Khoa khoa học ứng dụng
Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị.

Bộ môn :
THÍ NGHIỆM QUÁ TRÌNH VÀ
THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ

Báo cáo thí nghiệm bài 2 :

CỘT CHÊM

Giáo viên hướng dẫn : Thầy Lê Văn Nhiều.

Họ và tên : Trần Thụy Trúc Vy.
MSSV: 61302758.
Lớp : 13060201 – Khóa 17 ĐH
Nhóm: 05 – Tổ 01.
Đợt thí nghiệm : 01
Ngày thí nghiệm : 13/01/2016


Trường Đại học Tôn Đức Thắng

Khoa Khoa học ứng dụng
Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị

PHẦN I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA THÍ NGHIỆM
1. MỤC ĐÍCH
Khảo sát đặc tính động lực học lưu chất và khả năng hoạt động của cột chêm
bằng cách xác định:
1) Ảnh hưởng của vận tốc dòng khí và lỏng lên tổn thất áp suất (độ giảm áp) khi

đi qua cột.
2) Sự biến đổi của hệ số ma sát cột khô fck theo chuẩn số Reynolds (Re) của
dòng khí và suy ra các hệ thức thực nghiệm.
3) Sự biến đổi của thừa số ĩ liên hệ giữa độ giảm áp của dòng khí qua cột khô
và qua cột ướt theo vận tốc dòng lỏng.
4) Giản đồ giới hạn khả năng hoạt động của cột (giản đồ ngập lụt và gia trọng).
2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. 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.

∆𝐏𝐜𝐤 = 𝛂𝐆𝐧 (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 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, P c 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.


Trúc Vy – 61302758

Nhóm 05 – tổ 01


Trường Đại học Tôn Đức Thắng

Khoa Khoa học ứng dụng
Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị

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

ℎ 𝜔𝑜2 𝜌𝑘
𝑓𝑐𝑘 ℎ𝑎𝜌𝑘 𝜔𝑜2
∆𝑝 = 𝑓𝑐𝑘
=
𝑑𝑡𝑑 2
8𝜀
Với

𝑅𝑒𝑘 =

𝜔𝑜 𝜌𝑘 𝑑𝑡𝑑
𝜇𝑘

=

𝜔𝜌𝑘 4𝜀
𝜀𝑎𝜇𝑘


=

, 𝑁/𝑚2

4𝜔𝜌𝑘
𝑎𝜇𝑘

Trong đ ó:

Trúc Vy – 61302758

Nhóm 05 – tổ 01


Trường Đại học Tôn Đức Thắng

Khoa Khoa học ứng dụng
Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị

-

Với chế độ chuyển động dòng , 𝑅𝑒𝑘

-

Với chế độ chuyển động xoáy ,

< 40, 𝑓𝑐𝑘 =


𝑅𝑒𝑘 > 40, 𝑓𝑐𝑘 =

140
𝑅𝑒𝑘
16
𝑅𝑒𝑘0.2

2.3. 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 = 𝜎∆𝑃𝑐𝑘
Do đó có thể dự kiến :

𝑓𝑐ư = 𝜎𝑓𝑐𝑘

Với :  : hệ số phụ thuộc vào mức độ xối tưới của dòng lỏng L, kg/m2.s.
Leva đề nghị ảnh hưởng của L lên  như sau:

σ = 10L hay logσ = L
Giá trị  tùy thuộc vào loại, kích thước, cách thức sắp xếp vật chêm (xếp ngẫu
nhiên hay theo thứ tự) và độ lớn cảu lưu lượng lỏng L. Thí dụ với vật chêm là
vòng sứ Raschig 12.7 mm, chêm ngẫu nhiên, độ xốp ε = 0.586; giá trị của L từ
0.39 đến 11.7 kg/m2.s và cột hoạt động trong vùng dưới điểm gia trọng.
 = 0.084
∆𝑝

Một số tài liệu còn biểu diễn sự phụ thuộc giữa tì số ∆𝑝𝑐ư với hệ số xối tưới như
𝑐𝑘


sau :
3 1.75 𝐺
𝑞
𝐿
𝐴=3√
𝑅𝑒𝐿 𝐹𝜌𝐿 2𝑔𝜀 2

Khi A < 0.3 cho vật chêm bằng sứ có d < 30 mm, ta có :

∆𝑝𝑐ư
1
=
∆𝑝𝑐𝑘
(1 − 𝐴)3
𝑅𝑒𝐿 =

Trúc Vy – 61302758

4𝐺𝐿
𝐹𝑎𝜇𝐿

Nhóm 05 – tổ 01


Trường Đại học Tôn Đức Thắng

Khoa Khoa học ứng dụng
Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị

2.4. Điểm lụt của cột chêmKhi 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 G L tương ứng với trạng
thái này là GL*.

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.

𝑓𝑐𝑘 𝑎 𝜈 2 𝜌𝐺 2
П1 = ( 3 )
𝜇
𝜀
2𝑔 𝜌𝐿 𝑡đ
Và

Với

П2 =

𝐿

𝜌𝐺

√
𝐺 𝜌

𝐿

fck : hệ số ma sát cột khô.
v : vận tốc dài của dòng khí ngay trước khi vào cột , m/s.
μtđ : độ nhớt tương đối của chất lỏng so với nước.

𝜇𝑡đ =

𝜇𝐿
𝜇𝑛ướ𝑐

, 𝑛ế𝑢 𝑐ℎấ𝑡 𝑙ỏ𝑛𝑔 𝑙à 𝑛ướ𝑐 𝑡ℎì 𝜇𝑡đ = 1.

Do đó sự liên hệ giữa П1, П2 trên giản đồ logП1 – logП2 sẽ xác định một giản đồ
lụt của cột chêm, phần giới hạn hoạt động của cột chêm ở dưới đường này.

Trúc Vy – 61302758

Nhóm 05 – tổ 01


Trường Đại học Tôn Đức Thắng

Khoa Khoa học ứng dụng
Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị

PHẦN II : THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
Sơ đồ thiết bị thí nghiệm
SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

Trúc Vy – 61302758

Nhóm 05 – tổ 01


Trường Đại học Tôn Đức Thắng


Khoa Khoa học ứng dụng
Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị

I-Máy thổi khí

1,2-Van điều chỉnh lưu lượng dòng khí

II-Lưu lượng kế dòng khí

3-Van xả nước đọng trong ống khí

III-Cột chêm

4,6-Van điều chỉnh lưu lượng dòng lỏng

IV-Bồn chứa

5-Van tạo cột lỏng ngăn khí

V-Bơm

7-Van điều chỉnh mức nước trong cột chêm

VI- Lưu lượng kế dòng lỏng

8-Van xả nhanh khi lụt cột chêm

9-Van xả đáy bồn chứa


D-lớp đệm vòng sứ Raschig

g- ống định mức chất lỏng ở đáy cột.
HOẠT ĐỘNG:
-Khi đèn NGUỒN (màu xanh bên trái, trên) sáng báo có điện bật CB lên .
-Bấm nút chạy (màu xanh) của BƠM. Đèn hoạt động (màu đỏ) sáng. Bơm ly tâm
hoạt động
-Bấm nút chạy (màu xanh) của THỔI KHÍ. Đèn hoạt động (màu đỏ) sáng. Máy thổi
khí hoạt động
NGƯNG:
-Bấm nút ngừng (màu đỏ) của BƠM. Đèn hoạt động (màu đỏ) tắt. Bơm ly tâm
ngưng hoạt động.
-Bấm nút ngừng (màu đỏ) của THỔI KHÍ. Đèn hoạt động (màu đỏ) tắt. Máy thổi khí
ngưng hoạt động.
-Tắt CB.
3.2. Các số liệu liên quan đến cột chêm
Cột thủy tinh:
• Đường kính d = 0,09 m.
• Chiều cao H = 0,805 m.
• Chiều cao phần chêm h = 0,5 m.
Vật chêm xếp ngẫu nhiên, vòng Raschig đường kính 15,9 mm, bề mặt riêng a =
349,5 m2/m3, độ xốp = 0.067.

Trúc Vy – 61302758

Nhóm 05 – tổ 01


Trường Đại học Tôn Đức Thắng


Khoa Khoa học ứng dụng
Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị

TỦ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN

4. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
1) Khóa lại tất cả các van lỏng (từ 4 đến 8).
2) Mở van 2 và khóa van 1, 3.
3) Cho quạt chạy trong 5 phút để thổi hết ẩm trong cột. Tắt quạt.
4) Mở van 4 và 7. Sau đó cho bơm chạy.
5) 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.
6) 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 P ck trên áp kế U theo
mmH2O. Đo xong tắt quạt, nghỉ 5 phút.
7) Đo độ giảm áp khi cột ướt:
• Mở quạt và điều chỉnh lưu lượng khí qua cột khoảng 15 – 20%.
• Mở van 4 cho bơm chạy. Dùng van 6 tại lưu lượng kế để điều chỉnh lưu
lượng lỏng. Nếu van 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 điều 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.
Trúc Vy – 61302758

Nhóm 05 – tổ 01



Trường Đại học Tôn Đức Thắng

Khoa Khoa học ứng dụng
Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị

Chú ý:
1. Trong quá trình đo độ giảm áp của cột ướt, sinh viên cần canh giữ mức
lỏng ở đáy cột luôn ổn định ở ¾ chiều cao đáy bằng cách chỉnh van 7. Nếu
cần, tăng cường van 8 để nước trong cột thoát về bình chứa.
2. Khi tắt máy phải tắt bơm lỏng trước, mở tối đa van 8 sau đó mới tắt quạt.
3. Nếu sơ suất để nước tràn vào ống dẫn khí thì mở van xả nước ở phía
bảng.

Trúc Vy – 61302758

Nhóm 05 – tổ 01


Trường Đại học Tôn Đức Thắng

Khoa Khoa học ứng dụng
Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị

PHẦN III : SỐ LIỆU VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU.
A. Kết quả đo được (Số liệu thô): (với p có đơn vị là mmH2O)
Khí (l/p)
Lỏng (l/p)
0
2
3

4
5
6

40

60

80

100

120

140

160

1
20
42
50
55
70

3
30
46
54
70

86

5
45
36
80
120
115

9
50
70
80
380
110

11
60
77
83
98
290

16
66
120
230
370
400


20
80
180
235
550
370

Chuyển đổi về suất lượng khí G, suất lượng lỏng L (kg/m2.s) và áp suất (N/m2).
𝑘𝑔
𝑉𝑘 𝜌𝑘
𝜋𝑑 2
𝐺 ( 2 )=
𝑣ớ 𝑖 𝐹 =
(𝑑 = 0.09 𝑚)
𝑚 𝑠
1000 ∗ 60 ∗ 𝐹
4
𝑘𝑔
𝑉𝐿 𝜌𝐿
𝜋𝑑 2
𝐿 ( 2 )=
𝑣ớ 𝑖 𝐹 =
(𝑑 = 0.09 𝑚)
𝑚 𝑠
1000 ∗ 60 ∗ 𝐹
4
1mmH2O = 9.803 N/m2
Ta được bảng số liệu sau:
0.122084 0.183126 0.244169 0.305211
L = 0 9.803922 29.41176 49.01961 88.23529

5.217138 196.0784 294.1176 441.1765 490.1961
7.825707 411.7647 450.9804 352.9412 686.2745
10.43428 490.1961 529.4118 784.3137 784.3137
13.04285 539.2157 686.2745 1176.471
3725.49
15.65141 686.2745 843.1373 1127.451 1078.431
*các điểm in đậm, nghiêng là những điểm ngập lụt.

0.366253
107.8431
588.2353
754.902
813.7255
960.7843
2843.137

0.427295
156.8627
647.0588
1176.471
2254.902
3627.451
3921.569

0.488337
196.0784
784.3137
1764.706
2303.922
5392.157

3627.451

B. Kết quả tính toán:
Các thông số cần dùng để tính toán:
Nước
Khí

μ(Ns/m2)
0.0008015
0.0000186

(kg/m3)
995.7
1.165

Tra các thông số ở nhiệt độ phòng thí nghiệm (giả sử t  = 30C)

Các thông số đã cho sẵn:

Z
d
a
ε
Trúc Vy – 61302758

0.5
0.09
349.5
0.67


m
m
m2/m3
m3/m3
Nhóm 05 – tổ 01


Trường Đại học Tôn Đức Thắng

Khoa Khoa học ứng dụng
Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị

1. Các trị số kết quả khi cột khô L = 0.
G, kg/m2.s

Pck/Z

Reck

fck

lgG

lg(Pck/Z)

lg(fck)

0.1220843

19.6078431


75.120701

6.74478415

-0.91334

1.292429824

0.828968

0.1831264

58.8235294

112.68105

6.21941883

-0.73725

1.769551079

0.79375

0.2441686

98.0392157

150.2414


5.87167565

-0.61231

1.991399828

0.768762

0.3052107

176.470588

187.80175

5.61539168

-0.5154

2.246672333

0.74938

0.3662529

215.686275

225.3621

5.41431857


-0.43622

2.333822509

0.733544

0.427295

313.72549

262.92245

5.2499413

-0.36927

2.496549807

0.720154

0.4883371

392.156863

300.4828

5.11159054

-0.31128


2.59345982

0.708556

Trình bày cách tính toán:
Reck ta áp dụng công thức sau :

𝑅𝑒𝑘 =

𝜔𝑜 𝜌𝑘 𝑑𝑡𝑑
𝜔𝜌𝑘 4𝜀
4𝜔𝜌𝑘 𝟒𝑮𝒌
=
=
=
𝜇𝑘
𝜀𝑎𝜇𝑘
𝑎𝜇𝑘
𝒂𝝁𝒌

Gk chính là G, kg/m2.s ở bảng trên ta đã tính toán được.
a và μk là những thông số có sẵn.
Tìm được chuẩn số Renolds cột khô từ đó ta tính toán được f ck như sau:

- Với chế độ chuyển động dòng , 𝑅𝑒𝑘 < 40, 𝑓𝑐𝑘 =
- Với chế độ chuyển động xoáy , 𝑅𝑒𝑘 > 40, 𝑓𝑐𝑘 =

140


(1)

𝑅𝑒𝑘
16

𝑅𝑒𝑘0.2

(2)

với Reck ở bảng trên thì ta áp dụng công thức thứ 2 để tính.
***Các cột không in đậm ta tính toán dùng để vẽ đồ thị.

2. Các trị số kết quả trường hợp cột ướt.
A. Trình bày các bảng số liệu:

o L = 2 (l/p)
G, kg/m2.s

Pck

Pcư



Pcư/Z

Recư

fck


fcư

0.1220843

9.803922

196.078

20

392.15686

74.4975

6.74478

134.9

0.1831264

29.41176

294.118

10

588.23529

74.4975


6.21942

62.194

0.2441686

49.01961

441.176

9

882.35294

74.4975

5.87168

52.845

0.3052107

88.23529

490.196

5.55556

980.39216


74.4975

5.61539

31.197

0.3662529

107.8431

588.235

5.45455

1176.4706

74.4975

5.41432

29.533

0.427295

156.8627

647.059

4.125


1294.1176

74.4975

5.24994

21.656

0.4883371

196.0784

784.314

4

1568.6275

74.4975

5.11159

20.446

Trúc Vy – 61302758

Nhóm 05 – tổ 01


Trường Đại học Tôn Đức Thắng


Khoa Khoa học ứng dụng
Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị

o L= 3 (l/p)
G, kg/m2.s
0.1220843
0.1831264
0.2441686
0.3052107
0.3662529
0.427295
0.4883371

Pck
9.803922
29.41176
49.01961
88.23529
107.8431
156.8627
196.0784

Recư
fck
fcư
Pcư
Pcư/Z

411.765

42
823.52941 111.746 6.74478 283.28
450.98 15.3333 901.96078 111.746 6.21942 95.364
352.941
7.2
705.88235 111.746 5.87168 42.276
686.275 7.77778 1372.549 111.746 5.61539 43.675
754.902
7
1509.8039 111.746 5.41432 37.9
1176.47
7.5
2352.9412 111.746 5.24994 39.375
1764.71
9
3529.4118 111.746 5.11159 46.004

o L = 4 (l/p)
G, kg/m2.s
0.1220843
0.1831264
0.2441686
0.3052107
0.3662529
0.427295
0.4883371

Pck
9.803922
29.41176

49.01961
88.23529
107.8431
156.8627
196.0784

Pcư
490.196
529.412
784.314
784.314
813.725
2254.9
2303.92


50
18
16
8.88889
7.54545
14.375
11.75

Pcư/Z
980.39216
1058.8235
1568.6275
1568.6275
1627.451

4509.8039
4607.8431

Recư
148.995
148.995
148.995
148.995
148.995
148.995
148.995

fck
6.74478
6.21942
5.87168
5.61539
5.41432
5.24994
5.11159

fcư
337.24
111.95
93.947
49.915
40.853
75.468
60.061


o L = 5 (l/p)
G, kg/m2.s
0.1220843
0.1831264
0.2441686
0.3052107
0.3662529
0.427295
0.4883371

Pck
9.803922
29.41176
49.01961
88.23529
107.8431
156.8627
196.0784

Recư
fck
fc.ư
Pc.ư
Pc.ư/Z

539.216
55
1078.4314 186.244 6.74478 370.96
686.275 23.3333 1372.549 186.244 6.21942 145.12
1176.47

24
2352.9412 186.244 5.87168 140.92
3725.49 42.2222 7450.9804 186.244 5.61539 237.09
960.784 8.90909 1921.5686 186.244 5.41432 48.237
3627.45 23.125 7254.902 186.244 5.24994 121.4
5392.16
27.5
10784.314 186.244 5.11159 140.57

o L = 6 (l/p)
Pc.ư
686.275
843.137


70
28.6667

Pc.ư/Z
1372.549
1686.2745

Rec.ư

fck

fc.ư

0.1220843
0.1831264


Pck
9.803922
29.41176

223.492
223.492

6.74478
6.21942

472.13
178.29

0.2441686
0.3052107

49.01961
88.23529

1127.45
1078.43

23
12.2222

2254.902
2156.8627

223.492

223.492

5.87168
5.61539

135.05
68.633

0.3662529
0.427295

107.8431
156.8627

2843.14
3921.57

26.3636
25

5686.2745
7843.1373

223.492
223.492

5.41432
5.24994

142.74

131.25

0.4883371

196.0784

3627.45

18.5

7254.902

223.492

5.11159

94.564

G, kg/m2.s

Trúc Vy – 61302758

Nhóm 05 – tổ 01


Trường Đại học Tôn Đức Thắng

Khoa Khoa học ứng dụng
Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị


B. Trình bày cách tính toán ở cột ướt.



Tìm hệ số  :
Dựa vào mối quan hệ giữa độ giảm áp của cột ướt và cột khô:

∆𝑃𝑐ư = 𝜎∆𝑃𝑐𝑘
∆𝑝𝑐ư
𝜎 =
∆𝑝𝑐𝑘


Tìm fcư
Áp dụng công thức :

𝑓𝑐ư = 𝜎𝑓𝑐𝑘


Tìm chuẩn số Reynolds của cột ướt.

𝑅𝑒𝑐ư =

4𝐺𝐿
𝑎𝜇𝐿

3. Các trị số kết quả khi cột lụt
*các điểm in đậm, nghiên trên bảng kết quả thô là những điểm ngập lụt.

G*, kg/m2.s

0.3052107
0.3662529
0.427295
0.427295
0.4883371
0.4883371

L, kg/m2.s
13.04285
15.65141
13.04285
15.65141
13.04285
15.65141

L/G*
42.7339
42.7339
30.5242
36.6291
26.7087
32.0504

v, m/s
0.26198
0.31438
0.36678
0.36678
0.41917
0.41917


fck
5.6153917
5.4143186
5.2499413
5.2499413
5.1115905
5.1115905

П1
0.02671
0.03708
0.04894
0.04894
0.06224
0.06224

П2
1.46174
1.46174
1.0441
1.25292
0.91359
1.09631

lgП1
-1.5734
-1.4308
-1.3103
-1.3103

-1.2059
-1.2059

lgП2
0.16487
0.16487
0.01874
0.09792
-0.0392
0.03993

Trình bày cách tính toán:
 Tìm ν (m/s)

𝑣=


𝑉𝑘
𝐹∗1000∗60

với Vk là lưu lượng khí theo lit/phut

Tính П1, П2
Áp dụng các công thức sau đây:
𝑓𝑐𝑘 𝑎 𝜈2 𝜌𝐺

П1 = (
П2 =

Trúc Vy – 61302758


𝜀3

)

2𝑔 𝜌𝐿

2
𝜇𝑡đ
với g = 9.81 m/s2

𝐿 𝜌𝐺
√
𝐺 𝜌𝐿

Nhóm 05 – tổ 01


Trường Đại học Tôn Đức Thắng

Khoa Khoa học ứng dụng
Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị

4. Các hệ thức thực nghiệm
-

Các hệ thức sau đây được suy ra bằng cách vẽ các đồ thị tương ứng với sự phụ
thuộc của các đại lượng.
Mối liên hệ


L

Kết quả thực nghiệm

Sự phụ thuộc của lgPck/Z
vào lgG

0

y = 2.1255x + 3.2861

2

Y1 = -0.2928x2 + 0.616x + 3.3989

3

y2 = 3.1689x2 + 4.8666x + 4.739

Sự phụ thuộc của lgPcư/Z 4
vào lgG

Sự phụ thuộc fck theo
Reynolds
Sự phụ thuộc fc.ư theo
Reynolds

Sự phụ thuộc  dưới điểm
gia trọng


Y3 = 2.582x2 + 4.2567x + 4.7445

5

Y4 = 1.2793x2 + 3.1115x + 4.7981

6

Y5 = 2.2671x2 + 4.1171x + 5.0088

0

y = -1.175ln(x) + 11.788

2

Y1 = 0.3333x + 10.667

3
4
5

No results.
Y3 = 0.1667x + 64
Y4 = -x + 256

6

y5 = 0


G=40 (l/p)

y = 4.3319x + 2.2

G=60(l/p)

y = 1.7381x + 0.93

5. Đồ thị


LogPck/Z theo G
3

lg(Pck/Z)

y = 2.1255x + 3.2861
R² = 0.9919

2.5

2

1.5

1
-1

-0.8


-0.6

-0.4

-0.2

lgG
Trúc Vy – 61302758

Nhóm 05 – tổ 01


Trường Đại học Tôn Đức Thắng

Khoa Khoa học ứng dụng
Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị



LogPc.ư/Z theo G và theo L

4.1
3.9

lg(Pc.u/Z)

3.7
3.5

L1


3.3

L2
L3

3.1

L4

2.9

L5

2.7
2.5
-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

lgG

y5= 2.2671x2 + 4.1171x + 5.0088
R² = 0.911


4.1

3.9
y3= 2.582x2 + 4.2567x + 4.7445
3.7
R² = 0.8787

y4 = 1.2793x2 + 3.1115x + 4.7981
R² = 0.7031

lg(Pc.ư/Z)

3.5
y2 = 3.1689x2 + 4.8666x + 4.739
R² = 0.9412
3.3

3.1

2.9
y1=0.2928x2 + 0.616x + 3.3989
R² = 0.9887

2.7

2.5
-1

-0.8


-0.6

-0.4

-0.2

0

lgG

Trúc Vy – 61302758

Nhóm 05 – tổ 01


Trường Đại học Tôn Đức Thắng

Khoa Khoa học ứng dụng
Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị



Log fck theo Reynolds.

Hoặc fck theo Reck
7
6.8
6.6


y = -1.175ln(x) + 11.788
R² = 0.9983

6.4

fck

6.2
6
5.8
5.6
5.4
5.2
5

50

Trúc Vy – 61302758

100

150

200
Reck

250

300


350

Nhóm 05 – tổ 01


Trường Đại học Tôn Đức Thắng

Khoa Khoa học ứng dụng
Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị

 Log fcư theo Recư

3
y4 = -0.0156x + 6
R² = -2E-14

2.8
2.6

L1
L2

2.2

L3

lg(fc.ư)

2.4


L4

2

L5

1.8

Linear (L1)

y5 = 0
R² = 0

1.6

Linear (L2)
Linear (L3)

1.4

y3 = 0.0078x + 0.6667
R² = -1E-14

1.2

Linear (L4)
Linear (L5)

y1 = 1
R² = 0


1
50

100

150
Rec.ư

200

250

Hoặc fcư theo Recư
500
y3 = 0.1667x + 64
R² = -4E-17

450

y4 = -x + 256
R² = -5E-16

400

L1

350

L2

L3

fc.ư

300

L4

250

L5

y1 = 0.3333x + 10.667
R² = -3E-16

200

Linear (L1)

150

Linear (L2)

100

Linear (L3)

50

Linear (L4)


y5 = 0
R² = 0

0
0

50

100

150

200

Linear (L5)
250

Rec.ư

Trúc Vy – 61302758

Nhóm 05 – tổ 01


Trường Đại học Tôn Đức Thắng

Khoa Khoa học ứng dụng
Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị


 log theo L ( tại vài vị trí của G dưới điểm gia trọng )
80
70

y = 4.3319x + 2.2
R² = 0.9422

60

L

50

G1,kg/s.m2

40

y = 1.7381x + 0.93
R² = 0.9897

30

G2,kg/s.m2
Linear (G1,kg/s.m2)

20

Linear (G2,kg/s.m2)

10

0
4

9

14

log
 Giản đồ lụt của cột logП1 theo logП2

-1.1
-0.1

0
-1.2

0.1

0.2

y = -8.155x2 - 0.3015x - 1.2253
R² = 0.8112

-1.3

lgπ1

điểm ngập lụt

-1.4


-1.5

-1.6

-1.7

Trúc Vy – 61302758

lgπ2

Nhóm 05 – tổ 01


Trường Đại học Tôn Đức Thắng

Khoa Khoa học ứng dụng
Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị

PHẦN IV : NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ VẢ BÀN LUẬN KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

1. Ảnh hưởng của G lên độ giảm áp của cột khô và cột ướt


Đối với cột khô : Ta thấy từ đồ thị LogPck/Z theo G, khi suất lượng G tăng lên
thì độ giảm áp trên một đơn vị độ cao của cột chêm Pck/Z cũng tăng theo. Với
đường thẳng tuyến tính và hệ số R gần như chính xác thì những điểm trên đồ
thị hình thành gần như một đường thẳng. Từ đó ta thấy, khi G tăng thì độ giảm
áp tăng theo và 2 đại lượng đó có quan hệ tuyến tính với nhau.




Đối với cột ướt : tương tự như đồ thị đối với cột khô, ở cột ướt khi G tăng thì
độ giảm áp cũng tăng theo nhưng mối quan hệ giữa chúng không còn là mối
quan hệ tuyến tính nữa. Để biết được điều đó ta áp dụng vào việc vẽ đường
tương đối với các điểm, với đường thẳng tuyến tính (linear) thì khả năng sai số
lớn hơn so với đường cong đa thức (polynomial – ở đây là đa thức bậc 2) rất
nhiều (khả năng sai số ta dựa vào R, R càng tiến tới 1 thì càng chính xác).
 Đường thẳng nối các điểm trên đồ thị hình thành một đường gãy khúc
do vậy khi G tăng thì độ giảm áp cũng tăng theo từng giai đoạn rõ rệt. Tuy
vậy, có những đường đang tăng theo độ giảm áp lại giảm đột ngột rồi lại
tăng lên rất cao là do thao tác thí nghiệm không chính xác, hoặc không điều
chỉnh được mức chất lỏng ở đáy cột ổn định để đo do vậy xảy ra sai số.
 Xét đồ thị LogPc.ư/Z theo G và theo L ta thấy khi lưu lượng lỏng L
tăng lên thì độ giảm áp cũng tăng theo. Ở những điểm độ giảm áp tăng đột
ngột rất lớn ta xác định vùng ngập lụt (sau điểm gia trọng). Tháp chêm hoạt
động ở chế độ tốt nhất đó là hoạt động trong vùng ngập lụt nhưng đoạn
thẳng ngập lụt rất dốc, khó mà có thể thực hiện được trong thực tế do chênh
lệch vận tốc khí rất nhỏ, chất lỏng dễ bị cuốn ngược trở ra theo dòng khí.

2. Mục đích và cách sử dụng giản đồ f theo Reynolds.
 Mục đích : Giản đồ f theo Re được lập nhằm để biểu diễn sự phụ thuộc của
trở lực và lưu lượng của dòng lưu chất. Nếu lưu lượng của dòng lưu chất càng
lớn thì hệ số ma sát càng lớn. Việc ta lập đồ thị nhằm xác định được lưu
lượng hợp lý để vận hành cột, nhằm giảm trở lực đến tối thiểu nhất thì khi
đó hiệu suất mới đạt tối ưu.
o Mặt khác, ở bài thí nghiệm này, đúng theo cơ sở lý thuyết khi lưu
lượng tăng thì hệ số ma sát sẽ giảm dần, nhưng do ảnh hưởng của sai
số ( sai số ngẫu nhiên, sai số do thao tác thí nghiệm,…) nên có những
kết quả f đang giảm bỗng nhiên tăng rồi lại giảm. Do vậy ở đồ thị fc.ư

theo G và L ,ở L=3 l/p, ta không có được hệ thức thực nghiệm hoặc vẽ
được đường tuyến tính quan hệ là do hệ số ma sát tăng giảm luân
phiên, trên đồ thị ta nhìn thấy là những đường thẳng như dạng tuyến
Trúc Vy – 61302758

Nhóm 05 – tổ 01


Trường Đại học Tôn Đức Thắng

Khoa Khoa học ứng dụng
Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị

tính nhưng thực sự không phải vậy. Chế độ máy tính là nối các điểm
theo lập trình, nhưng thực tế ta không thể vẽ được. Hoặc giả ta nhìn
vào R của các suất lượng lỏng khác nhau, ta thấy sai số rất lớn nên
những đường đó tạm có thể chấp nhận nó có quan hệ tuyến tính.
 Sử dụng giản đồ f theo Reynolds.
o Nếu ta tính toán được một giá trị nào trong hai giá trị (f, Re) thì ta có
thể dùng đồ thị mà suy ra giá trị còn lại.
o Cách xác định như sau: từ một giá trị đã biết kẻ một đường thẳng theo
phương ngang hoặc theo phương đứng song song với trục hoành hoặc
trục tung, đường thẳng đó sẽ 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.

3. Sự liên hệ giữa các đối tượng khảo sát có theo như dự đoán
không? Nếu không giải thích lý do.
-


Sự liên hệ giữa các đối tượng khảo sát có thể gần đúng như dự đoán.


Log(Pck/Z) – logG : phụ thuộc gần như tuyến tính với nhau theo 1
đường thẳng. Dựa vào hình 1 ở phần cơ sở lý thuyết ta thấy đường
thảng L = 0 là một đường thẳng tuyến tính.



Log(Pc.ư/Z) – logG : Với L = 2 (l/p) ta thấy độ giảm áp tăng gần
như theo tuyến tính nhưng ở các giá trị suất lượng lỏng càng tăng của
L (3, 4, 5, 6 l/p) thì độ giảm áp hình thành như những đường gãy
khúc. So sánh với đồ thị hình 1 ở phần cơ sở lý thuyết thì ta thấy
những đường thẳng trên đồ thị thực nghiệm tương đối giống.



Log - L : xét đồ thị thực nghiệm ở trên ta thấy R sai số không quá
nhiều do vậy có thể xem như log và L có quan hệ tuyến tính với nhau
như cơ sở lý thuyết ở công thức : logσ = L (xem như  là một hằng
số - tra bảng).



Giản đồ ngập lụt thực nghiệm là một đường cong đa thức bậc 2
như hình vẽ trong cơ sở lý thuyết hoặc ta có thể tham khảo H5.32:
“Điểm lụt của tháp chêm theo quan hệ giữa П1 , П2. “ trang 133 sách
truyền khối tập 3 của Thầy Vũ Bá Minh. Do vậy giữa thực nghiệm và
lý thuyết gần giống nhau.


Trúc Vy – 61302758

Nhóm 05 – tổ 01


Trường Đại học Tôn Đức Thắng

Khoa Khoa học ứng dụng
Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị

4. Những nguyên nhân gây ra sai số thí nghiệm?
o Nguyên nhân làm ảnh hưởng nhiều nhất là: mức chất lỏng
ở dưới đáy cột chêm duy trì không ổn định dẫn đến độ giảm áp
chênh lệch rất nhiều.
o Do người đọc số liệu trên áp kế U
o Do lưu lượng khí và lưu lượng lỏng chuyển động không đều
trong cột chêm (sai số hệ thống do bơm quạt làm việc không ổn
định).
o Do những khoảng ngập lụt quá nhiều, tắt hệ thống, khởi động
lại và đo thì số liệu không còn tăng đều như ban đầu.

Trúc Vy – 61302758

Nhóm 05 – tổ 01


Trường Đại học Tôn Đức Thắng

Khoa Khoa học ứng dụng
Phòng thí nghiệm Quá trình và thiết bị


PHẦN V: Những tài liệu đã tham khảo.
1) Sách “Các quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm”- tập 1 và tập
4 của GS. TSKH. NGUYỄN BIN.
2) Bảng tra cứu của sách “Cơ sở truyền nhiệt” của tác giả Hoàng Đình Tín.
3) Sách “Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học và thực phẩm: TRUYỀN KHỐI” –tập 3
của tác giả Võ Văn Bang, Vũ Bá Minh.
4) Giáo trình “Thí nghiệm quá trình và thiết bị công nghệ” thuộc trường đại học Tôn
Đức Thắng.
5) Slide bài giảng của thầy Trần Văn Ngũ và thầy Lê Đức Trung (Cơ Nhiệt).

Trúc Vy – 61302758

Nhóm 05 – tổ 01