1


I.
TRÍCH YẾU
1. Mục đích thí nghiệm

Khảo sát đặc tính động lực lưu chất và khả năng hoạt động của cột chêm bằng cách xác
định
-

Ảnh hưởng của vận tốc dòng khí và lỏng lên tổn thất áp suất (độ giảm áp) khi đi qua
cột.
f ck

-

Sự biến đổi hệ số ma sát cột khô

theo chuẩn số Reynolds (Re) của dòng khí và

-

suy ra các hệ thức thực nghiệm.
σ
Sự biến đổi của thừa số
liên hệ giữa độ giảm áp của dòng khí qua cột khô và qua
cột ướt theo vận tốc dòng lỏng.

- Giản đồ giới hạn khả năng hoạt động của cột (giản đồ ngập lụt và gia trọng)
2. Phương pháp thí nghiệm

- Cho các dòng khí với các giá trị lưu lượng khác nhau qua cột chứa các vật liệu chêm

bằng sứ. Thí nghiệm thực hiện ở điều kiện không có dòng lỏng dùng để đo độ giảm áp
-

cột khô.
Đo độ giảm áp cột ướt thì thực hiện tương tự, chỉ thay đổi lưu lượng dòng lỏng, dừng

thí nghiệm khi phát hiện điểm lụt.
3. Kết quả thí nghiệm
Bảng 1: Kết quả thí nghiệm cột chêm

10
20
30
40
50
60
70
80
90
100

L=0
∆Pck

L=0,2
∆P

L=0,4


L=0,6

L=0,8

L=1,0

L=1,2

L=1,4

∆P

∆P

∆P

∆P

∆P

∆P

2
6
11
17
23
33
43

56
70
84

2
7
13
20
30
43
60
77
97
148

2
7
15
25
45
68
99
118
167

3
9
17
28
45

74
108
157

3
8
18
30
65
114
165

3
11
22
48
88
170

3
11
23
67
118

4
18
39
121


II.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1. Độ giảm áp của dòng khí

∆Pck

-

Độ giảm áp

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 ũng tăng theo. Sự
gia tăng này theo luỹ thừa từ 1,8 đến 2,0 của vận tốc dòng khí.
2


∆Pck = α G n
(1)
n = 1,8 ÷ 2, 0
Với
-

Khi có dòng 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 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
∆Pc

hỗ tương giữa dòng lỏng và dòng khí rất lớn,

-

tăng nhanh chóng không theo

phương trình (1) nữa. Dòng lỏng lúc này chảy xuống cũng khó khan, cột ở điểm lụt.
 ∆P 
log  c ÷
 Z 
Đường biểu diễn
(độ giảm áp suất của dòng khí qua một đơn vị chiều cao
của phần chêm trong cột) dự kiến trình bày như trên hình dưới đây.

 ∆P 
log  c ÷
 Z 

log G

∆Pc
Hình 1: Ảnh hưởng của G và L đối với độ giảm áp của cột

f ck

Re c

2. Hệ số ma sát
theo
khi cột khô

- Chilton và Colburn đề nghị một hệ thức liên hệ giữa độ giảm áp của dòng khí qua cột

chêm khô với vận tốc khối lượng của dòng khí qua cột.
3


∆Pck = 2 f ck

G2Z
γ h ×γ w , N / m 2
ρ g Dh
(2)

Trong đó:

Z:

chiều cao phần chêm,

m

kg / s ×m 2

G:

vận tốc khối lượng dòng khí dưa trên một đơn vị tiết diện cột,

Dh :
kích thước đặc trưng của vật chêm,


ρg :

m

kg / m3
khối lượng riêng của pha khí,

γh :
hệ số hiệu chỉnh dùng cho vật chêm rỗng

γw :
hệ số hiệu chỉnh ảnh hưởng của thành cột lên độ xốp của cột chêm
-

Sherwood tổng hợp kết quả của một số nghiên cứu và đưa ra trị số sau cho vòng sứ
Raschig:

γ h = 0,35
γw =1
-

Tuy nhiên, Zhavoronkov đề nghị một hệ thức khác chính xác hơn vì đã đưa được trị
số độ xốp của cọt chêm vào hệ thức
2 f G2Z
∆Pck = 3ck
, N / m2
ε ρG De
(3)

Với


ε:

độ xốp của vật chêm

De =
a:

4ε
a

: đường kính tương đương của vật chêm,

diện tích bề mặt riêng của vật chêm,

m 2 / m3

f ck
-

Hệ số ma sát

m

Rec
là hàm số theo chuẩn số vô thứ nguyên

Re c
, với


được tính theo

công thức sau:
Re c =

GDe 4G
=
εµ
aµ
(4)

4


kg / ( m ×s )

µ:
độ nhớt của dòng khí,
-

Zhavoronkov đã xác định được dòng khí chuyển từ chế độ chảy tầng sang chế độ chảy
Re c = 50
rối ứng với trị số

50 < Rec < 7000
. Trong vùng chảy rối,

với cột chêm ngẫu

nhiên. Ta được:

f ck =
-

3,8
Re 0,2
c

(5)
Tuy nhiên, các hệ thức tổng quát trên không đựợc chính xác lắm vì không xem xét
được toàn bộ ảnh hưởng của hình dạng vật chêm.
∆Pcu

3. Độ giảm áp
-

khi cột ướt
∆Pck

Sự liên hệ giữa độ giảm áp cột khô
∆Pcu = σ∆Pck

∆Pcu
và cột ướt

có thể biểu diễn như sau
(6)

-

Do đó có thể dự kiến


f cu = σ f ck
(7)

Với
-

kg / ( m 2 ×s )

σ:

hệ số phụ thuộc vào mức độ xối tưới của dòng lỏng L,
σ
Leva đề nghị ảnh hưởng của L lên
như sau
σ = 10ΩL
log σ = ΩL

-

Hay
σ
Giá trị
tuỳ thuộc vào loại, kích thước, cách thức sắp xép vật chêm (xếp ngẫu nhiên
hay theo thứ tự) và độ lớn của lưu lượng lỏng L. Thí dụ với vật chêm là vòng sứ
0,39 ÷ 11,7 ( kg / m 2 ×s )

ε = 0,586
Raschig 12,7mm, chêm ngẫ nhiên, độ xốp


; giá trị L

và cột hoạt động trong vùng dưới điểm gia trọng.
Ω = 0, 084
∆Pcu
∆Pck
-

Một số tài liệu còn biểu diễn sự phụ thuộc giữa tỉ số

với hệ số xối tưới như sau
5


A = 33

1, 75  GL  q

÷
Re L  F ρ L  2 gε 2

A < 0,3
-

Khi

cho vật chêm bằng sứ có
∆Pcu
1
=

∆Pck ( 1 − A ) 3

d < 30 mm

, ta có

(10)
4G
Re L =
Fa µ L
(11)
4. Điểm lụt của cột chêm
- Khi cột chêm bị ngập lụt, chất lỏng chiếm toàn bộ khoảng trống trong phần chêm, các

dòng chảy bị xáo trộn mãnh liệt, hiện tượng này rất bất lợi cho sự hoạt động của cột
GL*

GL
chêm. Gọi giá trị của

tương ứng với trạng thái này là

Hình 2: Giản đồ lụt của cột chêm
-

Zhavoronkov kết luận rằng trạng thái ngập lụt xảy ra khi nhóm số sau có sự liên hệ
nhất định với nhau cho mỗi cột.
2
 f ×a  v ρ
Π1 =  ck 3 ÷ × G ×µtd0,2

 ε  2g ρL
Π2 =

L
G

ρG
ρL

Và
f ck :
Với

hệ số ma sát cột khô
v:

vận tốc dài của dòng khí ngay trước khi vào cột,

m/s

6


µtd =

µtd :
độ nhớt tương đối của chốt lỏng so với nước.

µl
µ H 2O

, nếu chất lỏng

µtd = 1
là nước thì
-

.

Π1 , Π 2

Do đó sự liên hệ giữa

log Π1 − log Π 2
trên giản đồ

sẽ xác định một giản đồ lụt

của cột chêm, phần giới hạn hoạt động của cột chêm ở dưới đường này.
III.
THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
1. Thiết bị thí nghiệm
a. Sơ đồ thiết bị

Thiết bị gồm có
Cột thuỷ tinh, bên trong là các vòng sứ Raschig xếp chêm ngẫu nhiên
Hế thống cấp khí gồm có
BK
• Bơm (quạt) thổi khí
• Ống dẫn khí
• Áp kế sai biệt chữ U

FK
• Lưu lượng kế khí
có độ chi từ 8 đến 100%
- Hệ thống cấp nước gồm có
• Thùng chứa nước bằng nhựa N
BL
• Bơm chất lỏng
F1
• Lưu lượng kế lỏng
có độ chia từ 0,2 đến 3,5 gallon/ph
b. Các số liệu liên quan đến cột chêm
- Cột thuỷ tinh
d = 0, 09m
• Đường kính
H = 0,805m
• Chiều cao
Z = 0, 42m
• Chiều cao phần chêm
- Vật chêm xếp ngẫu nhiên, vòng Raschig đường kính 12,7 mm, bề mặt riêng
-

a = 370 ÷ 380 ( m 2 / m3 )

ε = 0,586
, độ xốp

D = 0,09m

- Đường kính ống thép ở đáy cột
c. Các thông số khác của thiết bị

- Các thông số trong sơ đồ thiết bị

V = 0, 286 m3 / ph

FK :
•

Lưu lượng kế khí,
7


GL = 5,805 l / ph

FL :
•

Lưu lượng kế lỏng,
BK
1, 0 Hp
•
: Quạt có công suất
BL :
0,5 Hp
•
Bơm có công suất
2. Phương pháp thí nghiệm
- Khoá tất cả các van lỏng (từ 1 đến 4)
- Mở van 5 và khoá van 6
- Cho quạt chạy trong 5 phút để thổi hết ẩm trong cột. Tắt quạt.
- Mở van 1 và 2. Sau đó cho bơm chạy

- Mở van 3 và từ từ khoá van 1 để chỉnh mức chất lỏng ở đáy cột ngang bằng với ống
•

định mức g. Tắt bơm và khoá van 3.
Đo độ giảm áp của cột khô
Khoá tất cả các van lỏng lại. Mở van 6 còn van 5 vẫn đóng. Cho quạt chạy rồi từ từ
mở van 5 để chỉnh lưu lượng khí vào cột.

•

Ứng với mỗi giá trị lưu lượng đã chọn ta đọc

-

xong tắt quạt, nghỉ 5 phút.
Đo độ gimr áp khi cột ướt

•
•

∆Pck

mmH 2O
trên áp kế U theo

. Đo

( 15 ÷ 20 ) %

Mở quạt và điều chỉnh lưu lượng khí qua cột khoảng

VL
Mở van 1 và cho bơm chạy. Dùng van
tại lưu lượng kế để chỉnh lưu lượng lỏng
VL
(lưu lượng kế lỏng có vạch chia 0,2; 0,4;…; 3,5). Nếu

•

đã mở tối đa mà phao vẫn

không lên thì dùng van 1 để tăng lượng lỏng.
Ứng với lưu lượng lỏng đã chọn cố định, ta chỉnh lưu lượng khí và đọc độ giảm áp
∆Pcu

∆Pck
giống như

trước đó. Chú ý là tăng lượng khí đến điểm lụt thì thô

Chú ý:
-

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 4. Nếu cần, tăng cường van 2 để

-

IV.

nước trong cột thoát về bình chứa (van 2 dùng để xả nhanh khi giảm lưu lượng khí).

BL
BK
Khi tắt máy phải tắt bơm lỏng
trước, mở tối đa van 4 sau đó tắt quạt
.
Nếu sơ suất để nước tràn vào ống dẫn khí thì mở van xả nước ở phía bảng.
KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

8


Bảng 2: Kết quả tính toán cho cột khô

G ( %)

G

∆Pck

∆Pck

∆Pck / Z

( N / m)

f ck

Reck

log G


46,71
140,14
256,93
397,07
537,21
770,79
1004,36
1308,00
1635,00
1962,00

7,6750
5,7562
4,6902
4,0773
3,5305
3,5177
3,3676
3,3578
3,3163
3,2235

47,390
94,781
142,171
189,561
236,951
284,342
331,732

379,122
426,512
473,903

-1,065
-0,764
-0,588
-0,463
-0,366
-0,287
-0,220
-0,162
-0,111
-0,065

( kg / m ×s ) ( mmH O ) ( N / m )
2

2

2

10
20
30
40
50
60
70
80

90
100

0,0860
0,1721
0,2581
0,3441
0,4302
0,5162
0,6022
0,6883
0,7743
0,8603

2
6
11
17
23
33
43
56
70
84

19,62
58,86
107,91
166,77
225,63

323,73
421,83
549,36
686,70
824,04

log

∆Pck
Z

1,669
2,147
2,410
2,599
2,730
2,887
3,002
3,117
3,214
3,293

log G

log
Hình 3: Đồ thị

∆Pck
Z


log G
theo

log

∆Pck
Z

9


L = 0, 2
Bảng 3: Kết quả tính toán cho cột ướt tại

G ( %)

G

∆Pcu

∆Pcu

∆Pcu / Z

f cu

Recu

( kg / m ×s )


7,6750
6,7156
5,5430
4,7968
4,6050
4,5837
4,6990
4,6170
4,5955
5,6795

108,372
108,372
108,372
108,372
108,372
108,372
108,372
108,372
108,372
108,372

1,0000
1,1667
1,1818
1,1765
1,3043
1,3030
1,3953
1,3750

1,3857
1,7619

( kg / m ×s ) ( mmH O ) ( N / m ) ( N / m )
2

2

2

10
20
30
40
50
60
70
80
90
100

0,0860
0,1721
0,2581
0,3441
0,4302
0,5162
0,6022
0,6883
0,7743

0,8603

2
7
13
20
30
43
60
77
97
148

19,62
68,67
127,53
196,20
294,30
421,83
588,60
755,37
951,57
1451,88

log
Hình 4: Đồ thị

46,71
163,50
303,64

467,14
700,71
1004,36
1401,43
1798,50
2265,64
3456,86

∆Pcu
Z

σ

2

G
theo

10


L = 0, 4
Bảng 4: Kết quả tính toán cho cột ướt tại

G ( %)

G

∆Pcu


∆Pcu

∆Pcu / Z

f cu

( kg / m ×s ) ( mmH O ) ( N / m ) ( N / m )
2

2

Recu

2

10

0,0860

2

19,62

46,71

7,675

20

0,1721


7

68,67

163,50

6,716

30

0,2581

15

147,15

350,36

6,396

40

0,3441

25

245,25

583,93


5,996

50

0,4302

45

441,45

60

0,5162

68

667,08

70

0,6022

99

971,19

80

0,6883


118

90

0,7743

167

-

Ở giá trị

G = 90%

1157,5
8
1638,2
7

1051,0
7
1588,2
9
2312,3
6
2756,1
4
3900,6
4


216,74
4
216,74
4
216,74
4
216,74
4
216,74
4
216,74
4
216,74
4
216,74
4
216,74
4

6,907
7,249
7,753
7,075
7,912

σ

( kg / m ×s )
2


1,0000
1,1667
1,3636
1,4706
1,9565
2,0606
2,3023
2,1071
2,3857

bắt đầu xảy ra hiện tượng lụt

log
Hình 5: Đồ thị

∆Pcu
Z

G
theo

11


L = 0, 6
Bảng 5: Tính toán cho cột ướt tại

G ( %)


G

∆Pcu

∆Pcu

∆Pcu / Z

f cu

( kg / m ×s ) ( mmH O ) ( N / m ) ( N / m )
2

2

Recu

2

10

0,0860

3

29,43

70,07

11,512


20

0,1721

9

88,29

210,21

8,634

30

0,2581

17

166,77

397,07

7,249

40

0,3441

28


274,68

654,00

6,716

50

0,4302

45

441,45

60

0,5162

74

725,94

70

0,6022

108

80


0,6883

157

-

Ở giá trị

G = 80%

1059,4
8
1540,1
7

1051,0
7
1728,4
3
2522,5
7
3667,0
7

325,11
5
325,11
5
325,11

5
325,11
5
325,11
5
325,11
5
325,11
5
325,11
5

6,907
7,888
8,458
9,414

σ

( kg / m ×s )
2

1,5000
1,5000
1,5455
1,6471
1,9565
2,2424
2,5116
2,8036


bắt đầu xảy ra hiện tượng lụt

log
Hình 6: Đồ thị

∆Pcu
Z

G
theo

12


L = 0,8
Bảng 6: Tính toán cho cột ướt tại

G ( %)

G

∆Pcu

∆Pcu

∆Pcu / Z

f cu


( kg / m ×s ) ( mmH O ) ( N / m ) ( N / m )
2

2

Recu

2

10

0,0860

3

29,43

70,07

11,512

20

0,1721

8

78,48

186,86


7,675

30

0,2581

18

176,58

420,43

7,675

40

0,3441

30

294,30

700,71

7,195

50

0,4302


65

637,65

60

0,5162

114

70

0,6022

165

-

Ở giá trị

G = 70%

1118,3
4
1618,6
5

1518,2
1

2662,7
1
3853,9
3

433,48
7
433,48
7
433,48
7
433,48
7
433,48
7
433,48
7
433,48
7

9,977
12,152
12,922

σ

( kg / m ×s )
2

1,5000

1,3333
1,6364
1,7647
2,8261
3,4545
3,8372

bắt đầu xảy ra hiện tượng lụt

log
Hình 7: Đồ thị

∆Pcu
Z

G
theo

13


L = 1, 0
Bảng 7: Kết quả tính toán cho cột ướt tại

G ( %)

G

∆Pcu


∆Pcu

∆Pcu / Z

f cu

( kg / m ×s ) ( mmH O ) ( N / m ) ( N / m )
2

2

Recu

2

10

0,0860

3

29,43

70,07

11,512

20

0,1721


11

107,91

256,93

10,553

30

0,2581

22

215,82

513,86

9,380

40

0,3441

48

470,88

50


0,4302

88

863,28

60

0,5162

170

1667,7
0

-

Ở giá trị

G = 60%

1121,1
4
2055,4
3
3970,7
1

11,512

13,508
18,121

541,85
9
541,85
9
541,85
9
541,85
9
541,85
9
541,85
9

σ

( kg / m ×s )
2

1,5000
1,8333
2,0000
2,8235
3,8261
5,1515

bắt đầu xảy ra hiện tượng lụt


log
Hình 8: Đồ thị

∆P
Z

G
theo

14


L = 1, 2
Bảng 8: Kết quả tính toán cho cột ướt tại

G ( %)

G

∆Pcu

∆Pcu

∆Pcu / Z

f cu

( kg / m ×s ) ( mmH O ) ( N / m ) ( N / m )
2


2

Recu

2

10

0,0860

3

29,43

70,07

11,512

20

0,1721

11

107,91

256,93

10,553


30

0,2581

23

225,63

537,21

9,807

40

0,3441

67

657,27

50

0,4302

118

1157,5
8

-


Ở giá trị

G = 50%

1564,9
3
2756,1
4

650,23
1
650,23
1
650,23
1
650,23
1
650,23
1

16,069
18,113

σ

( kg / m ×s )
2

1,5000

1,8333
2,0909
3,9412
5,1304

bắt đầu xảy ra hiện tượng lụt

log
Hình 9: Đồ thị

∆Pcu
Z

G
theo

15


L = 1, 4
Bảng 9: Kết quả tính toán cột khô tại

G ( %)

G

∆Pcu

∆Pcu


∆Pcu / Z

f cu

( kg / m ×s ) ( mmH O ) ( N / m ) ( N / m )
2

2

Recu

2

10

0,0860

4

39,24

93,43

7,675

20

0,1721

18


176,58

420,43

5,756

30

0,2581

39

382,59

910,93

4,690

40

0,3441

121

1187,0
1

2826,2
1


4,077

-

Ở giá trị

G = 40%

758,60
3
758,60
3
758,60
3
758,60
3

σ

( kg / m ×s )
2

2,0000
3,0000
3,5455
7,1176

bắt đầu xảy ra hiện tượng lụt


log

∆Pcu
Z

Hình 10: Đồ thị

G
theo

log

Pc
Z

Hình 11: Đồ thị so sánh

∆Pc
Z
Hình 12: Đồ thị,

G
theo

G
theo

16



Re c
: Đồ thị ảnh hưởng của

Hình 13

log f ck
lên

à

log σ
Hình 14: Sự phụ thuộc của

log f cu

vào

L

17


Bảng 10: Các trị số khi cột lụt

L

( ga / ph )

G * ( %)


L

G*

( kg / s ) ( kg / m

2

×s )

0,4

0,7743

0,0301

0,7743

0,6

0,6883

0,0452

0,6883

0,8

0,6022


0,0603

0,6022

1,0

0,5162

0,0753

0,5162

1,2

0,4302

0,0904

0,4302

1,4

0,3441

0,1054

0,3441

L
G*

0,038
9
0,065
7
0,100
0
0,145
9
0,210
1
0,306
4

v

( m / s)
0,6743
0,5994
0,5245
0,4496
0,3746
0,2997

Π1

Π2

0,167
7
0,134

1
0,103
0
0,079
0
0,055
1
0,040
7

0,001
3
0,002
2
0,003
4
0,005
0
0,007
1
0,010
4

log Π1

log Π 2

-0,7756

-2,8787


-0,8725

-2,6514

-0,9872

-2,4685

-1,1021

-2,3046

-1,2589

-2,1463

-1,3902

-1,9824

log Π 2
log Π1
Hình 15: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của

log Π 2
vào

log Π1
Hình 16: Giản đồ lụt của cột chêm

Bảng 11: Các kết quả hệ thức thực nghiệm

Mối liên hệ
Pck/Z theo G tại L = 0,0
Pcư/Z theo G tại L = 0.2
Pcư/Z theo G tại L = 0.4
Pcư/Z theo G tại L = 0.6
Pcư/Z theo G tại L = 0.8
Pcư/Z theo G tại L = 1,0
Pcư/Z theo G tại L = 1.2
Pcư/Z theo G tại L = 1.4

log f ck
log f ck
log f ck

Mối liên hệ
Reck L = 0, 0
theo
ở
Reck L = 0, 2
theo
ở
Reck L = 0, 4
theo
ở

Kết quả thực nghiệm
y = 2354,7x2 + 237,96x + 22,189
y = 5809,1x2 - 1553,6x + 240,58

y = 7561x2 - 1057,3x + 99,546
y = 11251x2 - 3020,3x + 333,26
y = 17694x2 - 4954,6x + 430,44
y = 27386x2 - 8022,4x + 672,69
y = 26597x2 - 5964,9x + 411,09
y = 53644x2 - 12977x + 875,89
Kết quả thực nghiệm
y = -0,3872x + 1,5131
y = -0,2042x + 1,1976
y = 0,0241x + 0,7927
y = -0,1184x + 1,1818
y = 0,0857x + 0,7945
y = 0,1968x + 0,661
y = 0,2716x + 0,5399
y = 0,3591x + 0,5511
18


log f ck

L = 0, 6

Reck
theo

log f ck

ở
L = 0,8


Reck
theo

log f ck

ở
L = 1, 0

Reck
theo

log f ck

ở
L = 1, 2

Reck
theo

log f ck

ở
L = 1, 4

Reck
theo

ở

Mối liên hệ

G = 10%
L
theo tại
log σ
G = 20%
L
theo tại
log σ
G = 30%
L
theo tại
log σ

V.

Kết quả thực nghiệm
y = 0,2253x + 0,0045
y = 0,2681x + 0,0214
y = 0,4198x - 0,0214

BÀN LUẬN

1. Dựa vào đồ thị và số liệu thực nghiệm 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.
Sau điểm gia trọng thì giá trị ∆P tăng lên rất nhanh, đột ngột. Đoạn thẳng ở trong
vùng này rất dốc nên ta rất khó vận hành cột chêm ở chế độ sủi bọt này mặc dù cột

chêm hoạt động tốt nhất ở chế độ đó.Thực tế khi tiến hành thí nghiệm khi tới điểm lụt
ta dừng thí nghiệm do đó trên đồ thị không có vùng sau điểm gia trọng.
2. Giản đồ f theo Re được lập để nhằm biểu diễn sự phụ thuộc của trở lực vào lưu lượng

của dòng lưu chất. Nếu lưu lượng dòng lưu chất càng lớn 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 1 trong hai giá trị Re hoặc f thì 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 đứng theo phương ngang
19


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.
3. Sự liên hệ giữa các đối tượng tương đối gần với với dự đoán. Cụ thể là các mối liên

hệ sau:
-

Log(∆Pck/Z) và logG là phụ thuộc tuyến tính với nhau theo đường thẳng giống như lý
thuyết đã nhận định.

-

∆Pcư/Z và G cũng gần như được chia thành hai vùng rõ rệt: vùng dưới điểm gia trọng
và vùng trên điểm gia trọng.


•

Vùng dưới điểm gia trọng thì ∆P tăng chậm và đều đặn 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 sẽ tiến đến điểm lụt của cột.

-

Logσ và L: hoàn toàn phụ thuộc tuyến tính với nhau nên được thể hiện thành một
đường thẳng trên đồ thị.

4. Tuy nhiên trong quá trình làm thí nghiệm cũng có nhiều sai số. Những nguyên nhân

dẫn đến sai số có thể là do:
•

Lưu lượng dòng lỏng không ổn định do bơm

•

Lưu lượng dòng khí không ổn định do quạt

•

Cột nước duy trì ở đáy cột không đảm bảo yêu cầu làm cho nước xâm nhập vào ống
đo độ chênh áp làm ảnh hưởng đến kết quả.


•

Sai số khi đọc và trong thao tác thí nghiệm.

•

Điều kiện thí nghiệm không như nhau ở các lần đo.

Chú ý:
Khi chỉnh xong lưu lượng dòng khí và dòng lỏng xong phải tiến hành đọc ngay kết quả.
Giữa quá trình thí nghiệm phải dừng khoảng 10 phút để làm nguội thiết bị, ổn định hệ thống
rồi mới tiếp tục vận hành thiết bị.
Nếu sơ suất để nước tràn vào ống dẫn khí thì mở van xả nước ở phía sau bảng.

VI.

PHỤ LỤC

1. Tính fck baèng coâng thöùc:
f ck

∆Pck .ε 2 .ρ K .D e
=
2.G 2 .Z
20


2. Tính fcư bằng công thức:
f cu = σ f ck

3. Tính Reck bằng công thức:

Rec =

GD e 4G
=
εµ
aµ

µ: độ nhớt của không khí lấy ở 350C.
4. Tính σ bằng công thức:
∆Pcu = σ∆Pck
5. Tính chuyển đổi lưu lượng:
•

Lưu lượng khí:
G (kg / s.m 2 ) =

G (%).ρ K .0,286
60.F

V = 0.286 m3/ph
ρK: khối lượng riêng của dòng khí lấy ở 450C.
Tra được các thông số của dòng khí:
ρK = 1.14 kg/m3
µ = 1911.10-8 kg/m.s
•

Lưu lượng lỏng:


L( kg / s.m 2 ) =

L.4,586 .ρ L
60.F

4.586 là hệ số quy đổi từ galon sang lít.
ρL: khối lượng riêng của lỏng lấy ở nhiệt độ 35oC

Với F: tiết diện của cột chêm, tính bằng công thức:
F=

π d 2 3,14 ×0, 092
=
=
4
4

0,0064 (m2)

6. Tính điểm lụt của cột chêm”

21


 f ck ⋅ a  v 2 ρ G 0.2
=
∏1  ε 3  2 g ⋅ ρ µ td
L
L


∏ =G
2

ρG
ρL

Với fck: hệ số ma sát cột khô
v: vận tốc dài của dòng khí ngay trước khi vào cột, m/s
v = G/F

Trong đó G: lưu lượng dòng khí (m3/s)

μtd : độ nhớt tương đối của chất lỏng so với nước

µ td = µ l µ
nuoc

. Nếu chất lỏng là nườc thì

μtd = 1.
VII.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

-

[1] Tập thể CBGD bộ mơn Máy - Thiết bị, Thí nghiệm Q trình-Thiết bị, Đại học

-


Bách Khoa Tp.HCM.
[2] Giáo trình truyền khối ,GS.TSKH.Nguyễn Bin, Đại học Bách khoa Hà Nội

-

[3] Vũ Bá Minh, Truyền khối, Đại học Bách Khoa Tp.HCM.

22