SVTH: Đinh Tuấn Hoàng

GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn

BÀI SỐ 1:KHẢO SÁT CHẾ ĐỘ
CỘT CHÊM (THÁP ĐỆM)
I.

Mục đích thí nghiệm:
Khảo sát đặc tính động lực học lưu chất và khả năng hoạt động của tháp đệm bằng

cách xác định:
- Ảnh hưởng của vận tốc khí và lỏng lên độ giảm áp suất của dòng khí qua cột.
- Sự biến đổi của hệ số ma sát f ck trong cột theo chuẩn số Reynolds Re c của dòng
khí và suy ra các hệ thức thực nghiệm.
- Sự biến đổi của thừa số σ liên hệ giữa độ giảm áp của dòng khí khi cột khô và
khi cột ướt với vận tốc dòng chảy.

II.

Lý thuyết thí nghiệm:

2.1. Cấu tạo
Tháp đệm là một tháp hình trụ gồm nhiều gia đoạn nối với nhau bằng mặt bích hay
hàn. Vật đệm đổ đầy trong tháp theo một trong hai phương pháp: xếp ngẫu nhiên hay xếp
thứ tự.
Vật đệm sử dụng phổ biến :
• Vòng Rasching
• Vật đệm hình yên ngựa
• Vật đệm vòng xoắn
2.2. Sự chuyển động của lưu chất qua tháp đệm

Khi chất lỏng chuyển động từ trên xuống và pha khí chuyển động từ dưới có thể
xảy ra 4 chế độ thủy lực:
• Chế độ màng
• Chế độ treo
• Chế độ nhũ tương
• Chế độ kéo theo
2.2.1. Độ giảm áp khi cột khô
1


SVTH: Đinh Tuấn Hoàng

GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn

∆PC ≅ Gn ( với n = 1.8 - 2)
lg∆PC/Z = nlgG – lgZ
Đây là phương trình đường thẳng có hệ số góc n
2.2.2. Độ giảm áp khi cột khô
Trong giai đoạn đầu lượng chất lỏng bị giữ lại trong tháp là không đổi theo tốc độ
khí. Giai đoạn kế tiếp lượng chất lỏng bị giữ lại trong tháp tăng nhanh theo tốc độ khí,
các chỗ trống trong tháp nhỏ dần và độ giảm áp của pha khí tăng nhanh.
2.3. Thừa số ma sát Fck theo Rec khi cột khô
Thừa số ma sát fck là hàm số theo chuẩn số Re với Re :
Rec = G*De/ εµ = 4G/a µ
Trong đó: µ : độ nhớt của dòng khí, kg/m.s
Zhavoronkow đã xác định được khí dòng khí chuyển từ chế độ chảy tầng sang
chảy rối ứng với trị số Re c = 50. Trong vùng chảy rối 50 < Re < 7000 với cột chêm ngẫu
nhiên thì:
fck = 3.8/Re0.2
Trong vùng chảy dòng Re < 50 thì hệ số ma sát được tính: fck = 140/Re

2.4. Độ giảm áp ∆Pcư khi cột ướt
∆Pcư = σ ∆Pck

Sự liên hệ:

fcư = σ fck
2.5. Điểm lụt của cột chêm
π1 =
π2 =

f ck .a.v 2 ..ρ G

ε 2 g .ρ L
3

L
G

µ 0.2

ρG
ρL

Trong đó: fck = được tính từ hệ thức liên hệ với Re.
ν=

vận tốc dài của khí ngay trước khi vào cột chêm.

µ = độ nhớt tương đối của chất lỏng so với nước.


Hệ thống hấp thu lỏng khí DIDACTA

2


SVTH: Đinh Tuấn Hoàng

GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn

Mô hình thí nghiệm

Các bước tiến hành
Mở van cho nước vào trong bình chứa (khóa van 11).
Mở các van 14 và 6, khóa van 5.
Mở bơm lỏng đến khi nước qua van 6 chảy ngược vào bình chứa thì ngừng bơm
và khóa van 6.
Khóa van 23, mở van 22, sau đó mở máy nén để thổi hết lượng nước còn đọng
trong các khe của vật đệm. Sau khoảng 5 phút, chuẩn bị làm thí nghiệm khi cột khô.

3


SVTH: Đinh Tuấn Hoàng

GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn

• Đo độ giảm áp khi cột khô
-

Khóa van 22 để thay đổi lượng khí qua cột. Ứng với 6 giá trị lưu lượng khí ghi


lại 6 giá trị ∆Pck trên áp kế thủy ngân. Điều chỉnh lưu lượng từ mức cao xuống thấp để
đảm bảo điều kiện làm việc của máy nén.
-

Sau khi tiến hành xong thí nghiệm cột khô tắt máy nén.

• Đo độ giảm áp của dòng khí khi cột ướt
-

Mở van 13 và 6. Bật bơm lỏng, điều chỉnh van 14 để giữ lưu lượng lỏng

không đổi.
-

Mở van 22, mở máy nén để đưa không khí vào tháp.

-

Khóa dần van 22 thay đổi lưu lượng khí G tương ứng với các giá trị G khi đo

cột khô và đọc ∆Pcư trên áp kế.
-

Lặp lại 5 giá trị khác nhau của L. Nếu xảy ra hiện tượng ngập lụt thì tắt máy

-

Sau khi làm xong thí nghiệm ngừng máy tắt bơm, máy nén mở van 5 xả hết


nén.
chất lỏng còn lại trong tháp ra ngoài.

III.

Báo cáo thí nghiệm:
1. Kết quả thí nghiệm

Bảng 1: Kết quả thí nghiệm trên cột khô:
STT

G

∆Pck (N/m2)

1

(kg/m2.s)
0,097

0,98.105

2

0,194

1,96.105

3


0,293

2,94.105

4

0,39

4,9.105

5

0,487

7,84.105

6

0,584

10,79.105

Bảng 2: Kết quả thí nghiệm trên cột ướt:
Llỏng (l/s)
STT
G( kg/s.m2

0,004

0,053


4

0,067
∆Pcư (N/m2)

0,08

0,093


SVTH: Đinh Tuấn Hoàng
)
0,097
0,194
0,293
0,39
0,487
0,584

1
2
3
4
5
6

2,02. 105
4,9. 105
9,81. 105

21,33. 105
37,26. 105
58,82. 105

GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn

2,94. 105
6,86. 105
11,76. 105
25,15. 105
48,55. 105
60,89.

2,94.105
9. 105
18,63. 105
39,22. 105
76,5. 105
122,39. 105

2,94. 105
9,81. 105
20,6. 105
44,62. 105
80,95. 105
128,24. 105

2. Xử lý số liệu
• Đổi đơn vị:


1N/m2 = 1Pa = 1,02.10-6 mmH2O
m3 1.1000  l 
kg
1
=

÷=
π D2 2
h
60  phút 
3600s.
m
4
D = 80 mm

Z = 1.6 m
760
mmHg
1033
1mmHg = 1,33.102 Pa
1cmH 2O =

• Công thức tính Re:
Re =

4G
aµ

(2)


Với:
a: diện tích bề mặt riêng của vật chêm, m3/m2; a = 360 m3/m2
µ k: Độ nhớt của dòng khí, kg/m.s; µ = 0,187 Ns/m2

VD: Re =

4.0,097
= 0,00576
360.0,187

• Công thức tính fck:
Do Re < 50
=> fck =

140
Re

(3)

VD : fck = 140/0,00576= 24305,56

5

9,81. 105
23,53. 105
39,62. 105
71. 105
128,17. 105
205,88. 105



SVTH: Đinh Tuấn Hoàng

GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn

• Công thức tính fcư:
fcư = σ .fck

(4)

Với σ =

∆Pcu
∆Pck

VD: σ =

∆Pcu
2,02.105
= 2,06 => fcư = σ .fck = 2,06.24305,56 = 50068,63
=
∆Pck
0,98.105

3. Bảng kết quả tính toán và đồ thị minh họa
Kết quả tính toán cột khô
G,
kg/m2.s
0,097
0,194

0,293
0,39
0,487
0,584

∆Pck/Z,

log(∆P/Z),

-1,013
-0,712
-0,533
-0,409
-0,312

N/m2 / m
0,61.105
1,23. 105
1,84. 105
3,06. 105
4,90. 105

N/m2 / m
4,79
5,09
5,26
5,49
5,69

-0,234


6,74. 105

5,83

Log G

 Đồ thị log (∆Pck/Z) theo log G

 Đồ thị fck theo Re

6

Reck

fck

0,0058 24305,56
0,0115 12145,36
0,0174 8041,64
0,0232 6041,54
0,0289 4838,19
0,0347

4034,59


SVTH: Đinh Tuấn Hoàng

GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn


3.2.Kết quả tính toán cột ướt:
Sự liên hệ giữa độ giảm áp khô ∆Pcư = δ .∆Pck với:
STT
1
2
3
4
5
6

2.06
2.50
3.34
4.35
4.75
5.45

δ
3.00
4.59
6.34
8.00
9.76
11.34

3.00
3.50
4.00
5.13

6.19
5.64

3.00
5.01
7.01
9.11
10.33
11.89

10.01
12.01
13.48
14.49
16.35
19.08

 Kết quả tính toán fcư cho cột ướt
Llỏng (l/s)
STT
Recư
1
1.40
2
2.81
3
4.24
4
5.64
5

7.05
6
8.45

0.004

0.053

50068.63
30363.40
26832.81
26299.19
22993.76
21993.93

72872.16
42508.76
32166.55
31009.12
29961.00
22767.95

3.3. Kết quả tính toán log (∆Pcư /Z) cho cột ướt:

7

0.067
fcư
72872.16
55769.51

50957.73
48356.97
47209.41
45763.98

0.08

0.093

72872.16
60788.77
56346.17
55014.99
49955.58
47951.41

238291.98
285780.34
318609.71
428949.23
620111.20
830641.19


SVTH: Đinh Tuấn Hoàng
Llỏng (l/s)
0.004
STT
log G
1

-1,013
5,1
2
-0,712
5,49
3
-0,533
5,79
4
-0,409
6,12
5
-0,312
6,37
6
-0,234
6,57
 Đồ thị log (∆Pcư /Z) theo log G

GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn
0.053
5,26
5,63
5,87
6,2
6,48
6,58

0.067
log (∆Pcư /Z)

5,26
5,75
6,07
6,39
6,68
6,88

0.08

0.093

5,26
5,79
6,11
6,45
6,7
6,9

5,79
6,17
6,39
6,65
6,9
7,11

4. Bàn luận
Dựa vào đồ thị và số liệu thực nghiêm ta thấy:
- Đối với cột khô: khi G tăng thì độ giảm áp tăng theo đường thẳng.
- Đối với cột ướt: khi G tăng thì độ giảm áp cũng tăng theo nhưng chia thành từng
vùng rõ rệt như giản đồ trong lý thuyết đã đề cập. Khi lưu lượng lỏng càng tăng thì cột

càng dễ gần đến điểm lụt hơn. Từ đồ thị thu được ta thấy vùng sau điểm gia trọng thì giá
trị ∆P tăng lên rất nhanh, đột ngột. Đoạn thẳng trong vùng này rất dốc nên ta rất khó vận
hành cột chêm ở chế độ nhũ tương này mặc dù cột chêm hoạt động tốt nhất ở chế độ đó.

8


SVTH: Đinh Tuấn Hoàng

GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn

Giản đồ f theo Re được lập nhằm để biểu diễn sự phụ thuộc của trở lực vào lưu
lượng của dòng lưu chất. Nếu lưu lượng của dòng lưu chất càng lớn thì thì hệ số ma sát f
giữa hai pha càng tăng. Lập đồ thị nhằm xác định được lưu lượng hợp lý để vận hành cột,
để trở lực nhỏ và thu được hiệu suất truyền khối tốt nhất giữa hai pha với nhau mà cột
vẫn không bị lụt. Tuy nhiên trong đồ thị trên thì ta lại thấy điều ngược lại tức là khi lưu
lượng tăng lên thì trở lực lại giảm dần, kết quả này thu được do ảnh hưởng của sai số
trong quá trình thí nghiệm. Nếu biết một trong hai giá trị Re hoặc f thì có thể dùng đồ thị
có thể dùng đồ thị để xác định giá trị còn lại như sau:
Từ giá trị f hoặc Re đã biết kẻ một đường thẳng theo phương ngang hoặc theo
phương đứng, cắt đồ thị f-Re tại một điểm. Từ giao điểm đó, kẻ một đường thẳng vuông
góc với trục còn lại thì sẽ xác định được giá trị cần tìm.
Sự liên hệ giữa các đối tượng tương đối gần với dự đoán. Cụ thể là các mối liên hệ
sau:
- Log(∆Pck/Z) - logG: là phụ thuộc tuyến tính với nhau theo đường thẳng giống
như lý thuyết đã nhận định.
- ∆Pcử/Z - G càng gần như được chia thành hai hướng rõ rệt: vùng dưới điểm gia
trọng và vùng trên điểm gia trọng. vùng dưới điểm gia trọng thì ∆P tăng chậm và đều dặn
nên các điểm này thu được gần như cùng nằm trên một đường thẳng. Vùng trên điểm gia
trọng thì ∆P tăng nhanh, đột ngột nên đoạn thẳng rất dốc; nếu tăng lưu lượng lỏng và khí

lên cao nữa thì sẽ tiến đến điểm lụt của cột.
- Logσ - L: hoàn toàn phụ thuộc tuyến tính với nhau nên được thể hiện thành một
đường thẳng trên đồ thị. Phù hợp với lý thuyết đã đề cập đến.
Tuy nhiên trong quá trình làm thí nghiệm cũng có nhiều sai số. Những nguyên
nhân có thể dẫn đến sai số là do:
- Lưu lượng dòng lỏng không ổn định.
- Lưu lượng dòng khí không ổn định.
- Cột nước duy trì ở đáy cột không đảm bảo yêu cầu làm cho mực nước xâm nhập
vào ống đo độ chênh áp làm ảnh hưởng đến kết quả.

9


SVTH: Đinh Tuấn Hoàng

GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn

- Ma sát giữa dòng khí có tốc độ lớn với ống dẫn làm cho ống nóng lên và làm
tăng thể tích khí làm tăng áp suất cũng ảnh hưởng đến độ chênh áp.

10


SVTH: Đinh Tuấn Hoàng

GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn

BÀI SỐ 2:CHƯNG GIÁN ĐOẠN
KHÔNG HOÀN LƯU
I.


Mục đích thí nghiệm:

Quá trình chưng cất gián đoạn không hoàn lưu nhằm khảo sát sự ảnh hưởng của các
thông số sau:

II.

• Hiệu suất tháp chưng khi tiến hành không hồi lưu
• Sự biến đổi nồng độ sản phẩm đỉnh theo thời gian chưng cất

Lý thuyết thí nghiệm:
1. Định nghĩa hoàn lưu

Chưng là phương pháp dùng để tách các hỗn hợp chất lỏng, khí lỏng thành các cấu tử
riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp (cùng nhiệt độ, áp
suất hơi của các cấu tử khác).
Chưng thì dung môi và chất tan đều bay hơi, cô đặc thì chỉ có dung môi bay hơi còn
chất tan không bay hơi.
Khi chưng trường hợp 2 cấu tử ta sẽ thu được sản phẩm đỉnh gồm các cấu tử có độ
bay hơi lớn và một phần rất ít cấu tử có độ bay hơi bé, sản phẩm đáy gồm cấu tử có độ
bay hơi bé và một phần rất ít có độ bay hơi lớn.

2. Cân bằng vật chất
Xét quá trình chưng gián đoạn, thành phần và lượng sản phẩm luôn thay đổi theo thời
gian.
Lượng hỗn hợp đầu là

kg, thành phần cấu tử dễ bay hơi trong hỗn hợp đầu là


Tại một thời điểm bất kỳ lượng chất lỏng trong nồi chưng là

với nồng độ là . Khi

bóc hơi một lượng vô cùng nhỏ dw thì nồng độ trong nồi sẽ giảm đi một lượng
lượng chất lỏng còn lại trong nồi là
tại thời điểm đang xét là: ( -dW)( -

-

và

. Như vậy lượng cấu tử dễ bay hơi trong nồi
)

11


SVTH: Đinh Tuấn Hoàng

GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn

Lượng cấu tử dễ bay hơi chuyển vào pha hơi là: .
Phương trình cân bằng vật liệu đối với cấu tử dễ bay hơi ở thời điểm đang xét:
Lượng

rất bé ta có thể bỏ qua được, đơn giản đi ta có:

Phương trình cho toàn bộ quá trình là:
_


_

_

F =W+ D
−

_

−

_

_

_

x F . F = xW .W + x . D

3. Cân bằng năng lượng
3.1.
Cân bằng nhiệt lượng toàn tháp
QF +QK = QD +QW +Qm +Qng
→ QK = QD + QW +Qm +Qng -QF
QK: nhiệt lượng cung cấp cho nồi đun, W
Qm: nhiệt lượng mất mát do môi trường xung quanh (W). được lấy từ 5% đến 10%
nhiệt lượng cần cung cấp.
QF: nhiệt lượng do dòng nhập liệu mang vào, W
−


QF = F .C PF .t F

QD: nhiệt lượng do dòng sản phẩm đỉnh mang ra, W
−

QD = D .C PD .t D

QW: nhiệt lượng do dòng sản phẩm đáy mang ra, W
_

QW = W .C PR .tW

Qng: nhiệt lượng trao đổi trong thiết bị ngưng tụ, W
_

Qng = D .rD
C PF , C PD , C PW : nhiệt lượng riêng của nhập liệu, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy, J/kg.độ.

t F , t D , tW : nhiệt độ của nhập liệu, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy, 0C.

rD : nhiệt hóa hơi của sản phẩm đỉnh, kJ/kg

3.2.

Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị ngưng tụ
12


SVTH: Đinh Tuấn Hoàng


GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn

Đối với quá trình ngưng tụ không làm lạnh:
_

Qng = D .rD = G.C .(tr − tv ) + Qm

Đối với quá trình ngưng tụ làm lạnh:
−

_

Qng = D .rD + D .C PD .(t S D − t D ) = G.C.(t r − tv ) + Qm

Trong đó:

t v , t r : nhiệt độ vào và ra của nước, 0C

G: lưu lượng dòng giải nhiệt, kg/s
C: nhiệt dung riêng của dòng giải nhiệt, J/kg/độ
t S D : nhiệt độ sôi hỗn hợp sản phẩm đỉnh, 0C

4. Nguyên tắc và sơ đồ chưng gián đoạn không hoàn lưu
Trong quá trình chưng đơn giản hơi nước được lấy ra ngay và cho ngưng tụ.

5. Mô hình chưng cất
Hệ thống chưng cất 7 mâm xuyên lỗ

13



SVTH: Đinh Tuấn Hoàng

GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn

6. Tiến hành thí nghiệm
 Mở van W tháo hết sản phẩm đáy ở nồi đun và đo độ rượu bằng phù kế.Sau đó lấy
cồn 960 pha với sản phẩm đáy thành rượu 20 0 rồi đổ đầy bình chứa nhập liệu.Đo
lại độ rượu bình nhập liệu rồi ghi vào bảng kết quả độ rượu nhập liệu VF.
 Đóng cầu dao tổng của hệ thống,mở công tắc điện của nguồn chính.Đóng khoảng
¾ van hoàn lưu N1 của bơm nhập liệu,mở van N3,N5 đóng van N2 và van N4.Mở
bơm nhập liệu bơm rượu vào nồi đun cho đến khi mực lỏng trong ống chỉ mực tới
vạch khoảng ½ nồi đun.Khi hỗn hợp dưới nồi đun dưới vạch trắng (1/3) nồi đun
sẽ cháy điện trở nồi đun,luôn luôn phải chú ý mức chất lỏng trong nồi đun
 Mở công tắc gia nhiệt nồi đun, chờ nồi đun sôi.Khi hỗn hợp sôi ta mở van nước
GN cho thiết bị ngưng tụ.
14


SVTH: Đinh Tuấn Hoàng

GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn

 Dùng thì kế đo thời gian cứ 3 phút ta tiến hành đo nhiệt độ nồi đun , nhiệt độ sản
phẩm đỉnh ,lượng sản phẩm đỉnh thu được qua bình chứa sản phẩm đỉnh và nồng
độ sản phẩm đỉnh.Xác định nồng độ sản phẩm đỉnh bằng cách mở van D để lấy
mẫu sản phẩm vào ống đong và đo nồng độ bằng phù kế.
 Khi sản phẩm thu được khoảng 200ml thì dừng thí nghiệm.
Ngừng máy







Tắt gia nhiệt nồi đun.
Tháo sản phẩm đỉnh bình chứa cồn.
Tắt van nước GN cho thiết bị ngưng tụ qua sản phẩm đỉnh.
Ngắt công tắc điện vào hệ thống.
Ngắt cầu dao điện của hệ thống.

7. Hệ thống chưng cất DVI 3000 và các bước tiến hành thí nghiệm
 Hòa trộn 5 lít hỗn hợp nhập liệu có nồng độ cồn là 150.
 Đổ dung dịch vào nồi đun qua nắp nồi,đo nồng độ nhập liệu sau mỗi lần đổ vào





lấy giá trị trung bình.
Đóng chặt nắp nồi.
Mở công tắc điện chính,đèn trắng được kích hoạt.
Mở hệ thống nước giải nhiệt.
Mở công tắc tổng bằng cách mở nút khóa khẩn cấp và nhấn vào nút bấm màu

xanh.
 Thiết lập giá trị trên bộ điều khiển PID của lưu lượng dòng giải nhiệt.
 Mở điện trở nồi đun.
 Cài đặt độ giảm áp của tháp chưng cất ở giá trị thấp nhất 10mB trên bộ điều khiển

PID.
 Chuyển công tắc chia dòng hoàn lưu sang chế độ “Reflux” hồi lưu hoàn toàn.
 Sau khi đạt trạng thái ổn định ( khoảng 30 đến 45 phút ) chuyển công tắc chia
dòng hoàn lưu sang chế độ “Draw off” không hoàn lưu và thu sản phẩm đỉnh.
 Đợi 15 phút đo thể tích và nồng độ sản phẩm thu được.
 Cài đặt giá trị P ở mức bằng 12mB và đợi thêm khoảng 15 phút lấy mẫu đo.
 Tương tự tiến hành thí nghiệm với các giá trị P khác nhau.
Lưu ý: trong số trường hợp mặc dù giá trị nhiệt độ dọc theo tháp chưng cất không thay
đổi nhưng trạng thái ổn định có thể chưa đạt được bởi vì các giá trị thành phần của các
pha thay đổi rất chậm.Vì vậy thời gian làm việc kéo dài hơn và để dễ dàng hơn xác định
thời gian lấy mẫu ứng với mỗi 15 phút.

III.

Báo cáo thí nghiệm:
15


SVTH: Đinh Tuấn Hoàng

GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn

1. Kết quả thí nghiệm
Bảng kết quả thí nghiệm nồng độ và năng suất:
STT
1
2
3
4
5

6

(s)

vF (%V)

VF (lít)

15
15
13
12
11
10

5
4,17
3,762
3,497
3,256
3,053

0
900
1800
2700
3600
4500

P


vD

(mB)
10
10
12
14
16
18

(%V)
82
86
74
65
58,5

VD (lít)
0,1
0,173
0,178
0,162
0,132

vW
(%V)
13
12
11

10
8

G (l/s)
300
300
300
300
300
300

Bảng kết quả thí nghiệm nhiệt độ
STT
1
2
3
4
5
6

T1 0C
90,7
91,5
92,8
94,3
95,9
97,2

T2 0C
81,7

89,6
91,5
93,3
94,8
96,4

T3 0C
77,09
81,07
87,9
90,5
91,3
93,6

T4 0C
76,7
78,1
87
89,5
91,4
93,4

T2 0C: Nhiệt độ sản phẩm đáy.
T5 0C: Nhiệt độ sản phẩm đỉnh.
T7 0C: Nhiệt độ dòng giải nhiệt vào.
T8 0C: Nhiệt độ dòng giải nhiệt ra.
2. Xử lý số liệu
• Nồng độ phần mol Etanol nhập liệu

• Nồng độ phần khối lượng Etanol nhập liệu

16

T5 0C
77,5
78,3
85,8
88,8
90,4
92,2

T7 0C
29,1
29,2
29,2
29,1
29,1
29

T8 0C
29,4
29,4
29,7
29,8
29,7
29,5


SVTH: Đinh Tuấn Hoàng

GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn


• Lượng hỗn hợp đầu

: khối lượng riêng của rượu nhập liệu
Nội suy theo bảng I.2 – Sổ tay QTTB tập 1 – trang 9
vF (%)

t0C

15
13
12
11
10

30
89,6
91,5
93,3
94,8

• Nồng độ phần mol Etanol sản phẩm đỉnh

• Nồng độ phần khối lượng Etanol sản phẩm đỉnh

• Lượng sản phẩm đỉnh
17

(kg/m3)
980,71

950,635
957,28
958,952
960,76


SVTH: Đinh Tuấn Hoàng

GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn

: khối lượng riêng của rượu sản phẩm đỉnh
Nội suy theo bảng I.2 – Sổ tay QTTB tập 1 – trang 9
vD (%)

t0C

(kg/m3)

82
86
74
65
58,5

78,3
85,8
88,8
90,4
92,2


788,72
772,408
800,384
821,935
837,1835

• Lượng sản phẩm đáy
Áp dụng phương trình cân bằng vật chất.Ta có:

• Nồng độ phần mol Etanol sản phẩm đáy
Áp dụng phương trình cân bằng vật chất.Ta có:

•

Diện tích giới hạn bởi đường cong

và

18


SVTH: Đinh Tuấn Hoàng

GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn

• Nhiệt lượng do dòng nhập liệu mang vào

:nhiệt dung riêng của dòng nhập liệu
Nội suy theo bảng I.154 – Sổ tay QTTB tập 1 – trang 172
vF (%)


t0C

15
13
12
11
10

30
89,6
91,5
93,3
94,8

(J/kgđộ)
3938,4
4081,713
4093,704
4104,07
4114,59

• Nhiệt lượng do dòng sản phẩm đỉnh mang ra

:nhiệt dung riêng của dòng sản phẩm đỉnh
Nội suy theo bảng I.154 – Sổ tay QTTB tập 1 – trang 172
vD (%)

t0C


82
86
74
65
58,5

78,3
85,8
88,8
90,4
92,2

• Nhiệt lượng do dòng sản phẩm đáy mang ra

:nhiệt dung riêng của dòng sản phẩm đáy

19

(J/kgđộ)
3403,54
3448,12
3580,2
3668,13
3733,455


SVTH: Đinh Tuấn Hoàng

GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn


Nội suy theo bảng I.154 – Sổ tay QTTB tập 1 – trang 172
vW (%)

t0C

13
12
11
10
8

89,6
91,5
93,3
94,8
96,4

(J/kgđộ)
4081,713
4093,704
4104,07
4114,59
4131,096

• Nhiệt lượng cung cấp cho nồi đun
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt toàn tháp.Ta có:

Trong đó :
 Qm : nhiệt lượng mất mát ra môi trường xung quanh và thường được lấy gần bằng
khoảng 5% đến 10% lượng nhiệt cần cung cấp.

Chọn :
 Qng : nhiệt lượng trao đổi trong thiết bị ngưng tụ

Trong đó:
G: lưu lượng khối lượng dòng giải nhiệt.Quy đổi đơn vị từ l/s sang kg/h.

: khối lượng riêng của nước giải nhiệt (kg/m 3)
Tra theo bảng I.5 – sổ tay QTTB tập 1 – trang 11

20


SVTH: Đinh Tuấn Hoàng

GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn

C:nhiệt dung riêng của nước giải nhiệt. (J/kgđộ)
Tra theo bảng I.147 – sổ tay QTTB tập 1 – trang 165
Từ (1),(2) và (3) suy ra:

• Nhiệt lượng mất mát ra môi trường xung quanh

• Nhiệt lượng trao đổi trong thiết bị ngưng tụ

Các số liệu sau xử lý tương tự như trên ta thu được bảng kết quả
3. Bảng kết quả tính toán và đồ thị minh họa
Bảng thành phần cân bằng lỏng – hơi và nhiệt độ sôi của hai cấu tử Etanol – H2O ở
760mmHg
x


0

y

0

0

tC

100

5

10

20

30

40

50

90

100

33.2 44.2 53.1 57.6 61.4 65.4 69.9 75.3 81.8


89.8

100

90.5 86.5 83.2 81.7 80.8

78.4

78.4

21

80

60
79.4

70
79

80
78.6


SVTH: Đinh Tuấn Hoàng

GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn

Kết quả tính toán cân bằng vật chất


STT

xF

xD
kg/kg

kg/kg

kg

kg

kg/kg

kg

1

0.052

0.122

4.904

0.585

0.782

0.079


0.111

4.825

kg
0.0162

2

0.044

0.106

3.964

0.655

0.829

0.134

0.080

3.831

0.0343

3


0.040

0.097

3.601

0.468

0.692

0.143

0.073

3.459

0.0404

4

0.037

0.089

3.354

0.364

0.594


0.133

0.068

3.220

0.0405

5

0.033

0.081

3.128

0.303

0.527

0.111

0.064

3.018

0.0360

22



SVTH: Đinh Tuấn Hoàng

GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn

Kết quả tính toán cân bằng năng lượng
STT
1
2
3
4
5

G

Qng

QF

QD

QW

kg/h
0.0830
0.0830
0.0830
0.0830
0.0830


kJ
114.9848
2.4163
2.1672
1.8093
2.0950

kJ
579.3642
1449.7741
1348.9483
1284.0706
1220.2090

kJ
1764.4884
1434.8134
1324.4155
1256.1210
1201.7723

kJ
21.0192
39.5333
45.2938
44.1536
38.0396

23


QK

Qm

kJ
kJ
1436.0088 114.8807
29.3357
2.3469
24.9219
1.9938
19.5795
1.5664
23.5847
1.8868


SVTH: Đinh Tuấn Hoàng

GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn

4. Bàn luận

24


SVTH: Đinh Tuấn Hoàng

GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn


BÀI SỐ 3:TĨNH HỌC QUÁ TRÌNH SẤY
I.

Mục đích thí nghiệm:

• Khảo sát sự biến đổi thông số không khí ẩm và vật liệu sấy của quá trình sấy lý
thuyết.
• Xác định lượng không khí khô cần sử dụng và lượng nhiệt cần thiết cho quá trình
sấy lý thuyết.
• So sánh và đánh giá sự khác nhau giữa quá trình sấy thực tế và quá trình sấy lý
thuyết.

II.

Lý thuyết thí nghiệm:

II.1.

Sơ đồ nguyên lý làm việc máy sấy bằng không khí:

Trong quá trình sấy nếu dùng tác nhân sấy là không khí thì gọi là sấy bằng không
khí. Khi sấy không khí nóng tiếp xúc với bề mặt vật liệu ẩm làm bốc hơi nước trong
vật liệu ẩm tạo thành hỗn hợp không khí ẩm thoát ra ngoài.
Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy sấy bằng không khí được mô tả trên hình sau:

Vật liệu ban đầu vẫn còn ẩm cho qua cửa và nhờ bộ phận vận chuyển đưa qua
phòng sấy. Không khí bên ngoài được quạt hút đưa vào caloriphe sưởi rồi vào phòng
sấy. Tại caloriphe sưởi không khí được đun nóng đến nhiệt độ cần thiết, khi vào
phòng sấy không khí tiếp xúc với vật liệu, cấp nhiệt cho nước trong vật liệu bốc hơi ra
ngoài.


25