Đồ án môn Chi tiết máy - Thực hành quá trình và thiết bị cơ học

g/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 =117,7219,62=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: L=4 I V(m3/s) G ∆Pcư ∆PcưZ Log(∆PcưZ) LogG Re fCư logfCư Log Re 1 0.000472 0.1199 117.72 163.50 2.214 -0.9212 994.5626 5.8068 0.7639 2.997 2 0.000943 0.2395 156.96 218.01 2.338 -0.6207 1986.6367 1.6852 0,2267 3.298 3 0.001416 0.3596 294.2 408.75 2.661 -0.4442 2982.8582 1.165 0.0663 3.474 4 0.001888 0.4795 470.88 654.01 2.816 -0.3192 3977,4208 0.880 -0.0555 3.599 5 0.00236 0.5994 882.9 1226.25 3.089 -0.2223 4971,7546 0.9565 -0.0139 3.696 L =5 i V(m3/s) G ∆Pcư ∆PcưZ Log(∆PcưZ) LogG Re fCư logfCư Log Re 1 0.000472 0.1199 78.48 109.01 2.037 -0.9212 994.5626 3.8712 0.5878 2.997 2 0.000943 0.2395 117.72 163.51 2.214 -0.6207 1986.6367 1.2639 0.1017 3.298 3 0.001416 0.3596 333.54 463.25 2.666 -0.4442 2982.8582 1.3207 1.1208 3.474 4 0.001888 0.4795 647.46 899.25 2.949 -0.3192 3977,4208 1.2101 0.0828 3.599 5 0.00236 0.5994 902.52 1253.5 3.098 -0.2223 4971,7546 0.9777 -0.0098 3.696 L =6 i V(m3/s) G ∆Pcư ∆PcưZ Log(∆PcưZ) LogG Re fCư logfCư Log Re 1 0.000472 0.1199 19.62 27.25 1.435 -0.9212 994.56 0.9678 -0.0142 2.997 2 0.000943 0.2395 255.6 354.25 2.549 -0.6207 1986.63 2.7384 0.4375 3.298 3 0.001416 0.3596 470.98 654 2.816 -0.4442 2982.85 1.8646 0.2706 3.474 4 0.001888 0.4795 804.42 1117.25 3.048 -0.3192 3977.42 1.5044 0.1774 3.599 5 0.00236 0.5994 1294.92 1798.5 3.255 -0.2223 4971.75 1.4028 0.147 3.696 L =7 i V(m3/s) G ∆Pcư ∆PcưZ Log(∆PcưZ) LogG Re fCư logfCư Log Re 1 0.000472 0.1199 117.72 163.5 2.214 -0.9212 994.56 1.2639 0.1017 2.997 2 0.000943 0.2395 372.78 517.75 2.714 -0.6207 1986.63 4.0024 0.6023 3.298 3 0.001416 0.3596 647.46 899.25 2.954 -0.4442 2982.85 2.5638 0.4089 3.474 4 0.001888 0.4795 1039.86 1444.25 3.159 -0.3192 3977,42 1.9435 0.2886 3.599 5 0.00236 0.5994 1746.18 2425.25 3.385 -0.2223 4971,75 1.8946 0.2775 3.696 L = 8 I V(m3/s) G ∆Pcư ∆PcưZ Log(∆PcưZ) LogG Re fCư logfCư Log Re 1 0.000472 0.1199 333.54 463.25 2.666 -0.9212 994.5626 16.453 1.2162 2.997 2 0.000943 0.2395 608.22 844.75 2.927 -0.6207 1986.6367 6.53 0.8149 3.298 3 0.001416 0.3596 1255.68 1744 23.242 -0.4442 2982.8582 4.9722 0.6965 3.474 4 0.001888 0.4795 1746.18 2425.25 -0.3192 3977,4208 3.2636 0.5137 3.599 L = 9 I V(m3/s) G ∆Pcư ∆PcưZ Log(∆PcưZ) LogG Re fCư logfCư Log Re 1 0.000472 0.1199 245.25 340.625 2.532 -0.9212 994.5626 12.0975 1.0827 2.997 2 0.000943 0.2395. 313.92 436 2.639 -0.6207 1986.6367 3.3704 0.5277 3.298 3 0.001416 0.3596 902.52 1253.5 3.098 -0.4442 2982.8582 3.5737 0.5531 3.474 4 0.001888 0.4795 1510.74 2098.25 3.322 -0.3192 3977,4208 2.8236 0.4508 3.599 Tính toán bảng ngập lụt: Tính chuẩn số thứ nhất π1 π1 = [(fCK*a*V12*ρKK)/(ε3*2g*ρL)]*μtd0.2 Ta có: ρKK = 1.095(kg/m3) ε = 0.585 g=9.81 ρlỏng =1000(kg/ m3) fCK =0.967 a=24.656(m2/m3) S1=π4*d2 =3.14164*(0.1)2 V1 = VS1 =0.0004720.00785 = 0.0601(m/s) Vậy π1 = 0.9678*24.6560.06012*1.0950.5853*2*9.81*1000 *10.2=0.000024 Tính chuẩn số thứ 2 π2 π2 =LV*√ρKKρlỏng L =9 (lit/phút) = 9*10-3 =0.00015 (m3/s) V =0.000472 ρCƯ = 1.1663 ρlỏng =1000 (kg/m3) π2 =LV*√ρKKρlỏng = 0.000150.000472*√1.16631000=0.01296 Làm tương tự cho các dòng tiếp theo ta có bảng xử lý số liệu: I V (m3/s) π1 π2 Logπ1 Logπ2 1 0,000472 0,000024 0,01296 -4,1698 -1,8874 2 0,00008354 0,00008354 0,00543 -4,0781 -2,2265 3 0,0001738 0,0001738 0,00362 -3,7599 -2,4413 4 0,0002891 0,0002891 0,00272 -3,5389 -2.5646 Vẽ biểu đồ Đồ thị cột khô Log ∆PCK/Z – Log G Đồ thị cột ướt (∆PCƯZ)- LogG Đồ thị ngập lụt Logπ1- Logπ1 BÀI 3: THÍ NGHIỆM LỌC KHUNG BẢN Mục Đích Thí Nghiệm Khảo sát thí nghiệm lọc huyền phù có chứa CaCO3 trong nước dưới áp suất không đổi Cơ Sở Lý Thuyết Lọc chất lỏng Lọc là quá trình thực hiện để phân riêng các hỗn hợp nhờ một vật ngăn xốp, vạt xốp có khả năng cho một pha đi qua còn pha kia bị giữ lại nên còn gọi là vách ngăn lọc. Nguyên tắc lọc Tạo ra trên bề mặt huyền phù một áp suất P1 dưới P1 pha lỏng xuyên qua các lỗ mao dẫn, pha rắn bị giữ lại. Chênh lệch áp suất hai bên vách ngăn lọc gọi là động lực của quá trình lọc DP = P1 - P2 Lượng nước lọc thu được (1.1) Trong đó: V – Thể tích nước lọc thu được, m3 S – Diện tích bề mặt lọc, m2 - Thời lấy mẫu + Tính lượng nước lọc, lượng bã ẩm lượng pha rắn, lượng pha lỏng Vh = V0 + V1 = Va + V Gh = G0 + G1 = Ga + G Vh, Gh: Khối lượng và thể tích hổn hợp huyền phù đem đi lọc V0 , G0 : Thể tích và khối lượng chất rắn khô V1, G1: thể tích và khối lượng nước lọc nguyễn chất V, G : Thể tích và khối lượng bã ẩm + Độ ẩm của bã: Wa=Ga-G0G0 (% Kg ẩm/ Kg vật liệu ướt) Áp suất lọc Khi lọc với áp suất không đổi ∆P= μV2.r0.X0+2.RV.S.V2.S2.τ Trong đó: μ: Độ nhớt (Kg/ms) V: Thể tích nước lọc (m3) 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 (1 Kg bã khô / 1 m2 bề mặt) X0 = Va/V0 : Tỉ số giữa lượng bã ẩm (m3/lượng nước lọc) Rv: trở lực vách ngăn (1/m) Lọc với tốc độ không đổi W = const ∆P= μV2.r0.X0+2.RV.S.VS2.τ (N/m2) Vât ngăn lọc Phải có tính chất phù hợp với huyền phù, gồm các loại vải được đan bằng các loại sau: tơ nhân tạo, sợi bông, đay, gai; dạng tấm lưới kim loại Chất trợ lọc Diatomit trắng tạo từ 94% SiO2 . Bề mặt riêng 20m2/g, bền axit, được xử dụng rộng rãi, tạo độ xốp 93%. Máy Lọc Khung Bản Cấu tạo Máy lọc khung bản gồm có 1 dãy các khung và bản củng kích thước xếp liền nhau, giữa khung và bản có vải lọc. Huyền phù được đưa vào rãnh dưới tác dụng của áp suất rồi vào khoảng trống của khung. Chất lỏng qua vải lọc sang các rãnh của bản rồi theo van ra ngoài. Các hạt rắn đươc giữ lại tạo thành bã chứa trong khung. Quá trình lọc – trở lực của vải lọc và bã lọc Lọc ép đưa tới kết quả là một lớp hạt rắn tạo thành trên vải lọc gồm các mao quản cảu bã lọc và vật ngăn là chuyển động dòng cần phải có áp suất để khắc phục trở lực của vật ngăn và trở lực của bã lọc. Trở lực của ống dẫn không đáng kể Trở lực của bã lọc Phương trình kozeny – carman đo hiệu áp suất qua từng hạt rắn có dòng chảy dùng để tính hiệu áp suất lọc. ∆P=μ.r0.X0.V2S2.τ (1) Trong đó : μ: Độ nhớt (Kg/ms) V: Thể tích nước lọc (m3) 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 (1 Kg bã khô / 1 m2 bề mặt) X0 = Va/V0 : Tỉ số giữa lượng bã ẩm (m3/lượng nước lọc) r0= r0'.∆Ps' (2) r0' :Hằng số S: chỉ số chịu nén; s=0 cho bã lọc không nén được, thông thường s có giá trị 0.1-1.0 Trở lực vải lọc ∆P=μ.Rv.Vτ (3) Rv: trở lực của vật ngăn lọc Phương trình lọc tổng quát Phương trình (1), (3) đưa tới phương trình vi phân của quá trình lọc dVS.dτ=∆Pμ.(r0.X0.VS+RV) (4) Tích phân với ∆P=const, thu được: V2+2.Rv.Sμ.r0.X0.V=2.∆P.S2μ.r0.X0 (5) Đặt q=VS lượng nước lọc riêng, (m3/m2) Phương trình (5) được viết gọn lại: q2+2.C.q=K.τ Trong đó C=Rvr0.X0 K=2.∆Pr0.X0 Nguyên lý lọc 1 cấp Sơ đồ thiết bị thí nghiệm Phương Pháp Thí Nghiệm Thí nghiệm lọc 1 cấp B1: pha 510g bột CaCO3 vào 17 lít nước vào xô nhựa để có huyền phù CaCO3 3% khối lượng B2: Đóng van V1, V2 B3: cho dung dịch đã pha vào bồn chứa dung dịch B4: bật công tắc máy khuấy B5: mở van V3, V4, V5, V6 B6: mở bơm, điều chỉnh V4 khi đồng hồ áp suất chỉ mức mong muốn B7: hứng dung dịch lọc ở đầu C1 và ghi thời gian cho mỗi 1000ml. đặt biệt ghi chú thời gian không ổn định B8: lặp lại thí nghiệm cho nhiều lần với áp suất khác nhau (3 lần) Bảng số liệu 1: ∆P1=0.2 τ(s) 5 10 15 20 25 30 V(m3) 0.00071 0.0013 0.00181 0.00226 0.00266 0.00302 ∆P2=0.3 τ(s) 5 10 15 20 25 30 V(m3) 0.00087 0.00159 0.00222 0.00276 0.00324 0.00367 ∆P3=0.4 τ(s) 5 10 15 20 25 30 V(m3) 0.00095 0.00184 0.00267 0.00345 0.0042 0.00491 Tính toán thí nghiệm Tính cho lọc 1 cấp Bảng 1: tính q=VS và ∆τ/∆q ∆P1=0.2 0q 0.001342 0.002457 0.003420 0.004271 0.005026 0.005707 ∆q 0.001342 0.001115 0.000964 0.000850 0.000756 0.000680 ∆τ/∆q 3726.761 4484.746 5188.235 5880.000 6615.000 7350.000 ∆τ 5 5 5 5 5 5 ∆P1=0.3 0q 0.001644 0.003005 0.004195 0.005215 0.006122 0.006935 ∆q 0.001644 0.001361 0.001190 0.001020 0.000907 0.000813 ∆τ/∆q 3041.379 3675.000 4200.000 4900.000 5512.500 6153.488 ∆τ 5 5 5 5 5 5 ∆P1=0.4 0q 0.001795 0.003326 0.004649 0.005801 0.006841 0.007785 ∆q 0.001795 0.001531 0.001323 0.001153 0.001039 0.000945 ∆τ/∆q 2785.263 3266.667 3780.000 4337.705 4810.909 5292.000 ∆τ 5 5 5 5 5 5 Bảng 2: giá trị C, K theo ∆P ∆P C K 0.2 0.0043 4.214 0.3 0.0044 4.334 0.4 0.0045 4.445 BÀI 4: THÍ NGHIỆM CÔ ĐẶC Mục đích thí nghiệm. Khỏa sát haọt động và hiệu suất của thiết bị loại nồi 2 vỏ có cánh khuấy.dung dịch cô đặc là nước đường,cô đặc ở áp suất chân không. Cơ Sở Lý Thuyết Cân bằng vật liệu trong hệ cô đặc1 nồi Xét hệ thống 1 nồi. Trong đó Gd - khối lượng nguyên liệu [kg],kg/s Gc - khối lượng sản phẩm, [kg],kg/s W - lượng hơi thứ [kg],kg/s Xd - nồng độ chất khô nguyên liệu,[phần khối lượng] xc - nồng độ chất khô trong sản phẩm ,[phần khối lượng] Theo định luật bảo toàn vật chất. Bảo toàn khối lượng. Gđ=Gc+W Bảo toàn chất khô. Gđxđ=Gcxđ Giải ra ta có Lượng hơi thứ. W=Gđ (1-XdXc) Nồng độ sản phẩm cuối. Cân bằng nhiệt lượng Ký hiệu tđ nhiệt độ nhập liệu.[độ]. tc nhiệt độ sản phẩm, .[độ]. tn nhiệt đọ nước cứng, .[độ]. Cđ nhiệt dung riêng nguyên liệu,[j/kg.độ]. Cc nhiệt dung riêng sản phẩm, ,[j/kg.độ]. I hàm lượng nhiệt trong hơi đốt,[j/kg] I’ hàm lươnghj nhiệt trong hơi đốt,[j/kg] Qcđ tổn thất nhiệt cô đặc[j] Qcđ=0.01.∆qGc ∆q tổn thất nhiệt cô đặc riêng[j/kg]. Qmt tổn thất nhiệt ra môi trường [j]. Theo định luật bảo toàn nhiệt. Gdcdtd=DI= Gccctc + Wi’+ Dcntn+ Qct+Qmt Rút ra Lượng hơi đốt tiêu tốn. D = Gc.cc.tc + W.i’-Gđ.cđ.tđ+Qcđ+Qmti-cn.tn Trong đó quá trình nhiệt có thể xem cc≈cd Tính bề mặt truyền nhiệt. Theo phương trình truyền nhiệt. Q=K.F∆thi=D.(i-cctc) Trong đó Q: lượng nhiệt truyền[j]. K: hệ số truyền nhiệt[w/m2.độ]. F: diện tích bề mặt truyền[m2] : thời gian cô đặc,[s]. ∆thi: hệ số nhiệt hữu ích[độ]. Rút ra bề mặt truyền nhiệt F = D.(i-cn.tn)K.Δtht , [m]. Thiết Bị Cô Đặc. Dung dịch được cô đặc theo từng mẻ, nhập liệu một lần từ thùng chứa dung dịch đầu. Dung dịch sôi trong buồng bốc hơi do nhiệt truyền từ nước nóng bên vỏ ngoài. Hơi thứ bốc lên từ dung dịch sôi được dẫn qua thiết bị ngưng tụ ống xoắn để ngưng tụ thu hồi và định lượng. Một bơm chân không loại vòng nước được sử dụng để tạo chân không hệ thống. Hệ thống cô đặc gồm các thiết bị chính sau: Nồi cô đặc hai vỏ có cánh khuấy. Máy khuấy trộn. Thiết bị ngưng tụ ống xoắn. Thùng chuắ nước ngưng Bơm chân không loại vòi nước. Áp kế đo độ chân không. Nhiệt kế điện tử Hệ thống điện. Xô nhựa chế dung dịch đầu. Nồi cô đặc hai vỏ Nồi chứa dung dịch đường có đường kính D=250mm. Cao H=500mm,bề dày δ=5mm. Nồi chế tạo bằng thép không gỉ AISI304. Thiết bị ngưng tụ ống xoắn: ống xóăn có đường kính 16 được quấn thành các vòng xoắn có đường kính D=150mm.ống xoắn được gia công bằng thép không gỉ AISI304. Bơm chân không. Hệ thống sử dụng bơm chân không loại vong nước 1HP. Sơ đồ hệ thống. Các Bước Tiến Hành Rửa nguội thiết bị Kiểm tra các van:van 6 mở,các van còn lại đóng. Mở cong tắc tổng. Chuẩn bị 20lit nước sạch trong xô nhựa. Hút chân không khi kim áp kế chỉ 0.8at thì tắt. Mở van 1 hút hết nước sạch vào trong nồi. Mở công tắc khuấy trộn trong 5p. Mở van 4 xả nước trong nồi ra. Tắt mấy khuấy trộn. Rửa nóng thiết bị Kiểm tra các van.van 6 nở các vn còn lại đóng. Mở công tắc tổng. Chuẩn bị 20lit nước sạch trong xô nhựa. Hút chân không khi kim áp kế chỉ 0.8at thì tắt. Mở van 1 hút hết nước sạch vào trong nồi. Kiểm tra mực nước trong vỏ áo bằng cách mở van 5 xem nước có tràn ống kiểm tra hay chưa.nếu chưa tràn thì châm thêm nước vào phểu. Mở công tắc diện trở. Mở công tắc khuấy trộn Khi nhiệt độ trong nồi đạt 600c thì mở van 4 xả nước trong nồi ra. Tắt mấy khuấy. Pha dung dịch cô đặc. Pha 5lit nước đường cô đặc(15%) Cô đặc dung dịch Kiểm tra các van:van 6 mở các van còn lại đóng. Mở công tắc tổng. Hút chân không bằng cách mở bơm chân không và van số 10 khi kim áp kế chỉ 0.6-0.8 at thì tắt bơm. Mở van 1 hút hết 5lit dung dịch vào trong nồi. Mở van 9 cấp nước qua ống xoắn. Mở công tắc khuấy trộn(5p khuấy trộn 1 lần,mỗi lần khuấy 30s) Kể từ lúc dung dịch trong nồi sôi(620c)thì cứ 10p lấy mẫu dung dịch trong nồi đo Bx.lấy nước ngưng tụ đo thể tích.cách lấy mẫu là:mử van 2 trong thời gian 1s,sau đó đóng van 2 lại.mở van 3 lấy mẫu.cách lấy nước ngưng tụ:đóng van 6 mở .mở van 7,van 8.lấy nước ngưng xong tháo các van ngựợc lại trở về trạng thái ban đầu.chú ý lúc lấy nước ngưng không được bơm chân không. Khi dung dịch trong nồi đạt 65Bx trở lên thì dưng cô đặc. Mở van 1 để thong áp khí trời. Mở van 4 xả dung dịch sau cô đặc trong nồi ra ngoài đẻ cân khối lượng. Tắt máy khuấy. Kiểm tra các van:van 6 mở các van còn lại đóng. Mở công tắc tổng. Chuẩn bị 20 lit nước sạch trong sô nhựa. Hút chân không khi kim áp kế chỉ 0.8at thì tắt bơm. Mở van 1 hút hết nước sachj vào trong nồi. Mở công tắc khuấy trộn trong thời gian 5p. Mở van 4 xả nước trong nồi ra ngoài. Tắt máy khuấy trộn. Tắt công tắc tổng. Kết Quả Bảng số liệu từ thí nghiệm. Thời gian τ ( phút) Nồng độ dung dịch đường (Bx) Lượng nước ngưng thu được V (ml) 0 15 0 10 17,9 1700 20 19 480 30 20,2 350 40 22 310 50 23,2 290 60 24,8 200 70 25,7 190 80 26,8 180 90 28 10 100 28,9 210 110 29,9 50 120 30,2 120 Tính Toán Tính nồng độ phần khối lượng của dung dịch đường nhập liệu Ta có : nồng độ dung dịch đường nhập liệu là 15 Bx. ® Nồng độ phần khối lượng của dung dịch đường nhập liệu xđ = 0,15 (pkl) Tính khối lượng dung dịch đường nhập liệu Thể tích dung dịch đường nhập liệu : Vđ = 5 (l) = 5.10-3 (m3) Tra bảng khối lượng riêng của đường theo độ Brix trong Sổ Tay Công Nghệ Hóa – Tập 1 là: ρđ = 1061,04 ( kg/m3 ) Vậy khối lượng dung dịch đường nhập liệu là : Gđ = Vđ . ρđ = 5.10-3 ´ 1061,04 = 5,3052 (kg) Tính lượng nước ngưng thực tế Tổng thể tích nước ngưng thu được trong quá trình thí nghiệm : V ngưng = 4090 (ml) = 4,09 ´ 10-3 (m3) Tra khối lượng riêng của nước ngưng trong Sổ Tay Công Nghệ Hóa – Tập 1 ở 300C là : ρngưng = 995,68 (kg/m3) Vậy lượng nước ngưng thực tế là W* = Vngưng . ρngưng = 4,09 ´ 10-3 ´ 995,68 = 4,0723 (kg). Mà: Gđ = mđường + mnước mnước pha = Gđ - mđường = 5,3052 - 1 = 4,3052 (kg) Ta có: mnước pha = mnước ngưng + mnước còn lại mnước còn lại = mnước pha - mnước ngưng = 4,3052 - 4,0723 = 0,233 (kg) ( với mnước ngưng = W* = 4,0723 (kg)) Tính Gc , xc và W Ta có: Gc = mđường + mnước còn lại = 1 + 0,233 = 1,233 (kg) Áp dụng định luật bảo toàn vật chất: Bảo toàn khối lượng: Gđ = Gc + W Bảo toàn chất khô: Gđxđ=Gcxc Nhờ đó: Nồng độ sản phẩm cuối: xc = Gđ.xđGc = 5,3052 . 0,151,233 = 0,645 (pkl) Lượng hơi thứ: W = Gđ . (1- xđxc) = 5,3052 . (1 - 0,150,645 ) = 4,071 (kg) Tính phần trăm sai số: Tính phần trăm sai số của nồng độ dung dịch sau cô đặc: Nồng độ dung dịch sản phẩm sau cô đặc thực tế là 30,2 Bx Nồng độ của chất khô trong sản phẩm sau cô đặc theo thực tế là : x*c = 0,302 (pkl) % SSxc = | xc- xc *|xc ´ 100% = | 0,645-0,302 |0,645 ´ 100%= 53,2 % Đánh giá sai số : % SSxc = 53,2% ≥ 5% Phần trăm sai số của dung dịch sau cô đặc là rất đáng kể. Giải thích kết quả: Vì thời gian có hạn nên cô đặc nước đường chưa tới mức giới hạn được. Trong quá trình cô đặc lấy mẫu để thử độ Bx hơi nhiều nên làm mất sản phẩm. Trong quá trình rót ra ca để đo nên bị hao hụt một ít. Tính phần trăm sai số của khối lượng nước ngưng thu được trong quá trình cô đặc: Giả định: Gc = Gc* ð W ≈ W* Ta có: %SSw = | W - W*|W ´ 100% = | 4,071- 4,0723 |4,071 ´100% = 0,032 % Trong đó : W : lượng hơi thứ ( lượng nước bốc hơi) W : lượng nước ngưng thực tế Đánh giá sai số: %SSW = 0,032 ≤ 10 % Phần trăm sai số của lượng nước ngưng thu được trong quá trình cô đặc là không đáng kể . Đồ thị Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa chỉ số Bx và thời gian cô đặc τ. Thời gian cô đặc τ 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Nồng độ dung dịch đường (Bx) 15 17,9 19 20,2 22 23,2 24,8 25,7 26,8 28 28,9 29,9 30,2 Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa khối lượng nước ngưng thu được và thời gian cô đặc τ. Khối lượng nước ngưng thu được W (kg) Thời gian τ (phút) 0 0 1692,66 10 477,926 20 348,488 30 308,66 40 288,75 50 199,136 60 189,18 70 179,22 80 9,9568 90 209,09 100 49,784 110 119,48 120 BÀI 5: THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT ỐNG KÉP (Loại nhiều đoạn) Trang Thiết Bị, Dụng Cụ Thí Nghiệm Hệ thống thiết bị thí nghiệm gồm 2 phần chính: Hệ thống nguồn cung cấp và các thiết bị điều khiển, đo,(Ký hiệu HT30XC) Hệ thống thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống loại nhiều đoạn (ký hiệu HT36) Hệ thống HT30XC (như bài thực hành 1) Hệ thống HT36 – Thiết bị truyền nhiệt loại ống lồng ống Thiết bị truyền nhiệt loại ống lồng ống gồm 2 ống đồng trục lồng vào nhau được chia thành 4 đoạn để rút gọn chiều dài và cho phép đo nhiệt độ của 2 ống ở nhiều vị trí khác nhau. Nhiệt lượng được truyền từ một dòng chảy bên trong của ống trong đến dòng chảy ngoài ống trong hoặc ngược lại. Trên đoạn ống khảo sát sẽ được bố trí 10 vị trí để gắn đầu dò của cặp nhiệt điện loại K để đo nhiệt độ của các dòng tại vị trí đầu và cuối của mỗi đoạn tương ứng Kết nối HT30XC với HT36 Trên bệ đỡ HT30XC có 4 chân cột dùng để định vị và cố định HT36, tùy vào cách bố trí dòng chảy mà ta dùng những ống nhựa dẻo để lắp đặt đường ống dẫn cho dòng nóng và dòng lạnh tương ứng với trường hợp xuôi chiều hoặc ngược chiều. Trường hợp ngược chiều Đối với trường hợp ngược chiều thì đầu vào của dòng nóng cũng là đầu vào của dòng lạnh. Trường hợp xuôi chiều Đối với trường hợp xuôi chiều thì đầu vào và ra của dòng nóng khi ngược chiều chính là đầu ra và vào của dòng nóng. Tiến Hành Thí Nghiệm Quy ước: đoạn ống thuộc hệ thống khảo sát có đầu ra của dòng lạnh là ống 1, ống 2 nối tiếp ống 1, ống 3 nối tiếp ống 2, ống 4 nối tiếp ống 3. Đầu mỗi đoạn ống đều có nhánh nối trực tiếp với đường ống nối từ đầu cung cấp nguồn nước lạnh vào của hệ thống HT30XC, Trên các nhánh đều có gắn van tương ứng V1, V2, V3, V4. Sau khi đã kết nối hệ thống cần khảo sát ta tiến hành như sau: Trường hợp ngược chiều Chú ý: khi chọn số đoạn ống khảo sát phải đóng và mở van tương ứng, cụ thể: Khảo sát 4 đoạn: mở van V4, khóa V1, V2, V3 Khảo sát 3 đoạn: mở van V3, khóa V1, V2, V4 Khảo sát 2 đoạn: mở van V2, khóa V1, V3, V4 Khảo sát 1 đoạn: mở van V1, khóa V2, V3, V3 Điều chỉnh lưu lượng của dòng theo yêu cầu thí nghiệm Kiểm tra nhiệt độ đầu vào của dòng lạnh (T3) Cài đặt nhiệt độ đầu vào của dòng nóng một giá trị nhiệt độ theo yêu cầu thí nghiệm ở chế độ tự động (nhiệt độ cài đặt phải cao hơn nhiệt độ tại đầu vào của dòng lạnh T3) Ghi lại các nhiệt độ T1, T2, T3, T4 Kết thúc thí nghiệm đóng van điều khiển dòng lạnh Tiến hành khảo sát lần lượt với 3, 2, 1 đoạn ống (làm tương tự các bước trên) Trường hợp xuôi chiều Tiến hành các thao tác tương tự như trường hợp ngược chiều Chú ý: Nhiệt độ vào và ra của dòng nóng trong trường hợp ngược chiều chính là nhiệt độ ra và vào tương ứng của dòng nóng trong trường hơp xuôi chiều. Lập Công Thức Tính Toán Xác định và so sánh hiệu số nhiệt độ của các dòng và hiệu suất nhiệt độ trong các quá trình truyền nhiệt: Xác định hiệu suất của quá trình truyền nhiệt: Xác định hệ số truyền nhiệt thực nghiệm: Xác định hệ số truyền nhiệt theo lý thuyết (giáo trình QTTB Truyền Nhiệt) - Xác định ∆tmax và ∆tmin. Còn ∆tlog thì được tính theo công thức: ΔtlogΔtmax- ΔtminlnΔtmax Δtmin Với ∆tmax và ∆tmin tương ứng. Báo Cáo Thí Nghiệm Kết quả thí nghiệm Xử lý kết quả Xác định và so sánh hiệu số nhiệt độ của các dòng và hiệu suất nhiệt độ trong các quá trình truyền nhiệt Xác định hiệu suất của quá trình truyền nhiệt Xác định hệ số truyền nhiệt thực nghiệm Xác định hệ số truyền nhiệt theo lý thuyết. Kết quả tính toán khảo sát (Trường hợp ngược chiều) Bảng 1. Nhiệt lượng tỏa ra của dòng nóng G'N(L/p) GN(kg/s) tNV(0C) tNR(0C) tNTB(0C) ρ1(kg/m3) C1(j/kg.độ) QN(w) 12 0,197 75 62 68,5 983 4190 10730,6 69 56 62,5 983 4190 10730,6 67 55 61 983 4190 9905,2 Bảng 2. Nhiệt lượng thu vào của dòng lạnh G'L(L/p) GL(kg/s) ρ2(kg/m3) C2(j/kg.độ) tLV(0C) tLR(0C) tLTB(0C) QL(w) 9 0,15 998 4171 30 37 33,5 4379,55 12 0,2 998 4171 30 37 33,5 5839,4 15 0,25 998 4171 30 36 33 6256,5 Bảng 3. Tính Q, tlog, KL* QN(w) QL(w) ΔQ tNV(0C) tNR(0C) tLV(0C) tLR(0C) L(m) Δtlog(0C) KL*(w/m.độ) 10730,6 4379,55 6351,05 75 62 30 37 1,05 78,34 53,24 10730,6 5839,4 4891,2 69 56 30 37 1,05 64,08 86,79 9905,2 6256,5 3648,7 67 55 30 36 1,05 62,19 95,81 G'N(L/p) FN(m2) dtđN(m) ωN(m/s) tNV(0C) tNR(0C) tNTB(0C) ρN(kg/m3) μN(N.s/m2) ReN 12 0,0231 0,022 8,66×10-3 75 62 68,5 983 0,4245×10-3 411,18 69 56 62,5 983 0,4586×10-3 408,38 67 55 61 983 0,4632×10-3 404,32 Bảng 4. Chuẩn số Re của dòng nóng ReN(Re1) Bảng 5. Chuẩn số Re của dòng lạnh ReL(Re2) G'L(L/p) FL(m2) dtđL(m) ωL(m/s) tLV(0C) tLR(0C) tLTB(0C) ρL(kg/m3) μL(N.s/m2) ReL 9 0,0357 0,034 4,2×10-3 30 37 33,5 998 0,769×10-3 185,32 12 5,6×10-3 30 37 33,5 998 0,769×10-3 274,1 15 7×10-3 30 36 33 998 0,778×10-3 305,3 Bảng 6. Chuẩn số Pranlt của dòng nóng Pr1 tNV(0C) tNR(0C) tNTB(0C) C1(j/kg.độ) μ1(N.s/m2) λ1(w/m.độ) Pr1 75 62 68,5 4190 0,421 0,663 2660,6 69 56 62,5 4190 0,4547 0,659 2891 67 55 61 4190 0,4632 0,658 2949,6 Bảng 7. Chuẩn số Pranlt của dòng lạnh Pr2 tLV(0C) tLR(0C) tLTB(0C) C2(j/kg.độ) μ2(N.s/m2) λ2(w/m.độ) Pr2 30 37 33,5 4176,63 0,7694 0,627 5125,2 30 37 33,5 4176,63 0,7694 0,627 5125,2 30 36 33 4176,75 0,7782 0,626 5192,2 Bảng 8. Hệ số cấp nhiệt của dòng lạnh α1 Re1 Pr1 Pr1Prt1 Nu1 dtđ1(m) λ1(w/m.độ) α1(w/m1`2.độ) 411,18 2410,7 1 195,52 0,022 0,663 5892,3 408,38 2640,6 1 201,72 0,022 0,659 6042,4 404,32 2717,4 1 202,91 0,022 0,658 6068,8 Bảng 9. Hệ số cấp nhiệt của dòng lạnh α2 Re2 Pr2 Pr2Prt2 Nu2 dtđ2(m) λ2(w/m.độ) α2(w/m2.độ) 185,32 5600,3 1 180,82 0,034 0,627 3334,5 274,1 5600,3 1 232,08 0,034 0,627 4279,8 305,3 5600,3 1 241,29 0,034 0,626 4442,5 Bảng 10. Hệ số truyền nhiệt dài α1(w/m2.độ) α2(w/m2.độ) d1(m) d2(m) λinox(w/m.độ) KL(w/m.độ) 5577,6 3488,3 0,022 0,021 0,13 77,21 5740,8 4244,6 0,022 0,021 0,13 72,69 5779,6 4442,6 0,022 0,021 0,13 55,87 Bảng 11. Quan hệ giữa hệ số truyền nhiệt và chế độ chảy khi dòng nóng có lưu lượng G’N Re2 185,32 274,1 305,3 KL* 53,24 86,79 95,81 KL 77,21 72,69 55,87 Đồ thị : Re : KL* : KL : Re : KL* :KL Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa hệ số truyền nhiệt và chế độ chảy Bàn Luận Đánh giá ảnh hưởng của kích thước thiết bị đến quá trình truyền nhiệt Quá thí nghiệm, nhận ra rằng, nếu diện tích bề mặt thiết bị truyền nhiệt lớn thì sự truyền nhiệt diễn ra nhanh chóng hơn. Đánh giá sự ảnh hưởng của lưu lượng dòng đến quá trình truyền nhiệt. Lưu lượng dòng nóng và lạnh càng tăng thì hiệu suất truyền nhiệt càng lớn. BÀI 6: THÍ NGHIÊM MẠCH LƯU CHẤT Mục Đích Thí Nghiệm Khảo sát sự ;ưu chuyênr của nước ở nhiệt độ phòng thí nghiệm trong hệ thống thiết bị mạng ống với nhiều đường ống có đường kính khác nhau, trên đường ống có lắp ventury, màng chắn, co nối, van kim, bơm, ống đo cột áp. Cơ Sở Lý Thuyết Tĩnh học lưu chất Phương trình thủy tĩnh: (Phương trình thủy tĩnh đối với lưu chất nén được) Khi khối lượng riêng ρ thay đổi không đáng kể ta xem ρ= const, phương trình thủy tĩnh có dạng: p+ρ.g.z= const (1) P: áp suất tại điểm đang xét G: gia tốc trọng trường Z: chiều cao của điểm đang xét so với gốc tọa độ ta chọn Phát biểu: Với một điểm bất kỳ trong lòng lưu chất đều tuân theo phương trình (1) Nếu ta xét một điểm B bất kỳ trong lòng lưu chất thì tại B áp suất, khối lượng riêng quan hệ theo phương trình: pB+ρ.g.zB=const Và tại điểm A nào đó thì áp suất, khối lượng riêng cũng có phương trình pA+ρ.g.zA=const Lúc đó PA+ρ.g.zA=pB+ρ.g.zB ↔ pB-pA= ρ.g.(zA – zB) ↔ ∆pAB = ρ.g.hAB (2) ∆pAB: Là độ chênh áp giữa vị trí A và B trong lòng chất lỏng Từ biểu thức (2) ta thấy khi zA = zB (tức A và B cùng nằm trên 1 mặt phẳng) thì ∆pAB = 0 hay pA = pB Áp suất thủy tĩnh tại 1 điểm trong lòng chất lỏng PA – p0 = γ.h (kg/m.s2 = N/m2) Trong đó: γ = ρ.g: trọng lượng riêng của chất lỏng (kg/m2.s2) ρ: khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m3) h: chiều cao từ A đến mặt thoáng (m) p0: áp suất trên mặt thoáng Đổi từ m chất lỏng (dầu, rượu) so với mH2O pdầu=ρdauρnuoc .pnước = γdauγnuoc . pnước p chất lỏng=ρc.longρnuoc.pnước = γc.longγnuoc. pnước Đo áp suất Đo áp suất khí quyển Để đo áp suất khí quyển ta dừng phong vũ biểu (Barometer) như hình: Áp suất khí quyển: Áp suất khí quyển tính theo áp suất tuyệt dối pkq= ρ.g.h (N/m2) Trong đó: ρ: là khối lượng riêng của thủy ngân (kg/m3) g: là gia tốc trọng trường (m/s2) h: chiều cao cột thủy ngân (m) Đo áp suất chất khí Để đo áp suất dư của chất khí ta dùng Manometer Trong bình đang có áp suất tuyệt đối là p, áp suất dư trong bình so với khí quyển là: pd= p – p0 = ρ.g.hL (N/m2) ρ: là khối lượng riêng của chất lỏng đổ vào manometer (kg/m3) hL: Chiều cao cột chất lỏng chênh trong manometer (m) Đo áp suất chân không của không khí trong bình ta dùng Vacumeter Đo áp suất chân không Trong bình đang có áp suất tuyệt dối là p, áp suất chân không trog bình là pck = p0 – p = ρ.g.hL Đo áp suất lưu chất đang chuyển động Áp kế đo chênh Trường hợp 1: h=h1 = (zA+ ) – (zB + (m) Trường hợp 2: h= h1. (m) Chế độ chảy trong ống Chuẩn số Reynolds: Re = = d: đường kính trong của ống, hoặc đường kính tương đương của kênh (m) 𝜔: Vận tốc dòng chảy (m/s) 𝜇: Độ nhớt động lực học của lưu chất tra bảng với một lưu chất nhất định (N.s/m2;kg/m.s) v: Độ nhớt động học m2/s Chuẩn số Reynolds đặc trưng cho chế độ chảy trong ống, trong kênh của lưu chất. Nếu Re ≤ 2300 thì chế độ chảy là chảy tầng Nếu Re > 2300 thì chế độ chảy là chảy rối Trở lực và ma sát Khi chuyển động trong ống lưu chất tiếp xúc với đường ống dẫn sẽ làm cản trở tốc độ chảy của lưu chất. Mặt khác khi đi qua những chỗ quanh co, khớp nối ống, những chỗ thu hẹp, phình to chất lỏng bị cản trở làm vận tốc chảy chậm lại và áp suất cũng giảm. Các ký hiệu: λ: Hệ số tổn thất dọc đường hoặc hệ số ma sát ع: Hệ số tổn thất cục bộ Tổn thất dọc đường được tính theo công thức Darcy: Tổn thất dọc đường gây ra bởi chiều dài đường ống hL = λ. (m chất lỏng) Nếu đường ống tròn hL = λ. = (m chất lỏng) Trong đó: L là chiều dài ống (m) v: Vận tốc lưu chất trong ống (m/s) D: đường kính ống tròn R: bán kính ống tròn hoặc bán kính thủy lực Bán kính thủy lực R= S/X (m) S:Tiêt diện mặt cắt ướt (m2) X: chu vi ướt ( là chu vi của mặt cắt ướt tiếp xúc với thành rắn) Với dòng chảy tầng Re ≤ 2300 : λ = Nếu chảy rối : λ = f(,Re) Nếu 3000 < Re <100000 λ = Re > 100000 λ = Tổn thất cục bộ Tổn thất cục bộ gây ra bởi các điểm co, ngoặc, đột thu, đột mở, các van hCB = Ʃع. (m chất lỏng) v: vận tốc lưu chất trong ống (m/s) Phương trình becnuli cho chất lỏng đứng yên và chuyển động Chất lỏng đứng yên liên tục giữa 2 mặt cắt A – A và B – B Phương trình becnuli cho mặt cắt A –A và B- B là zA+ = zB + Hoặc viết cho mặt cắt 1 -1 đến 2- 2 bất kì z1 + p1pg +α1.v122g = z2+ p2pg +α2.v222g α: Hệ số hiệu chỉnh động năng ∆H: mất năng ( tổn thât năng lượng hoặc cột áp) = hL + hCB z: vị năng (m) : áp năng (m) α1.v22g: Động năng (m) v1;v2: Vận tốc lưu chất tại các mặt cắt 1-1; 2-2 Trường hợp hình a: Mặt thoáng 1-1; 2-2 lớn nên xem như vân tốc nước trên các mặt thoáng này là = 0, Áp suất trên 2 mặt thoáng là áp suất khí trời nên bằng nhau phương trình chỉ còn lại: z1 = z2 + ∆H Trường hợp hình b: Mặt 1-1 lớn (thường là bề mặt của bể) nên v1 = 0, áp suất trên mặt 1-1 là áp suất khí trời pdưkhitroi = 0 hoặc p tuyệt đối khí trời = 1atm = 10m H2o, trên mặt 2-2 vận tốc v2 ≠ 0 p2 cũng là áp suất khí trời phương trình chỉ còn lại: z1 = z2 + ∆H (m chất lỏng) Điểm lưu ý khi tính toán: Các mặt chất lỏng lớn xem như vận tốc bằng 0 Mặt thoáng thông với khí trời là áp suất khí trời, áp suất dư khí trời =0 Mặt cắt tại nơi chất lỏng phun ra cũng là áp suất khí trời Mặt cắt ngay đầu hút của bơm là áp suất chân không Lưu lượng đầu vào bằng lưu lượng đầu ra của ống Vận tốc đầu vò có thể khác vận tốc đầu ra Tiết diện đầu vào cũng có thể khác đầu ra Tổn thất năng lượng dòng chảy: Tổn thất năng lượng dọc đường ống: Khi dòng lưu chất chảy dọc trong đường ống thẳng thì có sự mất mát năng lượng do lưu chất ma sát với thành ống. Tổn thất năng lượng này được tính toán như sau: hd = λ* Ld*ω2g Trong đó: λ: hệ số ma sát phụ thuộc vào Re và độ nhám của ống L: chiều dài của ống (m) d: kích thước của ống(m) 𝜔: tốc độ chảy của lưu chất (m/s) ∆P: tổn thất áp suất (N/m2) Tổn thất năng lượng cục bộ: Khi dòng lưu chất chảy qua van, bị đột thu, đột mở, bị đổi hướng đột ngột khi qua co thì dòng luư chất bị mất mát năng lượng. Tổn thất năng lượng này gọi là tổn thất năng lượng cục bộ và được tính toán như sau: hcb = ع*ω22g Trong đó ع là hệ số trở lực cục bộ Ống ventury: là ống có tiết diện tròn thắt dần và sau đó tăng dần trở lại kích thước ban đầu Màn chắn: là đĩa kim loại mỏng có đường kính bằng với đường kính trong của ống đặt vuông góc với trục ống, trên dĩa có gia công một lỗ hình tròn, tâm lỗ nằm trên trục ống Ống ventury và màng chắn mắc nối tiếp với ống dẫn lưu chất làm cho dòng lưu chất khi qua nó bị tổn thất áp suất, thay đổi tốc độ chảy. Ta viết phương trình bernoulli giữa 2 mặt cắt ướt và (2- 2): z1 + p1pg +v122g = z2+ p2pg +v222g+Ʃh Trong đó: d: là đường kính trong của tiết diện ống (m) dv, dm: là đường kính lỗ ventury hay màn chắn(m) Gọi hệ số co thắt dòng của ventury và màn chắn lần lượt là Cv và Cm K là hằng số đối với một loại đường kính ống xác đinh Ta có công thức tính lưu lượng chảy qua ống Q = C.K.∆P K = πd24.2g1-β4 Chiều dài tương đương của van Là chiều dài của đường ống có tổn thất năng lượng dọc đường bằng với tổn thất năng lượng cục bộ của vạn. hcb = λ.ℷ.Lg.ω22.g.d Trong đó LE là chiều dài tương đương của van (m) Nội Dung Thí Nghiệm - Thiết lập dòng lưu chất chảy qua thết bị bằng cách đóng mở các van chỉnh lưu lượng bằng các van điều khiển, đo độ giảm áp suất van thủy tĩnh bằng áp kế cột nước. -Xác định đọ tổn thất áp suất của dòng chảy ventury và màng chắn Thiết lập mối quan hệ giữa:tổn thất cột áp của ventury và màng chắn với lưu lượng chảy Hệ số co thắt của ventury và màng chắn với chế độ chảy Hệ số ma sát của đường ống với chế độ chảy Chiều dài tương của van với chế độ chảy Cụ thể: Thí nghiệm 1: Thiết lập quan hệ giữa tổn thất cột áp của dòng chảy qua ventury và màng chắn với lưu lượng thể tích.biểu diển quan hệ này trên bản đồ Thí nghiệm 2: Đo giá trị tổn thất áp suất của dòng chảy qua các đoạn ống thẳng có kích thước ø32/34 và màng chắn.xác định hệ số ma sát trên đường ống,độ nhám của ống.biểu diển quan hệ giữa hệ số ma sát và chế độ chảy trên bản đồ. Thí nghiệm 3: Đo giá trị tổn thất áp suất của dòng chảy qua các đoạn ống thẳng có kích thước ø25/27 và màng chắn.xác ta mở van 12 thêm ½ hệ số định ma sát trên đường ống,độ nhám của ống.biểu diễn quan hệ giữa hệ số ma sát và chế độ chảy trên giản đồ. Thí nghiệm 4: Đo giá trị tổn thất áp suất của dòng chảy qua các đoạn ống thẳng có kích thước ø14/16 và màng chắn. Xác định hệ số ma sát trên đường ống,độ nhám của ống biểu diễn quan hệ giữa hệ số ma sát và chế độ chảy trên giản đồ. Thí nghiệm 5: Xác định chiều dài tương dương của ½ của van 9 Thí nghiệm 6 Xác định chiều dài tương đương của van 9 Các bước tiến hành thí nghiệm: Thí nghiệm 1: Thiết lập quan hệ giữa tổn thất cột áp của dòng chảy ventury và màng chắn với lưu lượng thể tích. B1: Kiểm tra các van Kiểm tra van 12,van 13 phải ở trạng thái đóng(van 12,van 13 chỉ được mở ra khi đã mở bơm và được đống lại trước khi tắt bơm) Van 14 luôn đóng trong suốt quá trình thí ngiệm(van 14 là van thông áp của mạng ống với khí trời nên chỉ mở ra khi súc rửa hệ thống)van 3,van 4 là hai van cố định chế độ làm việc của bơm nên cố định độ mở trong suốt quá trình thí nghiệm(sinh viên không thao tác vào) Mở van 5,van 6, van 9 Van 1 ,van2 ,van 7 ,van8 ,van10,van 11,van15 đóng B2: Cấp nước vào thùng chứa Mở van 1 Mở van 15 quan sát mực nước bên trong ống thủy khi mực ống đầy ống thủy thì tiến hành ngừng cấp bằng thao tác sau :đóng van 15 rồi đóng van 1 B3: Đo số liệu Mở công tắc bơm nước Mở ngay van 12 với độ mở 2 vòng và quan sát nước tuần hoàn của bơm và của mạng ống qua bình quan sát và trở về bồn Mở van 13 đungs số vòng quy định (tuỳ theo số liệu trong bảng số liệu) Đóng ngay van 12 và tiến hành đo tổn thất cột áp của màng chắn của ventury thao bảng số liệu. Chú ý ventury và màng chắn có 4 cột áp mỗi cột phải đo gái trị min và mã cho mỗi thí nghiệm(mỗi thí nghiệm tương ứng với một độ mở van 13) Đồng thời tiến hành đo lưu lượng nước chảy qua mạng ống bằng cách xác định lượng nước mất đi trong thùng trong một đơn vị thời gian :mỗi thí ngiệm ứng với độ mở van 13 thì ứng với 1 độ giảm chiều cao mực nước trong thùng h, dựa vào thang chia vạch trên ống thủy tinh ta xác định được lượng nước mất đi trong thùng ứng với h thì ta bấm thì kế thu được thời gian t(s). Khi đo xong 1 thí ngiệm nếu thấy mực nước trong thùng còn xa vạch an toàn thì ta tiến hành đo lại thời gian t một lần nữa ứng với h rồi lấy trung bình t cho chính xác (chú ý trong lúc làm thí ngiệm thì giá trị min, max của 4 cột áp chỉ đo 1 lần và phải đo cùng 1 thời điểm, trong khi đó thì ta có thể đo nhiều lần). Bước 4: Dừng hệ thống Khi đo xong 1 thí ngiệm là phải tiến hành dừng hệ thống thiết bị theo trình tự sau: đóng van 13 hoàn toàn rồi tắt bơm ngay (nếu tắt bơm chậm sẽ cháy bơm và bề đường ống). Chú ý khi dừng hệ thống thiết bị theo ưu tiên sau: mực nước trong thùng giảm đến vạch an toàn thì phải dừng hệ thống ngay, trong trường hợp mực nước chưa tới vạch an toàn thì phải ưu tiên đo cột áp xong mới dừng hệ thống B5: Lặp lại các bước trên cho độ mở van 13 kế tiếp để lập thành bảng số liệu. Thí nghiệm 2. Đo giá trị tổn thất áp suất của dòng chảy qua các đoạn ống thẳng có kích thước ø32/34 và màng chắn. B1: Kiểm tra các van Kiểm tra van 12, van 13 phải ở trạng thái đóng (van 12, van 13 chỉ được mở ra khi đã mở bơm và được đóng lại trước khi tăt bơm). Van 14 luôn đóng trong suốt quá trình thí nghiệm (van 14 là van thông áp của mạng ống với khí trời nên chỉ mở ra khi súc rửa hệ thống). Van 3, van 4 là 2 van cố định chế độ làm việc của bơm nên cố định độ mở trong suốt quá trình thí nghiệm (sinh viên không thao tác vào). Mở van 5, van 6, van 9 Van 1, van 2, van7, van 8, van 10, van 15 đóng B2: Cấp nước vào thùng chứa Mở van 1 Mở van 15 quan sát mực nước bên trong ống thủy khi mực nước đầy ống thủy thì tiến hành ngừng cấp bằng thao tác sau: đóng van 15 rồi đóng van 1. Chú ý thí nghiệm 2 chỉ cấp nước vào thùng 1 lần trong suốt quá trình thí nghiệm do thiết bị làm việc ở chế độ tuần hoàn. B3: Đo số liệu Mở công tắc bơm nước. Mở ngay van 12 với số vòng quy định trong bảng số liệu ( đầu tiên là mở 1 vòng) Tiến hành đo tổn thất cột áp của màng chắn và ống ø32/34 theo bảng số liệu. chú ý màng chắn và ống ø32/34 có 4 cột áp mỗi cột phải đo giá trị min và max ứng với mỗi thí nghiệm( ta đo được 4 giá trị min và 4 giá trị max cho mỗi thí nghiệm, 1 thí nghiệm ứng với 1 độ mở van 12) Sau khi đo xong ta mở van 12 thêm ½ vòng nữa để đạt trạng thái mở 1,5 vòng và tiến hành đo cột áp của màng và ống ø32/34 Ta mở dần van 12 theo bảng và đo để được bảng số liệu B4: Dừng hệ thống Khi đo xong các thí nghiệm trong bảng ta tiến hành dừng hệ thống thiết bị theo trình tự sau: đóng van 12 hoàn toàn rồi tắt bơm ngay (nếu tắt bơm chậm sẽ cháy bơm và bể đường ống). B5: Lập thành bảng số liệu. Thí nghiệm 3 Đo giá trị tổn thất áp suất của dòng chảy qua các đoạn ống thẳng có kích thước ø25/27 và màng chắn. B1: Kiểm tra các van Kiểm tra van 12, van 13 phải ở trạng thái đóng ( van 12, van 13 chỉ được mở ra khi đã mở bom và được đóng lại trước khi tắt bơm). Van 14 luôn đóng trong suốt quá trình thí nghiệm( van 14 là van thông áp của mạng ống với khí trời nên chỉ mở ra khi súc rửa hệ thống) Van 3, van 4 là 2 van cố định chế độ làm việc của bơm nên cố định độ mở trong suốt quá trình thí nghiệm Mở van7, mở 10, van 11 Van 1, van 5, van 6, van 8, van 9, van 15 đóng. B2: cấp nước vào thùng chứa Kiểm tra lại mực nước trong thùng nếu chứa đầy ống thủy thì cấp thêm, theo lý thuyết thì lúc này mực nước đầy ống thủy B3: Đo số liệu Mở công tắc bơm nước Mờ ngay van 12 với số vòng quy định trong bảng số liệu (đầu tiên là mở 1 vòng) Tiến hành đo tổn thất cột áp của màng chắn và ống ø25/27 theo bảng số liệu. chú ý màng chắn và ống ø 25/27 có 4 cột áp mỗi cột phải đo giá trị min và max ứng với mỗi thí nghiệm ( ta đo được 4 giá trị min và 4 gía trị max cho mỗi thí nghiệm, 1 thí nghiệm ứng với 1 độ mở van 12). Sau khi đo ta mở van 12 thêm ½ vòng nữa để đạt trạng thaí mở 1.5 vòng và tiến hành đo cột áp của màng và ống ø25/27. Ta mở dần van 12 theo bảng và đo để được bảng số liệu. B4: Dừng hệ thống Khi đo xong các thí nghiệm trên bảng ta tiến hành dừng hệ thống thiết bị theo trình tự sau: đóng van 12 hoàn toàn rồi tắt bơm ngay (nếu tắt bơm chậm sẽ cháy bơm và bể đường ống) B5: Lập thành bảng số liệu Thí nghiệm 4 Đo giá trị tổn thất của dòng chảy qua các đoạn ống thẳng có kích thước ø14/16 và màng chắn. B1: Kiểm tra các van • Kiểm tra các van 12, van 13 phải ở trạng thái đóng (van 12, van 13 chỉ được mở ra khi đã mở bơm và đóng lại khi tắt bơm). • Van 14 luôn đóng trong suốt quá trình thí nghiệm (van 14 là van thông áp của mạng ống với khí trời nên chỉ mở ra khi súc rửa hệ thống) • Van 3, van 4 là 2 van cố định chế độ làm việc của bơm nên cố định độ mở trong suốt quá trình thí nghiệm (sinh viên không thao tác vào). • Mở van 7, van 10, van 11. • Van 1, van 2, van 5, van 6, van 8, van 9, van 15 đóng. B2: Cấp nước vào thùng chứa Kiểm tra lại mực nước trong thùng nếu chưa đầy ống thuỷ thì cấp thêm, theo lý thuyết thì lúc này mực nước đầy ống thuỷ. B3: Đo số liệu • Mở công tắc bơm nước • Mở ngay van 12 với số vòng qui định trong bảng số liệu (đầu tiên là mở 1 vòng). • Tiến hành đo tổn thất cột áp của màng chắn và ống ∅14/16 theo bảng số liệu. Chú ý màng chắn và ống ∅14/16 có 4 cột áp mỗi cột phải đo giá trị min va max ứng với mỗi thí nghiệm (ta đo được 4 giá trị min và 4 giá trị max cho mỗi thí ngiệm, 1 thí nghiệm ứng với 1 độ mở van 12). • Sau khi đo xong ta mở van thêm ½ vòng nữa để đạt trạng thái mở 1,5 vòng tiến hành đo cột áp của màng và ống ∅14/16. • Ta mở dần van 12 theo bảng và đo để được bảng số liệu B4: Dừng hệ thống Khi đo xong các thí nghiệm trong bảng ta tiến hành dừng hệ thống thiết bị theo trình tự sau: đóng van 12 hoàn toàn rồi tắt bơm ngay (nếu tắt bơm chậm sẽ cháy bơm và bể đường ống). Thí nghiệm 5 Xác định chiều dài tương đương ½ van 9 B1: Kiểm tra các van • Kiểm tra van 12, van 13 phải ở trạng thái đóng (van 12, van 13 chỉ được mở ra khi đã mở bơm và được đóng lại trước khi tắt bơm). • Van 14 luôn đóng trong suốt quá trình thí nghiệm (van 14 là van thông áp của mạng ống với khí trời nên chỉ mở ra khi súc rửa hệ thống). • Van 3, van 4 là 2 van cố định chế độ làm việc của bơm nên cố định độ mở trong suốt quá trình thí nghiệm (sinh viên không thao tác vào). • Mở vạn, van 6. • Mở ½ van 9 (đóng hoàn toàn van 9 sau đó mở 2/7 vòng) • Van 1, van 2, van7, van 8, van 10, van 11, van 15 đóng. B2: Cấp nước vào thùng chứa Kiểm tra lại mực nước trong thùng nếu chưa đầy ống thuỷ thì cấp thêm, theo lý thuyết thì lúc này mực nước đầy ống thuỷ. B3: Đo số liệu • Mở công tắc bơm nước • Mở ngay van 12 với số vòng quy định trong bảng số liệu (đầu tiên là mở 1 vòng) • Tiến hành đo tổn thất cột áp của màng chắn và van 9 theo bảng số liệu. Chú ý màng chắn và van 9 có 4 cột áp mỗi cột phải đo giá trị min và max ứng với mỗi thí nghiệm (ta đo được 4 giá trị min và 4 giá trị max cho mỗi thí nghiệm, 1 thí nghiệm ứng với 1 độ mở van 12). • Sau khi đo xong ta mở van 12 thêm ½ vòng nữa để đạt trạng thái mở 1.5 vòng và tiến hành đo cột áp của màng và van 9 • Ta mở dần van 12 theo bảng và đo được bảng số liệu B4: Dừng hệ thống Khi đo xong các thí nghiệm trong bảng ta tiến hành dừng hệ thống thiết bị theo trình tự sau: đóng van 12 hoàn toàn rồi tắt bơm ngay (nếu tắt bơm chậm sẽ cháy bơm và bể đường ống). Thí nghiệm 6 Xác định chiều dài tương đương của van 9 mở hoàn toàn B1: Kiểm tra các van • Kiểm tra các van 12, van 13 phải ở trạng thái đóng (van 12, van 13 chỉ được mở ra khi đã mở bơm và được đóng lại trước khi tắt bơm). • Van 14 luôn đóng trong suốt quá trình thí nghiệm (van 14 là van thông áp của mạng ống với khí trời nên chỉ mở ra khi súc rủa hệ thống). • Van 3, van 4 là 2 van cố định chế độ làm việc của bơm nên cố định độ mở trong suốt quá trình thí nghiệm (sinh viên không thao tác vào). • Mở van 5, van 6. • Mở hoàn toàn van 9 • Van 1, van 2, van 7, van 8, van 10, van 11, van 15 đóng B2: Cấp nước vào thùng chứa Kiểm tra lại mực nước trong thùng nếu chưa đầy ống thuỷ cấp thêm, theo lý thuyết thì lúc này mực nước đầy ống thuỷ. B3: Đo số liệu • Mở công tắc bơm • Mở ngay van 12 với số vòng qui định trong bảng số liệu (đầu tiên là mở 1 vòng) • Tiến hành đo tổn thất cột áp của màng chắn và van 9 theo bảng số liệu. Chú ý màng chắn và van 9 có 4 cột áp mỗi cột phải đo giá trị min và max ứng với mỗi thí nghiệm (ta đo được 4 giá trị min và 4 giá trị max cho mỗi thí nghiệm, 1 thí nghiệm ứng với 1 độ mở van 12). • Sau khi đo xong ta mở van 12 thêm ½ vòng nữa để đạt trạng thái mở 1.5 vòng tiến hành đo cột áp của màng và van 9 • Ta mở dần van 12 theo bảng và đo được bảng số liệu B4: Dừng hệ thống Khi đo xong các thí nghiệm trong bảng ta tiến hành dừng hệ thống thiết bị theo trình tự sau: đóng van 12 hoàn toàn rồi tắt bơm ngay (nếu tắt bơm chậm sẽ cháy bơm và bể đường ống). Tính Toán Bảng số liệu thí nghiệm thu được: Thí nghiệm 1 TN Độ mở valve 13 h (cm) (s) Màng chắn Ventury Min 1 Max 1 Min 2 Max 2 Min 1 Max 1 Min 2 Max 2 1 0,5 10 66 675 47 2 1,0 10 23,08 88 90 41 48,4 79 83 91,5 92 3 1,5 10 16,42 99 101,5 35,5 42,1 86 86,5 109,5 110,5 4 2,0 10 12,24 103 105,5 34 38 88 89 119 120 5 2,5 10 11,83 96,5 107 30 40 89 89,5 122 122,5 6 3,0 10 11,61 87 108 29 40,5 88,5 89,5 123,5 124,5 7 4,0 10 11,38 91 108 29 50 88 90 124,5 125,5 Thí nghiệm 2: TN Độ mở valve 12 Màng chắn Ống ∅ 32/34 Min 1 Max 1 Min 2 Max 2 Min 1 Max 1 Min 2 Max 2 1 1,0 57 58 49,5 50,5 68 72,1 68 70 2 1,5 69 70 48 49 73,3 74 75 76 3 2,0 78 80,5 45 47,5 75,5 76,5 79 80 4 2,5 82 83,5 44 45,5 76 77 79,5 80,5 5 3,0 84 85 44 45 76,8 77,3 80,2 81,2 6 4,0 85,5 87 43,5 45 76,5 77 80 81,1 7 5,0 85,5 87 43,5 43,5 45 76,8 77,2 81 Thí nghiệm 3: TN Độ mở valve 12 Màng chắn Ống ∅ 25/27 Min 1 Max 1 Min 2 Max 2 Min 1 Max 1 Min 2 Max 2 1 1,0 54 57 51 52 71,5 73,2 73 74,6 2 1,5 67,5 69 48,5 50 74,5 75,3 80,5 81,6 3 2,0 78,5 79,5 47 48 76,5 77,1 86,4 87,2 4 2,5 82 83 45,5 46,5 76,5 77,5 87,6 88,3 5 3,0 83,5 84 45,5 46 77,7 77,8 88,4 89 6 4,0 85 86 46 47 76,8 78 88,5 89,6 7 5,0 85 86 45 46 76,8 77,5 89,9 90 Thí nghiệm 4: TN Độ mở valve 12 Màng chắn Ống ∅ 14/16 Min 1 Max 1 Min 2 Max 2 Min 1 Max 1 Min 2 Max 2 1 1,0 56,5 57 52,5 53 67,1 69,2 67,2 68,1 2 1,5 69 70 56,5 57,5 57 60 113 114,5 3 2,0 72 72,5 58 58,5 55 61,5 118 119,5 4 2,5 72 72,3 58,5 59 63,5 66,6 114 115,4 5 3,0 73 73,5 58 58,5 55 58,4 120 121 6 4,0 72,5 73 58 58,5 62 65,6 114,5 117 7 5,0 73 73,5 58 58,5 55 59 112 112,6 Thí nghiệm 5: TN Độ mở valve 12 Màng chắn 1/2 van 9 Min 1 Max 1 Min 2 Max 2 Min 1 Max 1 Min 2 Max 2 1 1,0 60 63 49 51 36,5 45 48,5 49,5 2 1,5 72 74 49 51 25,6 39,5 57 58 3 2,0 79 81 48 50 34 35,5 62,2 63 4 2,5 81 83 47 49 33 35,2 63,6 64,8 5 3,0 83,5 84,5 46,5 47,5 33 33,7 65,9 66 6 4,0 83,5 84,5 46 47 32,5 34,6 65.5 60,5 7 5,0 84 85 46 47 32,5 34,5 65,4 66,5 Thí nghiệm 6: TN Độ mở valve 12 Màng chắn Van 9 mở hoàn toàn Min 1 Max 1 Min 2 Max 2 Min 1 Max 1 Min 2 Max 2 1 1,0 60 62 49.5 51 42 43,5 42,8 43,9 2 1,5 73 74,5 47,5 49 45.6 46,6 46,2 47 3 2,0 81 82 44 45 47,5 48,1 48 48,4 4 2,5 84 85 43,5 44,5 47,7 48,5 48,4 48,8 5 3,0 85 86 42,5 43,5 48,1 48,8 48,8 49,3 6 4,0 87 88 44,5 43,5 48,4 49 49 49.6 7 5,0 87 88 42,5 44 48,3 49 49 49,7 Các bảng sử lý số liệu: Tính toán hệ số co thắt:Cm, Cv Stt V (lít) τ(s) Q(lít/s) ΔPm/ρ*g (mH20) ΔPv/ρ*g (mH20) Re Cm Cv 1 6.74 23,08 0,292 0,19 0,11 150 241,32 317,15 2 6,74 16,42 0,41 0,47 0,24 213,23 215,43 301,48 3 6,74 12,24 0,550 0,64 0,31 286,64 247,66 355,85 4 6,74 11,83 0,57 0,67 0,33 297,13 250,85 357,44 5 6,74 11,61 0,58 0,67 0,35 300,62 255,25 353,16 6 6,74 11,38 0,592 0,58 0,36 304,12 280,02 355,43 7 6,74 11,20 0,601 0,62 0,36 311,11 275,41 361,43 Tính toán hệ số ma sát trong ống ∅ 32/34 Stt ΔPong/ρ*g (mH20) ΔPm/ρ*g (mH20) Q(lít/s) ω(m/s) λ Re ε 1 0,08 6*10-3 3,46*10-3 4,3*10-3 0,102 171,78 1 2 0,21 0,02 4,91*10-3 6,1*10-3 0,212 243,69 1 3 0,33 0,035 6,59*10-3 8,2*10-3 0,185 327,59 1 4 0,38 0,045 6,84*10-3 8,5*10-3 0,198 339,57 1 5 0,40 0,037 6,92*1o-3 8,6*10-3 0,204 343,57 1 6 0,42 0,038 6,99*10-3 8,7*10-3 0,209 347.56 1 7 0,42 0,038 7,16*10-3 8,9*10-3 0,2 355,55 1 Tính toán hệ số ma sát trong ống ∅ 25/27 Stt ΔPong/ρ*g (mH20) ΔPm/ρ*g (mH20) Q(lít/s) ω(m/s) λ Re ε 1 0,014 0,05 2,11*10-3 4,3*10-3 0,022 134,21 1 2 0,06 0,19 2,99*10-3 6,1*10-3 0,047 190,39 1 3 0,1 0,32 4,03*10-3 8,2*10-3 0,044 255,93 1 4 0,11 0,36 4,17*10-3 8,5*10-3 0,045 265,29 1 5 0,11 0,38 4,22*10-3 8,6*10-3 0,041 268,41 1 6 0,12 0,39 4,27*10-3 8,7*10-3 0,047 271,53 1 7 0,12 0,4 4,37*10-3 8,9*10-3 0,045 277,78 1 Bảng số liệu tính toán ma sát ống ∅ 14/16 Stt ΔPong/ρ*g (mH20) ΔPm/ρ*g (mH20) Q(lít/s) ω(m/s) λ Re ε 1 5*10-3 0,04 6,62*10-4 4,3*10-3 4,45*10-3 75.16 1 2 0,55 0,13 9,39*10-4 6,1*10-3 0,243 106,62 1 3 0.61 0,14 1,26*10-3 8,2*10-3 0,150 143,32 1 4 0,5 0,13 1,31*10-3 8,5*10-3 0,114 148,56 1 5 0,64 0,15 1,32*10-3 8,6*10-3 0,143 150,31 1 6 0,52 0,15 1,34*10-3 8,7*10-3 0,113 152,06 1 7 0,65 0,15 1,37*10-3 8,9*10-3 0,135 155,55 1 Tính toán chiều dài tương đương 1/2 van 9 Stt ΔPvalve/ρ*g (mH20) ΔPm/ρ*g (mH20) Q(lít/s) ω(m/s) ω/2g λ Re Le (m) 1 0,08 0,12 1,73*10-3 4,3*10-3 2,15*10-3 0.163 85,89 1,7 2 0,25 0,23 2,45*10-3 6,1*10-3 3,05*10-4 0,253 121,85 1,7 3 0,28 0,31 3,3*10-3 8,2*10-3 4,1*10-4 0,157 163,79 1,7 4 0,3 0,34 3,42*10-3 8,5*10-3 4,25*10-4 0,156 169,79 1,7 5 0,33 0,37 3,46*10-3 8,6*10-3 4,3*10-4 0,168 171,79 1,7 6 0,3 0,37 3,5*10-3 8,7*10-3 4,35*10-4 0,149 173,78 1,7 7 0,32 0,38 3,5*10-3 8,9*10-3 4,45*10-4 0,152 177,78 1,7 Tính toán chiều dài tương đương valve 9 Stt ΔPvalve/ρ*g (mH20) ΔPm/ρ*g (mH20) Q(lít/s) ω(m/s) ω/2g λ Re Le (m) 1 6*10-3 0,11 3,46*10-3 4,3*103 2,15*10-4 0,012 171,78 1,73 2 5*10-3 0,26 4,91*10-3 6,1*10-3 3,05*10-4 0,051 243,69 1,7 3 4*10-3 0,37 6,59*10-3 8,2*10-3 4,1*10-4 2,24*10-3 327,59 1,69 4 5*10-3 0,41 6,48*10-3 8,5*10-3 4,25*10-4 2,61*10-3 339,57 1,69 5 6*10-3 0,43 6,92*10-3 8,6*10-3 4,3*10-3 5,2*10-3 343,57 1,00 6 6*10-3 0,44 6,99*10-3 8,7*10-3 4,35*10-4 5,07*10-3 347,56 1,00 7 7*10-3 0,44 7,16*10-3 8,9*10-3 4,45*10-4 5,65*10-3 355,55 1,00 Đồ Thị Đồ thị tổn thất cột áp của ventury và màng chắn theo lưu lượng: Hệ số co thắt của ventury và màng chắn theo chế độ chảy: Hệ số ma sát của các ống ∅ 32/34: Hệ số ma sát của các ống ∅ 25/27: Hệ số ma sát của các ống ∅ 14/16: Chiều dài tương đương van 9 theo Re: