,1289

)
19,62

24,37

1,29

0,67

3,28

79,315

0,2578

137,34

170,6

2,14

4,67

19,91

158,629

0,3868

255,06

316,8

2,41

1,73

6,8

238,01

0,5157

451,26

560,57

2,65

1,64

6,09

317,32

0,6446

863,28

1072,4

2,94

1,87

6,64

396,634



fcư

Recư

L=5 lít/phút
G(kg/s.m2)

Pcư(N/m
2

0,1289

)

49,05

0,2578

Pcư/Z
60,93

1,78

1,67

8,12

79,315

88,29

109,68

2,04

3

12,8

158,629

0,3868

255,08

316,87

2,56

1,73

6,8

238,01

0,5157

451,26

560,57

2,75

1,64

6,1

317,32

0,6446

863,28

1072,4

3,03

1,87

6,6

396,634



fcư

Recư

L= 6 lít/phút
G(kg/s.m2)

Pcư(N/m
2

0,1289

)
78,48

0,2578

Pcư/Z
97,49

1,99

2,67

13,1

79,315

107,91

134,05

2,13

3,67

15,6

158,629

0,3868

431,64

536,2

2,72

2,93

11,5

238,01

0,5157

804,42

999,3

3

2,93

10,87

317,32

0,6446

1922,76

2388,52

3,38

4,17

14,8

396,634



fcư

Recư

L= 7 lít/phút
G(kg/s.m2)
0,1289
0,2578

Pcư(N/m
2

)
49,05
156,96

Pcư/Z
60,93

1,78

1,67

8,2

79,315

194,98

2,29

5,33

22,7

158,629

0,3868

519,93

645,88

2,84

3,53

13,9

238,01

0,5157

971,19

1206,45

3,08

3,53

13,1

317,32

0,6446

2295,54*

2851,6

3,46

4,98

17,7

396,63

L= 8 lít/phút
10


G(kg/s.m2)

Pcư(N/m
2

0,1289

)
98,1

0,2578

Pcư/Z



fcư

Recư

121,86

2,09

3,33

16,3

79,315

294,3

365,59

2,56

10

42,63

158,629

0,3868

774,99

962,73

2,98

5,27

20,7

238,01

0,5157

1599,03*

1986,37

3,3

5,82

21,6

317,32

fcư
192,7

Recư
79,315

L= 9 lít/phút
0,1289

Pcư(N/m2)
1157,58

Pcư/Z
1437,27

3,2


39,33

0,2578

1285,11

1596,41

3,2

43,67

186,2

158,629

0,3868

1569,6

1949,81

3,3

10,67

41,95

238,01

0,5157

2334,78*

2900,35

3,5

8,5

31,5

317,32

G(kg/s.m2)

2.2.1 Tính cột lụt
G5*=0,6446 với
G*4=0,5157 với
G4*=0,5157 với
Tính  1 :

Ta có: kk=1,093 (kg/m3)
ε=0,67
g= 9,81 (m/s2)
lỏng=1000(kg/m3)
a= 349,5 (m2/m3)
µtd= 1
 Tính  2 :

11


Bảng các trị số kết quả khi cột lụt

V
m3/s

I

Log π1

Log π2

1

2,68.10-5

5,98.10-6

-4,57

-5,22

2

3,2.10-5

8,5.10-6

-4,49

-5,07

3

3,6.10-5

9,6.10-6

-4,44

-5,02

BIỂU ĐỒ CỘT KHÔ
L= 0

log⁡ (∆P/Z) 
3
2.5
2
log⁡〖 (∆P/Z) 〖
1.5
1
0.5

-1

-0.9

-0.8

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

0
-0.1

12


BIỂU ĐỒ CỘT ƯỚT
L= 3

log⁡ (∆P/Z) 
3.5
3
2.5
2

log⁡〖 (∆P/Z) 〖

1.5
1
0.5

-1

-0.9

-0.8

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

0
-0.1

L=4

13


log⁡ (∆P/Z) 
3.5
3
2.5

2

log⁡〖 (∆P/Z) 〖

1.5
1
0.5

-1

-0.9

-0.8

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

0
-0.1

L= 5

14


log⁡ (∆P/Z) 
3.5
3
2.5
2

log⁡〖 (∆P/Z) 〖

1.5
1
0.5

-1

-0.9

-0.8

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

0
-0.1

L= 6

15


log⁡ (∆P/Z) 
4
3.5
3
2.5

log⁡〖 (∆P/Z) 〖

2
1.5
1
0.5
-1

-0.9

-0.8

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

0
-0.1

L= 7

16


log⁡ (∆P/Z) 
4
3.5
3
2.5

log⁡〖 (∆P/Z) 〖

2
1.5

1
0.5
-1

-0.9

-0.8

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

0
-0.1

L= 8

17


log⁡ (∆P/Z) 
3.5

3
2.5
2

log⁡〖 (∆P/Z) 〖

1.5
1
0.5

-1

-0.9

-0.8

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

0
-0.2

L= 9

18


log⁡ (∆P/Z) 
3.55
3.5
3.45
3.4
3.35

log⁡〖 (∆P/Z) 〖

3.3
3.25
3.2
3.15
3.1
-1

-0.9

-0.8

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

3.05
-0.2

IV. KẾT LUẬN
 Các nguyên nhân dẫn đến sai số:
- Thiết bị đã cũ khó tránh khỏi cho ra kết quả không chính xác.
- Thao tác của người thực hiện chưa thành thục, trong quá trình thực hành không điều
chỉnh đúng được lưu lượng dòng khí, thời điểm đọc áp suất cột khô và cột ướt không
cùng lúc hoặc không chính xác.
- Sai sót trong quá trình lấy số liệu, tính toán và xử lý số liệu.
 Cách khắc phục:
- Kiểm tra, sửa chữa, nâng cấp thiết bị thí nghiệm để đảm bảo cho kết quả thực nghiệm
đáng tin cậy.
19


- Sinh viên phải chú ý thao tác, nghiêm túc trong quá trình thực hành, nắm vững lý
thuyết để thực hành tốt.
- Chú ý để đọc và ghi kết quả chính xác, đặc biệt là xác định chính xác điểm lụt, điều
chỉnh chính xác lưu lượng dòng khí, cũng như đọc kết quả áp suất cột khô và ướt cùng
lúc và ở lưu lượng khí chính xác.

 Dựa vào đồ thị và số liệu thực nghiệm ta thấy:
Đối với cột khô: khi G tăng thì độ giảm áp sẽ tăng theo đường thẳng.
Đối với cột ướt : khi G tăng độ giảm áp cũng tăng nhưng chia thành từ vùng theo lưu
lượng. Khi lưu lượng lỏng càng tăng thì cột càng dễ gần đến điểm ngập lụt hơn.

Trong quá trình đo cột ướt do có dòng lỏng chảy ngược chiều nên các khaong3 trống bị
thu nhỏ lại và dòng khí sẽ di chuyển khó khăn hơn vì một phần thể tích tự do đã bị dòng
lỏng chiếm chỗ.
 Nhận xét về sự phụ thuộc giữa trở lực vào lưu lượng ta thấy: nếu lưu lượng của
dòng lưu chất càng lớn thì hệ số ma sát giữa hai pha càng tăng. Do đó trong quá
trình vận hành thiết bị hấp thu cần xác định lưu lượng hợp lý để trở lực nhỏ và thu
được hiệu suất truyền khối tốt nhất giữa hai pha với nhau mà không xảy ra hiện
tượng ngập lụt.
 Các yếu tố có thể ảnh hưởng đến độ giảm áp của cột khô:


Vận tốc khối lượng dòng khí dựa trên một đơn vị diện tích cột (G).



Chiều cao của phần chêm (Z).



Độ nhớt của dòng khí (µ)



Diện tích bề mặt riêng của vật chêm, hình dạng và sự sắp xếp các vật chêm.

 Nguyên nhân cần nghiên cứu đồ thị làm việc của tháp chêm: giới hạn chê độ làm
việc của tháp nằm trong khoảng từ điểm gia trong đến điểm ngập lụt để đạt hiệu
suất làm việc mong muốn. Do nếu bắt đầu từ điểm gia trọng tiếp tục tăng vận tốc
khí thì sẽ xảy ra ảnh hưởng tương hổ giữa dòng lỏng và dòng khí lớn tăng nhanh
chóng chất lỏng sẽ bị cuốn ngược trở ra theo dòng khí.

 Nguyên nhân cần duy trì mực lỏng ở ¾ đáy cột (xả nước ở cột lỏng đến mức 0)
trong suốt quá trình thí nghiệm:
Phần chất lỏng ở đáy cột là để giới hạn không gian của chất khí vào trong ống. Nếu thể
tích chất lỏng ít nghĩa là thể tích khí đang chiếm nhiều và khi đó chtấ khí vào nhiều hơn,
áp lực của chất khí lớn hơn sẽ đẩy mạnh vào chất lỏng ở trên chyả xuống làm cho chtấ
lỏng chảy ngược trở lại. Thí nghiệm lúc này phải dừng lại vì không chính xác nữa.
 Khắc phục hiện tượng ngập lụt: hiện tượng ngập lụt xảy ra làm cho ncướ bị đẩy
lên đỉnh tháp và trào ra ngoài. Để khắc phục hiện tượng này cần điều chỉnh dòng
20


khí và dòng lỏng trong tháp hoạt động với lương lượng tương đối với nhau. Khi có
hiện tượng ngập lụt xảy ra cần mở van 2 để xả bớt khí ra ngoài.
 Ứng dụng của tháp chêm trong thực tế: dùng hầu hết trong các lĩnh vực : hấp thu,
chưng cất, trích ly lỏng lỏng,…
 Các điểm cần lưu ý trong khi tiến hành thí nghiệm:


Trong quá trình đo độ giảm áp của cột ướt, cần canh giữ mức lỏng ở đáy cột ổn
định ở ¾ chiều cao đáy bằng các điều 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 trước sau đó tắt quạt BX.



Nếu sơ suất để nước tràn vào ống dẫn khí thì mở van xả nước ở phía trên bảng



Vận hành thiết bị với thao tác nhanh, đọc kết quả chính xác.

21


BÀI 2 LỌC KHUNG BẢN
I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. Khái niệm quá trình lọc
Lọc là quá trình phân riêng hỗn hợp nhờ 1 vật ngăn xốp, vật ngăn xốp có khả năng
cho 1 pha đi qua còn pha kia được giữ lại nên còn gọi là vách ngăn lọc.
1.2. Nguyên tắc
Tạo nên huyền phù một áp suất P1, pha lỏng xuyên qua các mao dẫn, pha rắn bị giữu
lại. Chênh lệch giữa hai vách ngăn gọi là động quá trình lọc.
ΔP = P1 – P2
Có thể tạo động lực của quá trình lọc bằng các cách sau:
✓ Tăng áp suất P1: dùng cột áp thuỷ tĩnh, máy bơm hay máy nén.
✓ Giảm áp suất P2: dùng bơm chân không. Cân bằng vật chất trong quá trình lọc:
Vh=V0+V1=Va+V
Gh=G0+G1=Ga+G
Vh,Gh: Thể tích và khối lượng hỗn hợp huyền phù đem đi lọc.
V0,G0: Thể tích và khối lượng chất rấn khô.
V1,G1: Thể tích và khối lượng nước lọc nguyên chất.
V2,G2: Thể tích và khối lượng bã ẩm.
V,G: Thể tích và khối lượng nước lọc chưa nguyên chất.
Độ ẩm của bã
Wa = , [% kg ẩm/kg vật liệu ướt]
1.3. Áp suất lọc

1.3.1. Khi lọc với áp suất không đổi
ΔP = μ.
Trong đó:
μ : độ nhớt (kg/ms)
V: Thể tích nước lọc (m3)
22


S : Diện tích bề mặt lọc (m2)
τ: Thời gian lọc được ấn định trước
R0 : Trở lực riêng (1/m2) trở lực lớp bã tạo thành ( 1kg bã khô trên 1m2 bề mặt)
X0 = Va/V0
Rv : Trở lực vách ngăn (1/m)
1.3.2. Lọc với tốc độ không đổi: W = const (kém hiệu quả)
ΔP = μ , (N/m2)
1.4. Vật ngăn lọc
Phải có tính chất phù hợp với huyền phù, gồm các loại vải được đan bằng các loại
như: sợi bông len, sợi thủy tinh,… có khả năng chịu được axit.
1.5. Chất trợ lọc
Diatomit tạo từ 94% SiO2, bề mặt riêng 20m2/g bền axit và được sử dụng rộng rãi,
tạo độ xốp 93%. Perolit tạo từ các nham thạch núi lửa. Các chất trợ lọc không được tan
trong dung dịch lọc.
II. TÍNH TOÁN
❖ Số liệu thực nghiệm
Bảng 1: Số liệu thực nghiệm

τ(s)
V (l)

5

6.9

τ(s)
V (l)

4,8
8,7

τ(s)
V (l)

3
6,1

ΔP1 = 0,25at = 2500 kg/m2
10
15
15.6
23.2
ΔP2 = 0,3at = 3000 kg/m2
8,6
12,6
16,1
24,1
ΔP3 = 0,5at = 5000 kg/m2
6,3
8,8
12
17,4

20
31.3

25
39.7

17,1
32,5

21,7
40,3

12
24

15,3
31,1

2.1. Tính toán
2.1.1. Diện tích bề mặt lọc
F = 2.a.b.n = 2.10.0,22 = 0,8 (m2)
23


Trong đó:
n: số mặt lọc = 10
a: chiều dài khung = 0,2 (m)
b: chiều rộng khung = 0,2 (m)
2.1.2. Lượng nước lọc riêng
q=

Trong đó:
V: thể tích nước lọc thu được (m3)
F: diện tích bề mặt lọc (m2)
q1 = = = 0,009 )
q2 = = = 0,02 )
q3 = = = 0.03 )
q4 = = = 0,04 )
q5 = = = 0,05()
Δ� = ��+� − �� = �� − �� = 0,02 – 0,009 = 0,011 (tính tương tự cho các số còn lại)
( Với Δτn = tn+1 - tn )
Bảng 2: Tính q và ∆�/∆�

ΔP1 = 0,25at = 2500 kg/m2
V (m3)

15,6.10-3

23,2.10-3

31,3.10-3

Q

6,9.10-3
0,009

0,02

0,03

0,04

39,7.10-3
0,05

Δτ

5

5

5

5

0

Δq

0,011
454,55

0,01

0,01

0,01

0

500

500

500

0

32,5.10-3

40,3.10-3

ΔP2 = 0,3at = 3000 kg/m2
V

8,7.10-3

16,1.10-3

24,1.10-3

24


Q

0,011

0,02

0,03

0,04

0,05

Δτ

3.8

4

4,5

4,6

0

Δq

0,009

0,01

0,01

0,01

0

422,2

400

450

460

0

24.10-3
0,03
3,3
0,009
366,67

31,1.10-3
0,039
0
0
0

V
Q
Δτ
Δq

6,1.10-3
0,0076
3,3

0,0074
445,95

ΔP3 = 0,5at = 5000 kg/m2
12.10-3
17,4.10-3
0,015
0,02
2,5
3,2
0,005
0,01
500
320

2.2. Vẽ đồ thị
2.2.1. Vẽ giản đồ ∆τ/∆q theo q ở ΔP1 = 0,25at = 2500 kg/m2

⁡Giản⁡đồ⁡Δτ/Δq⁡theo⁡q⁡ở⁡ΔP1⁡=⁡0,25at

Δ τ/Δ q

510
500
490
480
470
460
450
440

430
0.01

f(x)⁡=⁡1348.73x⁡+⁡455.26
R²⁡=⁡0.62

0.01

0.02

0.02

0.03

0.03

0.04

0.04

0.05

q (� 3/�2 )

Phương trình đường bình phương cực tiểu :
Y = 1348,7x + 455,26
Ta có : y = 0 〖 x = -b/a = - (455,26/1348,7) = -0,338
〖 C = -x = 0,338
x = 0 〖 y = b = (2.C)/K
〖 K = (2.C)/b =( 2.0,338)/455,26 = 1,48.10-3

25