Bài 1:

QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC

1.1. GIỚI THIỆU
-Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của dung dịch (chứa chất tan không bay hơi) bằng
cách tách một phần dung môi ở nhiệt độ sôi. Dung môi tách ra khỏi dung dịch bay lên gọi
là hơi thứ.
- Mục đích của quá trình cô đặc:
•
•
•

Làm tăng nồng độ chất hòa tan trong dung dịch
Tách chất rắn hòa tan ở dạng rắn (kết tinh)
Tách dung môi ở dạng nguyên chất (nước cất)

-Quá trình cô đặc được sử dụng rộng rãi trong thực tiễn công nghiệp sản xuất sản xuất
hóa chất, thực phẩm: Cô đặc đường trong nhà máy sản xuất đường, cô đặc xút trong các
nhà máy sản xuất phèn nhôm, cô đặc các dịch trích ly từ các nguyên vật liệu trong tự
nhiên như cà phê, hồi,…
1.2. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
-Vận hành được hệ thống thiết bị cô đặc gián đoạn, đo đạc các thông số của quá trình.
- Tính toán cân bằng vật chất, cân bằng năng lượng cho quá trình cô đặc gián đoạn.
- So sánh năng lượng cung cấp cho qua strinhf theo lý thuyết và thực tế
- Xác định năng suất và hiệu suất của quá trình cô đặc
- Xác định hệ số truyền nhiệt của thiết bị ngưng tụ.
1.3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.3.1. Nhiệt độ sôi của dung dịch
-Nhiệt độ sôi của dung dịch là thông số kỹ thuật rất quan trọng khi tính toán và

thiết kế thiết bị cô đặc.


- Phụ thuộc vào tính chất của dung môi và chất tan. Nhiệt độ sôi của dung dịch
luôn lớn hơn nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất ở cùng áp suất.
- Nhiệt độ sôi của dung dịch còn phụ thuộc vào độ sâu của dung dịch trong thiết
bị. Trên mặt thoáng nhiệt độ sôi thấp, càng xuống sâu thì nhiệt độ sôi càng tăng.
1.3.2. Cô đặc một nồi làm việc gián đoạn
Trong thực tế cô đặc 1 nồi thường ứng dụng khi năng suất nhỏ và nhiệt năng
không có giá trị kinh tế.
Có thể thực hiện theo hai phương pháp:
o

Dung dịch cho vào nồi một lần rồi bốc hơi, mức dung dịch trong thiết bị giảm dần
cho đến khi đạt nồng độ yêu cầu

o Dung dịch cho vào ở mức nhất định, cho bốc hơi đồng thời bổ sung dung dịch mới
liên tục vào để giữ mức chất lỏng không đổi đến khi nồng độ đạt yêu cầu, sau đó
tháo dung dịch ra làm sản phẩm và làm một mẻ mới.
1.3.3. Cân bằng vật chất và năng lượng
1.3.3.1. Nồng độ:
 Khối lượng của chất tan so với khối lượng dung dịch:

 Khối lượng của chất tan trong thể tích dung dịch:

-Mối liên hệ giữa hai nồng độ này như sau:

Với là khối lượng riêng của dung dịch (kg/m3)



1.3.3.2.Cân bằng vật chất:
-Phương trình cân bằng vật chất tổng quát:
Lượng chất vào + lượng chất phản ứng = lượng chất ra + lượng chất tích tụ.
Đối với quá trình cô đặc:
o
o

Không có lượng tích tụ
Không có phản ứng hóa học nên không có lượng phản ứng

phương trình cân bằng vật chất được viết lại:
Lượng chất vào = lượng chất ra


Đối với chất tan:
Khối lượng chất tan vào = khối lượng chất tan ra



Đối với hỗn hợp:

Khối lượng dung dịch ban đầu = khối lượng dung dịch còn lại + khối lượng hơi thứ

Trong đó:
Gđ: Khối lượng dung dịch ban đầu trong nồi đun (kg)
: Nồng độ ban đầu của chất tan trong nồi đun (kg/kg)
Gc: Khối lượng dung dịch còn lại trong nồi đun (kg)
: Nồng độ cuối cùng của chất tan trong nồi đun (kg/kg)
Gw: Khối lượng dung môi bay hơi (kg)



1.3.3.3.Cân bằng năng lượng:
-Phương trình cân bằng năng lượng tổng quát:
Năng lượng mang vào = năng lượng mang ra + năng lượng thất thoát
Để đơn giản trong tính toán, coi như không có mất mát năng lượng.


Đối với giai đoạn đun sôi dung dịch
Năng lượng do nồi đun cung cấp cho quá trình:

Năng lượng dung dịch nhận được:

phương trình cân bằng năng lượng trong TH này là ( bỏ qua tổn thất năng lượng
và nhiệt thất thoát):



Đối với giai đoạn bốc hơi dung môi
Năng lượng do nồi đun cung cấp cho quá trình:
Năng lượng nước nhận được để bốc hơi:

Cân bằng năng lượng tại thiết bị ngưng tụ:

Trong đó:
Qk1: Nhiệt lượng nồi đun cung cấp cho quá trình đun nóng (J)


Qk2: Nhiệt lượng nồi đun cấp cho quá trình hóa hơi dung môi (J)
Qng: Nhiệt lượng nước giải nhiệt nhận được ở thiết bị ngưng tụ (J)
P1: Công suất điện trở nồi đun sử dụng cho quá trình đun nóng (W)

P2: Công suất điện trở nồi đun sử dụng cho quá trình hóa hơi (W)
: Thời gian thực hiện quá trình đun sôi dung dịch (s)
: Thời gian thực hiện quá trình hóa hơi (s)
Q1: Nhiệt lượng dung dịch nhận được (J)
Q2: Nhiệt lượng nước nhận được để hóa hơi (J)
iw: Hàm nhiệt của hơi nước thoát ra trong quá trình ở áp suất thường
rw: Ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất thường (J/kg)
(Tsdd – Tđ): Chênh lệch giữa nhiệt độ sôi và nhiệt độ đầu của dd (oC)
(Tr –Tv): Chênh lệch củ nhiệt độ của nước ra và nước vào (oC)
VH2O: Lưu lượng nước vào thiết bị ngưng tụ (m3/s)
Khối lượng riêng của nước (kg/m3)
CH2O: Nhiệt dung riêng của nước (J/kg.K)
Cp: Nhiệt dung riêng của dung dịch (J/kg.K)
1.4. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM
1.4.1. Chuẩn bị thí nghiệm
1.4.1.1.

Kiểm tra các hệ thống phụ trợ

- Bật công tắc nguồn cấp cho tủ điện.
- Kích hoạt bộ điều khiển bằng cách chuyển công tắc tổng sang vị trí 1, công tắc đèn hiển
thị trắng sáng.


- Kích hoạt mô hình thí nghiệm bởi công tắc cấp nguồn cho các thiết bị phụ trợ,lúc này
đèn xanh sáng.
- Bộ hiển thị số được cấp điện.
- Mở van nguồn cung cấp nước giải nhiệt cho hệ thống.
- Kiểm tra ống nhựa mềm dẫn nước giải nhiệt đầu ra được đặt đúng nơi qui định.
- Mở van V9

- Kiểm tra áp suất của hệ thống đạt được 1 bar.
- Mở van V6 để lưu thông nước trong thiết bị ngưng tụ.
1.4.1.2.

Kiểm tra mô hình thiết bị

-Nồi đun và thiết bị kết tinh được tháo hết và sạch.
- Các van thoát được đóng: V2,V5, V8
- Thùng chứa dung dịch cô đặc phải rỗng và sạch.
- Các van V3 và V4 đóng.
1.4.1.3.

Chuẩn bị dung dịch

-Chuẩn bị 8 lít dung dịch CuSO4 loãng.
- Xác định nồng độ (g/l) của dung dịch.
- Xác định khối lượng riêng của dung dịch.
1.4.2. Tiến hành thí nghiệm
1.4.2.1.

Giai đoạn đun sôi dung dịch

-Cho dung dịch vào nồi đun khoảng 8 lít dung dịch
-Khóa van V1, VP1


- Kích hoạt bộ gia nhiệt, điều chỉnh công suất nhiệt lên 100%
- Chỉnh lưu lượng nước cho thiết bị ngưng tụ, với lưu lượng 100 l/p.
- Đo thời gian và quan sát dung dịch trong nồi đun từ lúc bắt đầu đun cho đến khi dung
dịch sôi, quan sát nhiệt độ đầu vào và đầu ra của nước giải nhiệt và ghi chú.

- Đo nhiệt độ của dung dịch trong nồi đun từ lúc bát đầu và khi dung dịch sôi.
1.4.2.2.

Giai đoạn bốc hơi dung môi

-Mở van VP1
- Giảm nhẹ công suất bộ gia nhiệt để giữ ổn định nhiệt độ hiệu số giữa T13 và T15 (đầu
vào, đầu ra chất tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ)
- Ghi nhận thời gian thực hiện quá trình từ lúc bắt đầu cho đến khi lượng nước ngưng tụ
được 2 lít thì dừng quá trình.
- Đo nhiệt độ đầu vào, đầu ra của nước giải nhiệt trong thiết bị ngưng tụ.
- Quan sát nhiệt độ của dung dịch trong nồi đun khi thực hiện quá trình và ghi chú.
- Đo nồng độ dung dịch khi kết thúc quá trình.
- Xác định khối lượng riêng của dung dịch sau quá trình cô đặc.
1.4.2.3.

Kết thúc thí nghiệm

-Tắt W1
- Khóa van VP1
- Đợi cho dung dịch trong nồi đun đạt nhiệt độ khoảng 30oC
- Khóa van nguồn nước giải nhiệt cấp cho thiết bị ngưng tụ
-Tháo hết dung bịch trong nồi đun qua V2
- Tháo dung môi (nước) trong bình chứa hơi thứ


1.5. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
Gi
ai
đo

ạn

Bắ
t
đầ
u
qu
á
trì
nh
Đ
un
sôi
du
ng
dị
ch
(H
=8
5
%)
Bố
c
hơ
i
du
ng
m
ôi
đế

n
kế

T
h
ời
gi
a
n
(
p
h
ú
t)
0

Cô
ng
su
ất
(
W
)

T
I
1
(

T

I
2
(

T
I
3
(

T
I
4
(

T
I
5
(

O

O

O

O

O

C

)

C
)

C
)

C
)

C
)

20
00
W

3
6

3
1
.
1

3
1

3

1
.
1

3
0

2
3
p
h
út
2
s

17
00
W

9
9
.
6

3
1
.
1

3

0

3
1
.
1

3
9

6
8
p
h
út
4
s

17
00
W

9
9
.
8

3
1
.

2

2
9
.
8

3
1
.
6

3
3


t
th
úc

 Khối lượng của 100ml dung dịch CuSO4 ban đầu: m1= 101.02(g)
 Khối lượng của 100ml dung dịch CuSO4 sau khi cô đặc: m2= 109.5(g)
 Độ hấp thu của dung dịch CuSO4 trước khi cô đặc (ở bước sóng 890nm):
A= 1.715 (Am)
 Độ hấp thu sau khi cô đặc: A= 2.451 (Am)
 Lưu lượng nước vào thiết bị ngưng tụ: VH2O = 100 (l/p)

1.6. XỬ LÝ SỐ LIỆU
1, Xác định khối lượng riêng của dung dịch:
*Giai đoạn trước khi cô đặc:


*Giai đoạn bốc hơi dung môi:

2, Xác định nồng độ của dung dịch:
 Dựa vào đường chuẩn xác định nồng độ dung dịch CuSO4 và độ hấp thu A, ta suy

ra được nồng độ CuSO4 (g/l):
-Độ hấp thu của dung dịch CuSO4 trước khi cô đặc là: A = 1.715 (Am)
 (g/l);  (kg/kg)
-Độ hấp thu của dung dịch CuSO4 sau khi cô đặc là: A = 2.451 (Am)
 (g/l);  (kg/kg)
3, Cân bằng vật chất:


Thể tích dung dịch CuSO4 cho vào nồi đun là 8 lít.
 Theo lý thuyết:

*Khối lượng dung dịch ban đầu trong nồi đun là:

Giai đoạn bốc hơi dung môi : thể tích dung dịch còn lại là V = 6 lit
*Khối lượng còn lại của dung dịch là:

*Khối lượng dung môi bay hơi là:


• Đối với chất tan:
 Theo thực nghiệm:

Ta có: 0.1778 <
Thể tích nước thu được là V = 2 (lit), ở nhiệt độ 330C, có = 994.63 (kg/m3)



= = 994.63 = 1.9893 (kg)
4, Cân bằng năng lượng:
• Giai đoạn đun sôi dung dịch:

*Năng lượng do nồi đun cung cấp cho quá trình:

Theo lý thuyết, bỏ qua tổn thất năng lượng và nhiệt thất thoát thông qua dòng nước giải
nhiệt thì
Theo thực nghiệm, năng lượng dung dịch nhận được là:


= 2116291.158 (J)
Với: 4117.38 (J/kg.K)
Nhận xét: Theo thực ngiệm thì năng lượng mà dung dịch nhận được nhỏ hơn năng lượng
mà nồi đun cung cấp cho quá trình, vì có sự tổn thất năng lượng và nhiệt thất thoát thông
qua dòng nước giải nhiệt.
•

Giai đoạn bốc hơi dung môi:

Năng lượng nồi đun cung cấp cho quá trình

Theo lý thuyết, bỏ qua tổn thất năng lượng thì
Theo thực nghiệm, năng lượng nước nhận được để bốc hơi là:

Trong đó: +Hàm nhiệt của hơi nước thoát ra ở áp suất thường, iw = 2560.4 (kJ/kg)
+Ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất thường, nhiệt độ 330C, rw = 2419 (kJ/kg)
(Tra trong bảng tra cứu quá trình cơ học- TN- TK)

Cân bằng năng lượng tại thiết bị ngưng tụ:

Nhận xét: Năng lượng mà nồi đun cung cấp cho quá trình lớn hơn năng lượng mà nước
nhận được để bốc hơi, do có năng lượng thất thoát.
5,Tính hệ số truyền nhiệt của thiết bị ngưng tụ:
K=
Trong đó: Qng: Nhiệt lượng nước giải nhiệt nhận được ở thiết bị ngưng tụ (J)
F: Diện tích bề mặt truyền nhiệt (m 2); F= 0.2 (m2).


= 79 0C


K = = = 5076.07

1.7. NHẬN XÉT VÀ BÀN LUẬN
Từ các thông số đo đạc được ta có thể tính được nồng độ đầu và nồng độ cuối của dung
dịch và từ đó tính ra khối lượng dung dịch ban đầu trong nồi đun bằng phương trình cân
bằng vật chất. Cũng từ đó ta có thể tính được các thông số như: nhiệt lượng cung cấp cho
quá trình đun nóng, nhiệt cung cấp cho quá trình bay hơi bằng phương trình cân bằng
năng lượng. Tuy nhiên, kết quả khi tính theo lý thuyết so với kết quả thực tế sẽ có sai số
do ta bỏ qua năng lượng thất thoát.
Mặt khác, nồng độ (kg/kg) không chuẩn do nhiệt độ phòng thí nghiệm không đúng 30˚C
do đó quá trình đo quang không chuẩn xác dẫn đến C (g/l) không chính xác và gây sai số
cho [C].
Quá trình cô đặc có sự chênh lệch khối lượng chất tan khi cô đặc giữa lý thuyết và thực
nghiệm. Qua đó ta thấy giữa thực nghiệm và lý thuyết ít nhiều có sự khác biệt do ảnh
hưởng của các yếu tố như nhiệt độ, áp suất,… dẫn đến sai số.
Nguyên nhân gây sai số:
-


Lượng dung dịch ban đầu đo không chính xác về thể tích
Dụng cụ, thiết bị chưa được vệ sinh sạch
Không làm đúng theo tiến trình thí nghiệm
Các thông số tra bảng lấy với giá trị gần đúng
Làm tròn số trong quá trình tính toán

BÀI 2:

MẠCH LƯU CHẤT

2.1. GIỚI THIỆU
- Khi dòng chất lỏng không nén được chảy qua các ống, các loại khớp nối, chỗ van cong
hay các thiết bị đo đều bị tổn thất áp suất (năng lượng) từ đó làm tăng năng lượng cần
thiết để vận chuyển chất lỏng. Do đó, bài thí nghiệm Mạch lưu chất sẽ hướng dẫn cách


xác định các tổn thất như: tổn thất ma sát của chất lỏng với thành ống, tổn thất cục bộ của
co, van, đột thu, đột mở; tính toán hệ số các dụng cụ đo.
2.2. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
- Xác định mối quan hệ giữa tổn thất áp xuất do ma sát và vận tốc của nước chảy bên
trong ống trơn và xác định hệ số ma sát f.
- Xác định trở lực cục bộ của co, van, đột thu, đột mở.
- Xác định hệ số lưu lượng cảu các dụng cụ đo (màng chắn, ventury, pitot) và ứng dụng
việc đo độ chênh áp trong việc đo lưu lượng và vận tốc của nước trong ống dẫn.
2.3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Có hai loại trở lực trên đường ống khi dòng chất lỏng choáng đầy ống chuyển động trong
ống dẫn: trở lực ma sát và trở lực cục bộ.
2.3.1. Trở lực ma sát


- Chế độ chảy tầng với vận tốc nhỏ, khi đó trở lực trong ống dẫn tỉ lệ tuyến tính với vận
tốc dòng chảy trong ống: h ~ w.
- Chế độ chảy rối với vận tốc lớn, khi đó trở lực trong ống dẫn tỉ lệ với vận tốc dòng chảy
theo dạng lũy thừa.
Chế độ chảy chuyển tiếp giữa chảy tầng và chảy rối gọi là chảy quá độ.
- Công thức tính trở lực ma sát
Hf = f
Trong đó :

f : Hệ số ma sát (không có thứ nguyên)
L : Chiều dài ống dẫn, m
D : Đường kính ống dẫn, m


V : vận tốc chuyển động dòng lưu chất, m/s
g : gia tốc trọng trường, m2/s
 Xác định chế độ chảy của chất lỏng dựa vào chuẩn số Reynolds.

Re =
Trong đó:

ρ : khối lượng riêng lưu chất (kg/m3)
µ : độ nhớt động lực học lưu chất (kg/m.s)
Dtd : đường kính tương đương (m)

- Xác định hệ số ma sát theo chế độ chảy:
 Re ≤ 2300: Chế độ chảy dòng hay chảy tầng

 2300 ≤ Re ≤ 4000: Chế độ chảy quá độ


 4000 ≤ Re ≤ 10000: Chế độ chảy xoáy ống nhẵn

 Re ≥ 10000: Chế độ chảy xoáy trong ống nhám

2.3.2. Trở lực cục bộ
Là trở lực do chất lỏng thay đổi hướng chuyển động, thay đổi vận tốc do thay đổi hình
dáng tiết diện ống dẫn như: đột thu, đột mở, chổ cong(co), van, khớp nối,… Trở lực cục
bộ được kí hiệu: hm và có đơn vị là m.

(k: hệ số trở lực cục bộ)
2.3.3. Đo lưu lượng theo nguyên tắc chênh áp biến thiên


Màng chắn và Ventury là hai dụng cụ dùng để đo lưu lượng dựa vào nguyên tắc khi dòng
lưu chất qua tiết diện thu hẹp đột ngột thì xuất hiện độ chênh áp suất trước và sau tiết
diện thu hẹp.
Áp dụng phương trình Bernoloulli ta có mỗi quan hệ giữa lưu lượng và tổn thất áp suất
qua màng chắn, Ventury theo công thức:
V=C
Trong đó:

V: lưu lượng của dòng chảy, m3/s
C: hệ số hiệu chỉnh, Cm cho màng chắn, Cv cho ventury
A1: tiết diện ống dẫn, m2
A2: tiết diện thu hẹp đột ngột, m2

P : chênh lệnh áp suất , Pa
: Trọng lượng riêng của lưu chất (nước) ,N/m3
 Ống pitot:


Dùng ống Pitto ta có thể đo được áp suất toàn phần và áp suất tĩnh, từ đó có thể
xác định được áp suất động:
V = (m/s),
2.4. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM
2.4.1.Chuẩn bị thí nghiệm
-Lưu chất được sử dụng trong thí nghiệm là nước.
-Mở công tắc tổng
-Kiểm tra nước trong bồn chứa, nước phải chiếm ¾ bồn, nạp thêm nếu cần.
-Mở tất cả các van, bật bơm cho nước vào hệ thống, đợi 2-3 phút để nước chảy ổn
định và đuổi hết bọt khí ra ngoài.
2.4.2.TN1: Xác định tổn thất ma sát của chất lỏng với thành ống


 Chuẩn bị:

Đóng tất cả các van không cần thiết (trừ van điều chỉnh lưu lượng), chỉ mở những van
trên đường ống khảo sát.
 Lưu ý:

 Kiểm tra cột nước của cột nước ở các nhánh áp kế hình chữ U cho bằng nhau.
 Mở bơm, kiểm tra sự rò rỉ của hệ thống.
 Kiểm tra sự dâng nước ở các nhánh áp kế.

 Tiến hành thí nghiệm:
*Ống trơn
- Mở hoàn toàn van lưu lượng kế.
- Mở hoàn toàn van trên đường ống trơn
- Mở bơm.
- Điều chỉnh lưu lượng bằng van điều chỉnh lưu lượng ở các mức khác nhau để khảo sát
các chế độ chuyển động.

- Ứng với mỗi lưu lượng đọc độ chênh áp và ghi nhận kết quả.
* Thực hiện lặp lại thí nghiệm với ống ø21, ø27 trơn, ø27 nhám.
2.4.3.TN2: Xác định trở lực cục bộ
 Tiến hành thí nghiệm:
*Vị trí đột thu:
- Mở hoàn toàn van lưu lượng kế.
- Mở hoàn toàn van trên ống có vị trí đột thu


- Mở bơm
-Điều chỉnh lưu lượng bằng van điều chỉnh lưu lượng ở 5 mức khác nhau.
- Ứng với mỗi mức lưu lượng đọc độ chênh áp và ghi nhận kết quả.
*Lặp lại thí nghiệm với vị trí đột mở và co 90o
*Van 5:
- Mở hoàn toàn van lưu lượng kế.
- Mở hoàn toàn van 5
- Mở bơm
-Điều chỉnh độ mở van 5 ở các mức mở hoàn toàn, ¾, ½, và ¼, ghi nhận kết quả và viết
vào bảng số liệu.
2.4.4. TN3: Đo lưu lượng dựa vào độ chênh áp
 Chuẩn bị:
- Đóng tất cả các van không cần thiết, chỉ mở những van trên đường ống có vị trí màng
chắn, ventury hoặc ống Pito.
 Tiến hành thí nghiệm

- Mở hoàn toàn van lưu lượng kế
- Mở hoàn toàn van trên ống ø16, ø21, ø27 (trơn)
- Mở bơm
- Điều chỉnh lưu lượng bằng van điều chỉnh lưu lượng ở 5 mức khác nhau.
- Ứng với mỗi mức lưu lượng đọc độ chênh áp và ghi nhận kết quả.

2.5. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM:
2.5.1.TN1: Xác định tổn thất ma sát của chất lỏng với thành ống


STT

1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5

Ống
khảo
sát


Lưu
lượng
Q (LPM)

Ống
trơn

2
4
6
8
10
2
4
6
8
10
2
4
6
8
10
2
4
6
8
10

Ống

trơn

Ống
trơn

Ống
nhám

Độ
chênh
áp
(cmH20
)
0.4
1.1
2.6
4.3
6.7
0.7
1.3
2.5
4.4
6.3
0.1
0.7
1.2
2.2
3.6
0.4
0.8

1.6
2.7
5.6

2.5.2.TN2: Xác định trở lực cục bộ
STT

1
2
3
4
5
1

Vị trí
khảo
sát
Đột
thu

Đột

Lưu lượng
Q (LPM)

2
4
5
7
10

4

Độ
chênh
áp
(cmH2
0)
0.3
0.7
0.9
2
4.1
0.2


2
3
4
5
1
2
3
4
5

mở

Co
90o


6
9
11
13
2
4
6
8
10

0.3
0.6
0.7
0.9
11.2
11.3
11.4
11.6
11.7

• Bảng số liệu Van 5:
STT

Độ mở
van 5

Lưu
lượng
Q
(LPM)


1 hoàn toàn
17
2 mở 3/4
16.8
3 mở 1/2
16.5
4 mở 1/4
16
2.5.3.TN3: Đo lưu lượng dựa vào độ chênh áp
STT

1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3

Vị trí
khảo
sát
Màng

chắn

Ventury

Ống
pito

Lưu
lượng
Q
(LPM)
2
4
6
8
10
2
4
6
8
10
2
4
6

Độ
chênh
áp
(cmH2
0)

3.4
5.7
28.8
61

Độ
chênh
áp
(cmH2
0)
0.4
1.4
3
5.7
8.1
0.5
1.2
2.7
5.3
7.5
0.1
0.3
0.6


4
5

8
10


1.4
2

2.6. XỬ LÝ SỐ LIỆU:
2.6.1.TN1: Xác định tổn thất ma sát của chất lỏng với thành ống
-Lưu lượng của chất lỏng (Q): m3/s

-Công thức tính vận tốc dòng chảy:
= (m/s )
2

-

(Với F = (m ))
Chuẩn số Re :

Trong đó :

Re =

là khối lượng riêng của lưu chất( nước),

H2O = 1000 kg/m2

µ là độ nhớt động lực học của lưu chất (kg/m.s) ,
µ H2O (250C) = 8,937* 10-4 kg/m.s
Dtd : đường kính tương đương (m), (đường kính trong của ống)
V : vận tốc của dòng chảy ( m/s)
Dựa vào Re => hệ số ma sát f

Trong đó:

Hf = f
L : Chiều dài ống dẫn (m), L= 1.2(m)
f : Hệ số ma sát
D: Đường kính ống dẫn(m), D= 0.021(m)
V : Vận tốc dòng chảy, m/s
g: gia tốc trọng trường, g= 9.81( m/s2)

 Tính toán mẫu:

(m3/s)
(Ống trơn ø16: dt=10mm = 0.01m)
(m/s)
Re =
Vì 4000 < Re <100000  Chế độ chảy xoáy ống nhẵn




Ống
khả
o sát

Độ
chênh áp
(cmH20
)

Ố 0.4

n 1.1
2.6
g 4.3
t

Lưu
lượng
Q(m3/
s)

Đường
kính
ống
(mm)

3.333*10^-5
6.667*10^-5
0.0001
0.000133

10
10
10
10

Vận
tốc
dòng
chảy
(m/s)

0.4246
0.8493
1.2739
1.6985

0.000167

10

2.1231

Chuẩn sổ
Re

Hệ số
ma sát
thực
ftn

Hf

4751.035
9503.189
14254.22
19005.26

0.0382
0.0312
0.028
0.026


0.0201
0.0655
0.1323
0.2185

23756.29
3167.17
6334.34
9503.189
12670.36

0.0246
0.0422
0.035
0.0312
0.0289

0.323
0.0044
0.0145
0.0291
0.048

15837.53
2262.84
4525.68
6788.52
9051.36


0.0272
35.3569
0.0387
0.0343
0.0316

0.0705
0.955
0.0042
0.0083
0.0137

11311.85
2500.168
5002.462
7502.63
10002.8
12502.97

0.0298
0.0447
0.0376
0.0334
0.0308
0.029

0.0201
0.0018
0.0061
0.0121

0.0199
0.0292

r
ơ 6.7
n
Ố
n
g
t
r
ơ
n

0.7
1.3
2.5
4.4

3.333*10^-5
6.667*10^-5
0.0001
0.000133

15
15
15
15

0.1887

0.3774
0.5662
0.7549

6.3

0.000167

15

0.9436

Ố 0.1
n 0.7
1.2
g 2.2
t

3.333*10^-5
6.667*10^-5
0.0001
0.000133

21
21
21
21

0.0963
0.1926

0.2889
0.3852

0.000167

21

0.4814

r
ơ 3.6
n
Ố 0.4
n 0.8
1.6
g 2.7
n 5.6
h

3.333*10^-5
6.667*10^-5
0.0001
0.000133
0.000167

19
19
19
19
19


0.1176
0.2353
0.3529
0.4705
0.5881


á
m
2.6.2.TN2: Xác định trở lực cục bộ
-

Hệ số trở lực cục bộ

Trong đó: là tổn thất áp suất thực tế (tức độ chênh áp) (mH2O)
Pđ : áp suất động , Pđ
 Tính toán mẫu:

(m/s)

Vị trí
khảo
sát
Đột
thu

Đột
mở


Lưu lượng
Q(m3/s)

Độ
chênh áp
(cmH2O
)

Đường
kính
ống
(mm)

Vận tốc
dòng
chảy(m/s
)

3.333*10^-5

0.3

10

0.4246

6.667*10^-5

0.7


10

0.8493

8.333*10^-5

0.9

10

1.0616

0.000117

2

10

1.4862

0.000167

4.1

10

2.1231

6.667*10^-5


0.2

21

0.1926

0.0001

0.3

21

0.2889

Áp
suất
động
Pđ(m)
0.009
2
0.036
8
0.057
4
0.112
6
0.229
7
0.001
9

0.004
3

Hệ số
trở lực
cục bộ

Hm

0.3261

1.3275E-08

0.1902

7.7427E-09

0.1568

6.3831E-09

0.1776

7.2298E-09

0.1785

7.2665E-09

1.0526


4.285E-08

0.6977

2.8402E-08


Co
90

0.00015

0.6

21

0.4333

0.000183

0.7

21

0.5296

0.000217

0.9


21

0.6259

3.333*10^-5

11.2

21

0.0963

6.667*10^-5

11.3

21

0.1926

0.0001

11.4

21

0.2889

0.000133


11.6

21

0.3852

0.000167

11.7

21

0.4814

0.009
6
0.014
3
0.02
0.000
5
0.001
9
0.004
3
0.007
6
0.011
8


0.625

2.5443E-08

0.4895

1.9927E-08

0.45

1.8319E-08

224

9.1187E-06

59.4737

2.4211E-06

26.5116

1.0792E-06

15.2632

6.2134E-07

9.9153


4.0364E-07

 Van 5:

(m3/s)
0.9986 (m/s)
= 0.6693

Độ
mở
của
van 5
Hoàn
toàn
Mở
3/4
Mở
1/2
Mở
1/4

Lưu
lượng
Q(m3/s)

Độ
Đường
chênh áp kính
(cmH20)

ống
(mm)

Vận
tốc
dòng
chảy
(m/s)

Áp
suất
động
Pđ(m)

Hệ số
trở lực
cục bộ

Hm

0.000283

3.4

19

0.9986

0.0508


0.6693

2.7246E-08

0.00028

5.7

19

0.9881

0.0498

1.1446

4.6595E-08

0.000275

28.8

19

0.9704

0.048

6


2.4425E-07

0.000267

61

19

0.9422

0.0452

13.4956 5.4938E-07


-

2.6.3.TN3: Đo lưu lượng dựa vào độ chênh áp
Hệ số K:
K=
2

Trong đó: A1: tiết diện ống dẫn, m
A2: tiết diện thu hẹp đột ngột, m2
: Trọng lượng riêng của lưu chất (nước) ,N/m 3
Cm =
Cv =
 Tính toán mẫu:

A1 =

(dống dẫn =21cm= 0.021m)
A2 =
(dthu hẹp =16cm= 0.016m)
 K= =
 Cm = =

Vị trí
khảo
sát

Màng
chắn

Ventur
y

Độ chênh
áp
(cmH2O)

Lưu lượng
Q(m3/s)

0.4
1.4
3
5.7
8.1
0.5
1.2

2.7
5.3
7.5

3.333*10^-5
6.667*10^-5
0.0001
0.000133
0.000167
3.333*10^-5
6.667*10^-5
0.0001
0.000133
0.000167

Đườn
g kính
ống
(mm)
16
16
16
16
16
16
16
16
16
16


Vận tốc
dòng
chảy
(m/s)
0.1659
0.3317
0.4976
0.6635
0.8294
0.1659
0.3317
0.4976
0.6635
0.8294

Hệ số K

Hệ số C

0.001093
0.001093
0.001093
0.001093
0.001093
0.001093
0.001093
0.001093
0.001093
0.001093


0.4821
0.5154
0.5281
0.5109
0.5357
0.4312
0.5567
0.5567
0.5298
0.5567

Xác định lưu lượng dòng chảy qua ống bằng màng chắn,Ventury.
Sự chênh lệnh áp lý thuyết theo công thức sau:
Sau khi có được chênh lệch áp lý thuyết từ đó ta tính lưu lượng theo công thức sau:

 Tính toán mẫu: