BC QTTB3 hoàn thiện

BÀI 1: THÍ NGHIỆM SẤY ĐỐI LƯU TUẦN HOÀN KHÍ THẢI
I. LÝ THUYẾT
Sấy là quá trình tách 1 phần hay phần lớn lượng ẩm có trong vật ẩm. Quá trình sấy rất
phức tạp và không ổn định, trong đó đồng thời xảy ra nhiều quá trình: truyền nhiệt từ tác
nhân sấy cho vật sấy, dẫn nhiệt trong vật sấy, bay hơi của ẩm, dẫn ẩm từ trong ra bề mặt của
vật sấy, truyền ẩm từ bề mặt vật sấy vào môi trường sấy. Các quá trình trên đều tuân theo quá
trình truyền ẩm.


Trong quá trình sấy, độ ẩm của vật liệu sấy liên tục thay đổi theo hướng giảm dần và




được chia làm 3 giai đoạn:
Giai đoạn đầu: giai đoạn nung nóng vật sấy đến nhiệt độ bay hơi của ẩm.
Giai đoạn 1 (giai đoạn có tốc độ sấy không đổi): chủ yếu làm bay hơi nước tự do
trong vật sấy. Hơi bay lên từ bề mặt vật sấy là hơi nước bão hòa, nhiệt hóa hơi đúng



bằng nhiệt hóa hơi của nước tự do.
Giai đoạn 2 (giai đoạn tốc độ sấy giảm dần): khi ẩm bên trong truyền ra bề mặt của
vật liệu sấy nhỏ hơn lượng ẩm có thể bốc hơi trên bề mặt vật liệu. Giai đoạn này kéo
dài tới khi vật sấy đạt tới độ ẩm cân bằng.
Đường cong sấy: đường cong biểu diễn sự thay đổi độ ẩm của vật sấy theo thời gian

sấy gọi là đường cong sấy: w = f(τ). Đồ thị hàm f(τ) phụ thuộc nhiều vào yếu tố như dạng
liên kết giữa nước và vật sấy, hình dáng, kích thước và đặc tính vật sấy, phương pháp và chế
độ sấy, tuy nhiên chúng đều có dạng chung như minh họa ở hình 1.
Đường cong tốc độ sấy: đường cong tốc độ sấy biểu diễn quan hệ giữa tốc độ sấy và

hàm ẩm của vật sấy, thu được bằng cách đạo hàm đường cong sấy theo thời gian: dw/dτ =
f(w). Hình 2 minh họa 1 dạng đường cong tốc độ sấy. Trong giai đoạn sấy thứ nhất, tốc độ
sấy không đổi nên đồ thị hàm f(w) là đoạn thẳng AB song song với trục hoành. Đoạn biểu
diễn giai đoạn thứ 2 của quá trình sấy có hình dạng phức tạp, phụ thuộc vào cấu trúc vật liệu
sấy và dạng liên kết giữa ẩm với vật chất khô trong vật sấy.
Hình 1: Đường cong sấy

Hình 2: Đường cong tốc độ sấy


w

wA

dw/d

A
B

A

wB

wA Wđ

B

wB







wc

w

II. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
- Làm quen và nắm vững quy trình vận hành thiết bị thí nghiệm sấy đối lưu có tuần
hoàn khí thải.
- Xác định quan hệ giữa độ ẩm của vật liệu với thời gian sấy (đường cong sấy).
- Xác định quan hệ giữa tốc độ sấy và độ ẩm vật liệu (đường cong tốc độ sấy).
III. SƠ ĐỒ THÍ NGHIỆM VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA THIẾT BỊ THÍ
NGHIỆM
1. Sơ đồ thí nghiệm


1

2

3
4

9

8

7

5

6

10

1.
2.
3.
4.

Cân
Vật liệu sấy
Buồng sấy
Cửa lấy không khí

5. Quạt
6. Cửa thải tác nhân
sấy
7. Calorife
8. Tủ điều khiển

9. Bích nối
10. Giá đỡ
11. Atomat tổng
12. Công tắc điều
khiển

2. Nguyên lý làm việc
Không khí ở bên ngoài do quạt 5 hút qua cửa 4 rồi được đun nóng trong carolife điện 7.
Khống chế nhiệt độ không khí nhờ hệ thống nhiệt kế tiếp xúc. Vật liệu ẩm xếp vào trong các
khay đặt trong 1 cái khung của buồng sấy. Khung được treo trên đĩa cân 1. Quan sát sự thay đổi
khối lượng vật liệu sấy trên kim của cân. Điều chỉnh lượng không khí thải nhờ có tấm chắn 6.


IV. TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
1. Cân vật liệu miến chú ý không để vật liệu mất mát.
2. Quan sát và kiểm tra hệ thống thí nghiệm theo sơ đồ.
3. Mở quạt và đóng cầu dao nguồn điện để tăng nhiệt cho carolife.
4. Đợi đến khi nhiệt độ sấy (tác nhân sấy) ổn định (sấy ở nhiệt độ nhất định nào đấy thì
điều chỉnh nhiệt kế tiếp xúc) mới cho vật liệu vào và đọc chỉ số trên cân.
5. Đọc và ghi lại chỉ số trên cân 5 phút/lần để biết lượng ẩm bốc hơi. Tiến hành như
vậy đến khi chỉ số trên cân không thay đổi sau 3 lần đo thì ngừng thí nghiệm.
6. Ngắt cầu dao carolife, đợi 10 phút rồi mới tắt quạt. Lấy vật liệu sấy ra quan sát và
cân vật liệu. Ghi các số liệu thu được và báo cáo với người hướng dẫn.
7. Dọn dẹp sạch sẽ nơi thí nghiệm trước khi ra về.
V. TÍNH TOÁN
1. Lượng ẩm có trong vật liệu:
g = Gư - Gk (g) (sấy đến khối lượng không đổi).
g: tổng lượng nước trong vật sấy (g).
Gư: khối lượng vật liệu sấy lúc ướt (g).
Gk: khối lượng vật liệu sấy lúc khô tuyệt đối (g).
2. Lượng ẩm mất sau mỗi lần sấy: ∆Wi = Gi-1 - Gi (g)
Gi-1, Gi là khối lượng vật liệu sấy ứng với thời gian i-1 và i.
3. Lượng ẩm chứa trong vật liệu sau mỗi lần sấy: Wi’ = Σg –

(g)

4. Độ ẩm của vật liệu: Wi (%)= × 100% (%)
VI. BẢNG SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
Mkhay = 0,84 kg
Gư = 1,44 – 0,84 = 0,6 kg
Gk = 1,14 – 0,84 = 0,3 kg
 G = Gư – Gk = 0,3 kg
STT lần Bảng số liệu thí nghiệm
đo
Thời
Nhiệt độ Khối
gian
buồng
lượng
τ(ph)
sấy (°C) miến
(g)

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

0
4

5
10
14
16
25
30
40
45

80
81
82
90
94
96
103
107
111
113

3500
3450
3400
3350
3300
3250
3230
3210
3219
3200

Kết quả tính toán
Lượng
Lượng
ẩm bay ẩm trong
hơi Wi vật liệu
sấy Wi’
(g)
(g)
0
50
50
50
50
50
20
20
10
0

300
250
200
150
100
50
30
10
0
0

Độ ẩm của Tốc
vật
liệu
sấy
sấy
Wi
(%)

50
41,67
33,33
25
16.67
8,33
5
1,67
0
0

(g/ph)
0
12,5
50
10
12,5
25
2,22
4
2

0

độ


11

50

115

3200

0

0

0

0

VII. BÁO CÁO
1. Đồ thị đường cong sấy
đồ thị đườ ng cong s ấy biểu diễn s ự phụ thuộc đ ộ ẩ m vào thời gian
60
50
độ ẩm (%)

40
30

20
10
0

0

10

20

30

40

50

60

thời gian ( phút )

Nhận xét:
-

Độ ẩm giảm dần theo thời gian
Khối lượng của vật liệu giảm dần theo thời gian
2. Đồ thị đường cong tốc độ sấy
đồ thị đ ườ ng cong t ố c độ s ấy biểu diễn s ự phụ thuộc t ốc đ ộ s ấy vào đ ộ ẩ m VLS
60
50
tốc độ sấy (g/ph)

40
30
20
10
0

0

10

20

30

40

50

60

độ ẩm (%)

Nhận xét:
-

Đồ thị đường cong tốc độ sấy có hình dạng phức tạp
Độ ẩm càng nhiều thì tốc độ sấy càng nhanh và ngược lại
BÀI 2. THÍ NGHIỆM SẤY BƠM NHIỆT

I. MÁY LẠNH
1. Cấu tạo máy lạnh gồm 4 bộ phận chính:

- Máy nén: hút hết môi chất lạnh tạo ra ở dàn bay hơi đồng thời duy trì áp suất cần
thiết cho sự bay hơi ở nhiệt độ thấp và nén hơi từ áp suất bay hơi lên áp suất
ngưng tụ, đẩy vào dàn ngưng.
- Giàn nóng (giàn ngưng tụ): là thiết bị trao đổi nhiệt giữa 1 bên là môi chất lạnh
ngưng tụ, 1 bên là môi trường làm mát (nước hoặc không khí). Nhiệm vụ của dàn
ngưng là thải nhiệt của môi chất ngưng tụ ra ngoài môi trường.
- Van tiết lưu: thay đổi thể tích dòng chảy, vận tốc dòng tăng, áp suất giảm xuống.
- Giàn lạnh (giàn bay hơi): là thiết bị trao đổi nhiệt giữa 1 bên là môi chất lạnh, 1
bên là môi trường cần làm lạnh. Nhiệm vụ của dàn bay hơi là thu nhiệt của môi
trường lạnh cấp cho môi chất lạnh sôi ở nhiệt độ thấp.
2. Nguyên lí hoạt động
- Môi chất lạnh ở dạng khí qua máy nén được nén đến áp suất ngưng tụ, sau đó cho
đi qua thiết bị trao đổi nhiệt giàn nóng để làm mát. Khi đó, môi chất sẽ được
ngưng tụ lại hoàn toàn thành dạng lỏng (quá trình tỏa nhiệt).
- Tiếp theo, môi chất ở dạng lỏng đi qua van tiết lưu để điều chỉnh lưu lượng.
- Sau đó, môi chất tiếp tục đi qua giàn lạnh hóa hơi.
- Hơi đó tiếp tục đi vào máy nén.
3. Chu trình làm lạnh
- Quá trình 1-2: hơi quá nhiệt cấp vào máy nén,
tại đó áp suất tăng lên đến áp suất ngưng tụ.
Nhiệt độ cũng tăng lên vì 1 phần năng lượng đưa
vào quá trình nén đã chuyển sang môi chất lạnh.
Quá trình nén là quá trình đoạn nhiệt.
- Quá trình 2-3: quá trình ngưng tụ đẳng nhiệt
trong thiết bị ngưng tụ. Khí quá nhiệt áp suất cao
từ máy nén vào bình ngưng tụ. Bộ phận này khử

quá nhiệt khí


trước khi quay lại dạng lỏng. Quy trình này thường sử dụng không khí hoặc nước
để làm mát. Tại bình chứa chất lỏng và hệ thống ống, nhiệt độ sẽ giảm thêm và
dung dịch môi chất lạnh được làm mát sơ bộ trước khi đi vào van tiết lưu.
- Quá trình 3-4: dung dịch đã được làm mát sơ bộ trước khi đi vào van tiết lưu.
Thiết bị này giúp giảm áp suất chất lỏng và điều chỉnh lưu lượng chất lỏng đi
thiết bị bay hơi. Đây là quá trình lưu đẳng entanpi.
- Quá trình 4-1: môi chất lỏng áp suất thấp đưa vào thiết bị bay hơi. Tại đây, môi
chất lỏng hấp thu nhiệt từ môi trường xung quanh, thường là không khí, nước
hoặc chất lỏng khác. Trong quá trình này, nó thay đổi trạng thái từ lỏng sang khí
và sẽ bị quá nhiệt tại đầu ra của thiết bị bay hơi. Đây là quá trình bay hơi đẳng
nhiệt.
II. MÁY SẤY BƠM NHIỆT
1. Cấu tạo khoang sấy

2. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy sấy bơm nhiệt

- Không khí ban đầu (không khí ngoài trời) được quạt hút qua dàn bay hơi để làm
lạnh xuống dưới nhiệt độ đọng sương nên ẩm sẽ ngưng tụ và tách ra khỏi không
khí qua bình tách lỏng. Độ ẩm của không khí giảm xuống nhưng do nhiệt độ cũng
giảm nên độ ẩm tương đối của không khí sau dàn lạnh vẫn cao.


- Sau đó, không khí được thổi qua máy nén vào dàn ngưng tụ để gia nhiệt và làm
khô không khí đến độ ẩm cần thiết.
- Tiếp theo, không khí được đưa về buồng sấy, hấp thụ ẩm của vật liệu sấy. Vật liệu
sấy đặt trong khoang sấy quay tròn nhờ một động cơ điện, vì thế vật liệu sấy được
sấy đều. Trong quá trình này, không khí có nhiệt độ thấp và độ ẩm thấp trao đổi

nhiệt ẩm với vật liệu sấy chuyển động tròn đều trong khoang sấy, vì thế ẩm từ vật
liệu sấy được tách ra nhanh và đồng đều hơn.
 Chú ý: trong sấy bơm nhiệt nhiệt độ thấp, nhiệt độ bề mặt ngoài của vật nhỏ
hơn nhiệt độ bên trong vật, đồng thời do tiếp xúc với không khí có độ ẩm và
phân áp suất hơi nước nhỏ nên bề mặt cũng có phân áp suất hơi nước nhỏ hơn
phía bên trong vật → tăng cường quá trình dịch chuyển ẩm trong lòng vật ra
ngoài để bay hơi làm khô vật → ẩm trong vật liệu dịch chuyển ra bề mặt và từ
bề mặt vào môi trường.
- Độ ẩm tương đối của không khí ra khỏi khoang sấy tăng và không khí được được
hoàn lưu toàn phần về dàn bay hơi. Chu trình cứ thế tiếp tục quá trình sấy kín.
 Chú ý: nhiệt độ tác nhân sấy trước khoang sấy được điều khiển theo yêu cầu
nhờ vào việc tắt, mở quạt: khi nhiệt độ sấy chưa đạt yêu cầu thì quạt tắt, khi
đạt nhiệt độ thì quạt sẽ mở.
 Ưu điểm:
 Nhiệt độ không khí có thể chỉ cần duy trì ở mức nhiệt độ môi trường hoặc thấp hơn
nên khả năng giữ màu sắc, mùi vị và vitamin đều tốt → thích hợp sấy những nguyên
liệu có chịu nhiệt kém.
 Có khả năng điều chỉnh nhiệt độ tác nhân sấy tùy thuộc vào yêu cầu và khả năng chịu
nhiệt của từng loại sản phẩm nhờ thay đổi công suất nhiệt của dàn ngưng.
 Tiết kiệm năng lượng nhờ sử dụng cả năng lượng dàn nóng và dàn lạnh để sấy khô và
hút ẩm, hiệu quả sử dụng nhiệt cao.
 Công suất khá lớn.
 Do thiết bị được thiết kế theo kiểu chuyển động quay vòng, nên nguyên liệu sẽ tiếp
xúc nhiệt một cách trực tiếp và liên tục, tránh hiện tượng một số nguyên liệu sấy quá
khô và có thể thành than nhưng một số nguyên liệu khác thì lại không khô được.
 Thiết bị được thiết kế bền vững và chiếm diện tích nhỏ, cấu trúc đơn giản, gọn nhẹ do
vậy thiết bị vệ sinh, lau chùi đơn giản thuận tiện.
 Bảo vệ môi trường, vận hành an toàn.
 Nhược điểm:

 Thời gian sấy thường khá lâu do độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và
tác nhân sấy không lớn.
 Phải có giải pháp xả băng sau một thời gian làm việc.
III.
THỰC HÀNH SẤY MIẾN
1. Trình tự thí nghiệm
- Ngâm miến khoảng 15 phút và cân
- Quan sát và kiểm tra hệ thống thí nghiệm
- Vận hành máy sấy
- Đọc và ghi kết quả. 5 phút mang nguyên liệu ra cân 1 lần.
2. Tính toán ( giống bài 1)
3. Bảng số liệu và kết quả thí nghiệm
Gk = 150 g
Mđĩa = 773,25 g
Mđĩa + miến ướt = 1182,9 g
 M miến ướt = 1182,9 – 773,25 = 409,65 g
 Tổng lượng ẩm: g = Gư - Gk = 409,65 – 150 = 259,65 g
STT lần Bảng số liệu thí nghiệm
đo
Thời
Nhiệt độ Khối
gian
buồng
lượng củ
τ(ph)
sấy (°C) cải (g)

Kết quả tính toán
Lượng

Lượng
ẩm bay ẩm trong
hơi Wi vật liệu
sấy Wi’
(g)
(g)

Độ ẩm Tốc
của vật
sấy
liệu sấy
Wi (%)

độ

(g/ph)

1
2
3
4
5
6
7

0
5
10
15
20

25
30

37
37
37
37
37
37
37

VI. BÁO CÁO
1. Đồ thị đường cong sấy

410,65
399,5
389,9
382,2
374.55
367,8
361,65

0
10,15
9,6
7,7
7,65
6,75
6,15

259,65
249,5
239,9
232,2
224,55
217,8
211,65

63,38
62,45
61,53
60,75
59,95
59,21
58,52

0
0,186
0,184
0,156
0,16
0,148
0,138


đồ thị đườ ng cong s ấy biểu diễn s ự phụ thuộc đ ộ ẩ m v ật liệu vào thờ i gian
64
63
62
độ ẩm (%)

61
60
59
58
57
56
0

5

10

15

20

25

30

35

thời gian t (phút)

Nhận xét: ta thấy khối lượng của vật liệu giảm dần theo thời gian. Cũng như vậy ta có
thể nói độ ẩm của vật liệu cũng giảm dần theo thời gian vì độ ẩm tỉ lệ với khối lượng
vật liệu sấy.
2. Đồ thị đường cong tốc độ sấy

tốc độ sấy(g/ph)

đồ thị đườ ng cong t ố c độ s ấy biểu diễn s ự phụ thuộc t ố c độ s ấy vào đ ộ ẩ m v ật liệu s ấy
0.2
0.18
0.16
0.14
0.12
0.1
0.08
0.06
0.04
0.02
0
58

59

60

61

62

63

64

độ ẩm (%)

Nhận xét: Ta có thể thấy tốc độ sấy sẽ giảm dần theo khối lượng của vật liệu. Khối
lượng vật liệu càng giảm thì tốc độ sấy càng giảm.
3. Ưu – nhược điểm của sấy bơm nhiệt
- Thiết bị sấy bơm nhiệt không sấy ở nhiệt độ cao như thiết bị
sấy tuần hoàn khí thải
- Thiết bị sấy bơm nhiệt cùng không gây nguy hiểm như thiết bị
sấy vi sóng
- Có thể hạ thấp phần áp suất hơi nước


-

Thời gian sấy lâu hơn các thiết bị khác có thể do lớp vật liệu dày
và dạng liên kết giữ ẩm của vật liệu

BÀI 3. THÍ NGHIỆM CHƯNG LUYỆN LIÊN TỤC
I. MỞ ĐẦU
Chưng luyện là quá trình tách hỗn hợp lỏng thành cấu tử riêng biệt dựa trên cơ sở độ
bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp.
Quá trình chưng luyện được tiến hành trong các thiết bị loại tháp đĩa và tháp đệm. Khi
làm việc, hơi đi từ dưới lên tiếp xúc với chất lỏng chảy từ trên xuống và hơi sẽ ngưng tụ lại
cấu tử khó bay hơi, nhiệt tỏa ra do quá trình ngưng tụ này sẽ làm bay hơi một lượng cấu tử dễ
bay hơi. Vì vậy, khi lặp lại nhiều lần bốc hơi và ngưng tụ như thế, trong hơi sẽ giàu cấu tử dễ
bay hơi, còn trong lỏng sẽ giàu cấu tử khó bay hơi. Nói một cách khác, với chiều cao tháp
thích hợp (số đĩa tương ứng), cuối cùng trên đỉnh tháp ta thu được sản phẩm có nồng độ cấu
tử dễ bay hơi cao và ở đáy tháp ta thu được sản phẩm giàu cấu tử khó bay hơi. Nồng độ các
cấu tử thay đổi theo chiều cao của tháp và do đó nhiệt độ sôi cũng thay đổi theo chiều cao của
tháp tương ứng với sự thay đổi nồng độ.
Hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp chóp với những đặc tính kỹ thuật như sau:
Đường kính tháp D = 120 mm.

Số đĩa của tháp đoạn luyện N1 = 7.
Số đĩa của tháp đoạn chưng N2 = 5.
Mỗi đĩa có một chóp, một ống chảy chuyền nằm trong tháp.
II. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
1. Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý làm việc tháp chưng luyện liên tục loại tháp chóp.
2. Tìm hiểu vận hành và chế độ làm việc của tháp.
3. Tính cân bằng vật liệu trong tháp.
4. Xác định số bậc thay đổi nồng độ (số đĩa lý thuyết) và hiệu suất của tháp.
III. QUÁ TRÌNH THÍ NGHIỆM
1. Vẽ sơ đồ tháp chưng luyện


2. Mô tả quá trình thí nghiệm
a) Nguyên lý hoạt động của tháp
- Nguyên liệu được bơm vào tháp → qua lưu lượng kế để xác định lưu lượng bơm
vào (không qua cao vị)→ vào bình gia nhiệt nguyên liệu đầu → chảy vào đĩa tiếp
liệu → chảy xuống qua ống chảy tràn.
- Dưới tháp cũng được gia nhiệt → hơi đi lên trao đổi chuyển khối, truyền nhiệt
với lỏng ở trên.
- Thiết bị ngưng tụ dạng ống chùm → lỏng được đi xuống và chia thành 2 ngả (1
ngả quay trở lại tháp hồi lưu, 1 ngả đi xuống lấy sản phẩm).
- Sản phẩm đi vào làm mát → thu sản phẩm đỉnh.
- Có 2 bộ làm mát: 1 bộ làm mát sản phẩm đỉnh, 1 bộ làm mát sản phẩm đáy.
 Chú ý:
- Thông thường, có thùng cao vị lấy thế năng tạo áp lực đẩy vào tháp nhưng do
điều kiện phòng thí nghiệm nên thí nghiệm trên không có thùng cao vị → nguyên
liệu không được đồng đều.
- Nồng độ hồi lưu = Nồng độ sản phẩm đỉnh. Sản phẩm lấy ra có nồng độ cao nhất
ở điểm đẳng phí → sau điểm đẳng phí sẽ không còn phân tách được nữa (điểm
đẳng phí là điểm giao giữa đường cong cân bằng và đường thẳng y = x, nghĩa là

nồng độ cồn pha hơi = nồng độ cồn pha lỏng).
- Trên đường hồi lưu có lắp ống cao su không thẳng mà vòng → tạo trở lực lớn →
tránh hơi trong tháp đi ra đường không mong muốn, tạo điều kiện tối ưu để hơi
cồn đi lên theo đường thẳng.
- Nồng độ dòng hồi lưu bao giờ cũng cao hơn nồng độ ở đĩa → ý nghĩa: bù lỏng và
bù lượng cồn. Lỏng hồi lưu tràn vào đĩa ở dưới


b) Cấu tạo tháp chóp
- Tháp có 12 đĩa chóp,
giữa 2 pic có 1 đĩa,
mỗi đĩa có 1 van để
lấy mẫu.

- Đĩa phẳng bằng kim loại, giữa đĩa khoét 1 lỗ, hàn 1 ống vào lỗ (ống hơi, hơi đi
lên qua ống), thêm 1 cốc úp ngược hàn định vị vào ống tạo sự tiếp xúc hơi - lỏng,
có để khoảng cách để hơi đi lên, có nhiều khía ở mép cốc; hàn thêm 1 ống trụ sao
cho mép trên của ống hình trụ cao hơn mép chóp hơi (ống thủng 2 đầu). Lỏng
chảy vào đĩa → mức lỏng dâng lên đến mép ống thì chảy xuống đĩa dưới và
tương tự đĩa dưới → mép trên ống quyết định mức nước. Nước tràn vào ống hơi
→ duy trì lượng nước trên đĩa. Đĩa được hàn hoặc được gắn vào tháp.
- Khi đun nóng, hơi chui qua ống hơi bị cản bởi chóp hơi → sục vào chất lỏng đi
lên, lên lại gặp đĩa trên → chui qua ống hơi → sục qua chất lỏng lại đi lên và
tương tự đĩa trên.
- Có 2 dòng lỏng đi vào (ở đĩa tiếp liệu liên tục, dòng hồi lưu liên tục) → chảy tràn
qua các đĩa → chảy xuống dưới.
 Dòng lỏng qua ống chảy tràn đi xuống, dòng hơi qua ống hơi đi từ dưới lên (2
dòng vật chất di chuyển trong tháp).
c) Phân tích quá trình truyền nhiệt – chuyển khối
- Quá trình truyền nhiệt: hơi sục từ dưới lên có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ lỏng →

hơi truyền nhiệt sang lỏng bằng cách ngưng tụ → giải phóng ra nhiệt từ ẩn nhiệt
hóa hơi. Hơi đĩa dưới đi lên truyền nhiệt cho đĩa trên → hơi sẽ truyền nhiệt cho
lỏng qua các đĩa.
- Quá trình chuyển khối: di chuyển vật chất nhờ sự chênh lệch về nồng độ và áp
suất:
 Chênh lệch nồng độ: nồng độ cồn trong pha lỏng < nồng độ cồn trong pha hơi
mà cồn vẫn khuyếch tán lên trên do đường cân bằng là khả năng tối đa có thể
đạt được nhưng quá trình chuyển khối xảy ra với tháp nhanh nên nồng độ cồn
pha hơi không bao giờ đạt đến cân bằng, nó vẫn tiếp tục khuyếch tán đi vào →
do nồng độ cồn pha hơi chưa đạt đến trạng thái cân bằng nên cồn tiếp tục đi
lên → mấu chốt: so sánh nồng độ cồn pha hơi và nồng độ cồn tại giá trị cân
bằng có thể đạt được tối đa.


 Quá trình chuyển khối xảy ra trên: bề mặt thoáng của chất
lỏng và trong chất lỏng, nhưng trong chất lỏng chuyển
khối xảy ra mãnh liệt hơn vì có 1 dòng hơi đi từ dưới lên
sục qua lỏng.
Nồng độ cấu tử dễ bay hơi của pha hơi II cao hơn pha hơi
I → khuyếch tán từ pha lỏng vào pha hơi II < khuyếch tán
từ pha hơi I vào pha lỏng do sự chênh lệch so với nồng độ
pha hơi cân bằng do lỏng tạo ra → nơi nào có sự chênh
lệch lớn hơn sẽ chuyển khối mạnh hơn.

3. Số liệu thí nghiệm
STT

Nồng độ sản
phẩm đỉnh, %V

1
2
3
Trung bình

72
72
72
72

Nồng độ sản
phẩm đáy,
%V
1
1
1
1

Nồng độ hỗn
hợp đầu,
%V
8
8
8
8

Lưu lượng
sản phẩm
đỉnh, l/h
2,5

2,5
2,5
2,2

VI . TÍNH TOÁN
1. Quy đổi nồng độ
Bảng quy đổi nồng độ thể tích – nồng độ khối lượng của ethanol
%V
10
20
30
40
50
60
70
80
90

%M
7.98
16.16
24.54
33.24
42.37
52.03
62.34
73.45
85.65

Nồng độ khối lượng sản phẩm đỉnh (%M):

aP = 62,34+ (72-72).
Nồng độ khối lượng sản phẩm đấy (%M):
aw =

Chỉ số
hồi lưu,
R
3
3
3
3


Nồng độ khối lượng hỗn hợp đầu:
aF =
Quy đổi nồng độ phần khối lượng – nồng độ phần mol
xP =
xW =
xF =

2. Tính toán cân bằng vật liệu của tháp
F.xF = W.xw +P.xP
(1)
Trong đó:
F: Lượng hỗn hợp đầu cho vào tháp (Kmol/s)
W: Lượng sản phẩm đáy (Kmol/s)
P: Lượng sản phẩm đỉnh (Kmol/s)
xF , xW , xP : Nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong hỗn hợp đầu, đáy và
đỉnh tháp.
Ta có:

F=W+P
Thay (2) vào (1) ta có:
(W + P). xF = W.xW + P.xP  P.(xP – xF) = W.(xF – xW)

Chứng minh tương tự, ta được cân bằng vật liệu tháp:


3. Xác định số bậc thay đổi nồng độ
- Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn luyện:
y= =
 y= 0,75x + 0,0985
- Phương trình làm việc của đoạn chưng :
Có L=( lượng hỗn hợp đầu tính theo một đơn vị sản phẩm đỉnh Kmol/Kmol).

y==


(2)