Giáo trình thực hành máy và quá trình thiết bị

ư =  fck (7) Với  tùy thuộc vào vận tốc khối lư ợng của dòng lỏng L (Kg/m2s). Leva đề nghị ảnh hư ởng của L lên  như sau:  = 10L (8) hay log = L (9) Với  tùy thuộc loại, kích thư ớc, cách thư ùc đặt vật chêm và mư ùc độ của L. Thí dụ với vật chêm vòng Raschig 12,7mm, chêm ngẫu nhiên, độ xốp  = 0,586, L tư ø 0,39 đến 11,7 Kg/m2.s và trong vùng dư ới điểm gia trọng:  = 0,84. V. ĐIỂM LỤT CỦA CỘT CHÊM: Khi cột chêm lụt, gọi trị số G tư ơng ư ùng với điểm này là G*, các dòng chảy không còn đều đặn, áp suất dao động mạnh; hiện tư ợng này bất lợi cho sư ï hoạt động của cột. Zhavoronkov kết luận rằng điểm lụt xảy khi có một sư ï liên hệ nhất định giư õa hai nhóm số sau (riêng cho mỗi cột): 1 = fck.a3 v2 2g G L () 0,2 (10) 2 = L G G L (11) Trong đó fck: đư ợc tính tư ø hệ thư ùc liên lạc với Rec. v: vận tốc dài của khí ngay trư ớc khi vào cột chêm. 1: độ nhớt tư ơng đối của chất lỏng so với nư ớc 1 =  lỏng/  nư ớc = 1 nếu chất lỏng là nư ớc. Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bị 20 Do đó sư ï liên hệ giư õa 1 và2 trên giản đồ log - log sẽ xác định một biểu đồ lụt của cột, phân định giới hạn hoạt động của cột ở dư ới đư ờng này. Hình 2: Biểu đồ lụt của cột chêm VI. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM: Trư ớc khi thí nghiệm, mở hoàn toàn hai van VK1 và van VL2 , các van còn lại đều đóng. Mở bơm lỏng BL đồng thời mở van VL3 để cho nư ớc vào 2/3 ống chỉ mư ïc chất lỏng bằng cách điều chỉnh van VL4 . Bậc bơm khí BK , mở tư ø tư ø van VK2 và đóng tư ø tư ø van VK1 để tăng lư ợng khí vào tháp nhằm thổi hết lư ợng nư ớc còn đọng trong các khe của vật đệm. Sau khoảng thời gian 5 phút, mở van VK1 và đóng van VK2 chuẩn bị làm thí nghiệm khi cột khô. Đo độ giảm áp khi cột khô: Mở dần van VK2 để tăng lư ợng khí qua cột. Đọc 6 giá trịPck trên áp kế chư õ U theo cm cột nư ớc ư ùng với 6 trị số G ở điều kiện ổn định sau đó Đóng lại van VK2 lại. Đo độ giảm áp của dòng khí khi cột ư ớt: Bậc bơm lỏng BL , điều chỉnh van VL3 để giư õ lư u lư ợng lỏng không đổi qua lư u lư ợng kế vào cột. Mở van tháo VL4 và VL5 nếu cần sao cho vẫn duy trì mư ïc nư ớc trong ống chỉ mư ïc chất lỏng là 2/3. Tăng dần lư u lư ợng khí G và đọc Pcư theo cm cột nư ớc tại áp kế chư õ U tư ơng tư ï như làm thí nghiệm cột khô. Lặp lại 5 giá trị khác nhau của L. Tắt bơm BL trư ớc rồi tắt bơm Bk sau để tránh nư ớc tràn vào đư ờng ống dẫn khí. VII. PHÚC TRÌNH: 1. Kết qủa: Ghi lại các kết quả đo và tính toán trình bày theo các bảng sau: G, kg/s.m2 Pck/Z , N/m2/m fck Reck log2 log1 Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bị 21 kg/s.m2 Pck/Z , N/m2/m fcư Recư 2. Đồ thị: 1. log(Pck/Z) theo logG và log(Pcư /Z) theo logG 2. logfck theo logRe 3. log theo L (tại vài trị số của G dư ới điểm gia trọng) 3. Bàn luận: Aûnh hư ởng của G lên độ giảm áp khi cột khô và khi cột ư ớt Mục đích và cách sư û dụng giản đồ f theo Re Sư ï liên hệ giư õa các đối tư ợng khảo sát có theo như dư ï đoán không, nếu không giải thích lý do. Nêu vài ư ùng dụng của mô hình trong thư ïc tế. VIII. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Võ Văn Bang – Vũ Bá Minh - Truyền Khối Tập 3 – Trư ờng Đại Học Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh. 2. Tài liệu thí nghiệm qt & tb trư ờng đại học kỹ. 3. Trần xoa, Nguyễn Trọng Khuôn, Hồ Lê Viên - Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất – nxb khoa học và kỹ thuật Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bị 22 2 VL3 1 VL2 VL4 4 3 5 1- Bơm lỏng 2- Thùng chư ùa 3- Cột chư ùa nư ớc 4- Lư u lư ợng kế lỏng 5- Cột chư ùa đệm 6- Áp kế chư õ U 7- Ống chỉ mư ïc chất lỏng 8- Lư u lư ợng kế khí 9- Quạt thổi khí SƠ ĐỒ HỆ THỐNG THÁP ĐỆM 7 VL5 VK1 9 V8 8 6 Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bị 23 BÀI 4. SẤY ĐỐI LƯU I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM : Khảo sát quá trình sấy đối lư u vật liệu là giấy lọc trong thiết bị sấy bằng không khí đư ợc nung nóng nhằm :  Xác định đư ờng cong sấy W = f (T).  Xác định đư ờng cong tốc độ sấy dW dT f W ( ) . II. LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM : 1.Khái niệm, phân loại & đặc điểm của quá trình sấy : Sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng phư ơng pháp nhiệt, kết quả của quá trình sấy là hàm lư ợng chất khô trong vật liệu tăng lên. Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lư ợng nhiệt biến đổi trạng thái pha của lỏng trong vật liệu thành hơi. Sấy là một quá trình phư ùc tạp, điển hình về quá trình không thuận nghịch và không ổn định. Trong đó hàm ẩm của vật liệu biến đổi theo cả không gian và thời gian mà bản thân quá trình tư ïtiến dần tới trạng thái cân bằng. Quá trình sấy xảy ra đồng thời 4 quá trình: Truyền nhiệt cho vật liệu, chuyển pha tư ø lỏng sang hơi, tách ẩm vào môi trư ờng xung quanh, dẫn ẩm trong lòng vật liệu. Aåm trong vật liệu tồn tại ở các trạng thái : liên kết hóa học, liên kết hóa lý và liên kết cơ lý. Sấy chỉ tách đư ợc toàn bộ ẩm liên kết vật lý, một phần ẩm liên kết hóa lý và không tách đư ợc ẩm liên kết hóa học. Phần ẩm trong vật liệu tách đư ợc khi sấy gọi là ẩm tư ï do, phần không tách đư ợc gọi là ẩm liên kết. 2. Các giai đoạn sấy : Phân tích đư ờng cong sấy và đư ờng cong tốc độ sấy cho ta thấy quá trình A A ' B C D E X = k g a åm /k g v a ät li e äu k h o â x * o = t h ơ øi g i a n h Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bị 24 sấy nói chung diễn ra theo 3 giai đoạn : giai đoạn đốt nóng, giai đoạn đẳng tốc và giai đoạn giảm tốc. Tuy nhiên đối với đa số vật liệu ẩm thì quá trình sấy đối lư u diễn ra theo 2 giai đoạn chủ yếu : giai đoạn đẳng tốc và giai đoạn giảm tốc.  Giai đoạn đốt nóng vật liệu : Nếu ban đầu nhiệt độ của vật liệu thấp hơn nhiệt độ bay hơi đoạn nhiệt của không khí thì trong giai đoạn đốt nóng, nhiệt độ của vật liệu tăng lên. Trong giai đoạn này hàm ẩm của vật liệu thay đổi rất chậm vàthời gian diễn tiến nhanh, kết thúc giai đoạn này, nhiệt độ của vật liệu đạt đến nhiệt độ bầu ư ớt của không khí. Nếu vật liệu có độï dày nhỏ và quá trình sấy là đối lư u thì thời gian này không đáng kể.  Giai đoạn sấy đẳng tốc : Sau giai đoạn đốt nóng, hàm ẩm của vật liệu giảm tuyến tính theo thời gian (đoạn thẳng trên đư ờng cong sấy hay đoạn nằm ngang trên đư ờng cong tốc độ sấy). Nếu gọi sư ï giảm hàm ẩm của vật liệu trong một đơn vị thời gian là tốc độ sấy dW d thì trong giai đoạn này dW d = const nên đư ợc gọi là giai đoạn sấy đẳng tốc, giai đoạn sấy đẳng tốc kéo dài cho đến thời điểm mà hàm ẩm của vật liệu đạt giá trị Wk nào đấy thì kết thúc, Wk được gọi là độ ẩm tới hạn của vật liệu. Thời gian sấy trong giai đoạn đẳng tốc : 1 1 W W N kqu (h) (1) Trong đó :  W1 : Độ ẩm ban đầu của vật liệu (%).  Wkqu : Độ ẩm tới hạn qui ư ớc (%).  N : Tốc độ sấy trong giai đoạn đẳng tốc (%/h).  Giai đoạn sấy giảm tốc : Khi độ ẩm của vật liệu đạt giá trị tới hạn Wk thì tốc độ sấy bắt đầu giảm dần và đư ờng cong sấy chuyển tư ø đư ờng thẳng sang đư ờng cong tiệm cận dần đến độ ẩm cân bằng của vật liệu trong điều kiện của quá trình sấy. Khi độ ẩm của vật liệu đạt đến giá trị cân bằng Wc thì hàm ẩm của vật liệu không giảm nư õa và tốc độ sấy bằng 0. Quá trình sấy kết thúc. Tốc độ sấy trong giai đoạn này thay đổi theo các qui luật khác nhau tùy thuộc tính chất và dạng vật liệu. Trong giai đoạn này Jm  const, m, q biến thiên và phụ thuộc vào hàm ẩm và nhiệt độ bề mặt vật liệu. Để dễ dàng cho việc tính toán, ngư ời ta thay các dạng đư ờng cong phư ùc tạp của tốc độ sấy bằng đư ờng thẳng và phải đảm bảo sao cho việc thay thế này có sai số bé nhất, khi này giá trị độ ẩm tới hạn sẽ dịch chuyển về điểm tới hạn qui ư ớc Kqư với độẩm tới hạn qui ư ớc Wkqư . Wkqư là giao điểm giư õa đư ờng đẳng tốc N và đư ờng thẳng giảm tốc. a) Tốc độ sấy trong giai đoạn giảm tốc :   dW d K W Wc ( ) (2) Dấu (-) chỉ tốc độ sấy giảm dần. Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bị 25 K gọi là hệ số sấy, phụ thuộc vào chế độ sấy (tốc độ sấy đẳng tốc N) và tính chất của vật liệu (1/h). K là hệ số góc của đư ờng thảng giảm tốc và đư ợc tính : K N W Wkqư c   (3) b) Thời gian sấy trong giai đoạn giảm tốc :  2 2 2 1              W W N W W W W K W W W W kqư c kqư c c kqư c c . ln . ln (h) (4) Trong đó W2 là độ ẩm sau cùng của vật liệu sấy (W2 < Wc). I. MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM: 1. Thiết bị: Hệ thống thiết bị sấy đư ợc trang bị calorife đốt bằng điện trở. Nhiệt độ không khí ổn định nhờ bộ điều chỉnh tư ï động. Lư ợng ẩm tách ra tư ø vật liệu đư ợc ghi nhận bằng hệ thống cân đặt phía trên. thay đổi lư ợng không khí bằng hai cư ûa thông gió và một cư ûa hoàn lư u. 2. Dụng cụ và vật liệu: - Đồng hồ để đo thời gian. - 3 tấm giấy lọc, mỗi tấm đư ợc ghép tư ø 4 tờ giấy lọc. Mỗi tấm có kích thư ớc 200 x300 x 0.001 (mm). Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bị 26 II. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM: - Đem cân giấy lọc để xác định G0, sau đó làm ẩm đều. - Kiểm tra thiết bị sấy: đổ nuớc vào chỗ đo nhiệt độ bầu ư ớt. - Bật công tắc tổng, bật công tắc quạt (chờ một phút cho phòng sấy khô), ấn nút cài đặt nhiệt độ sấy, bật công tắc điện trở để gia nhiệt. - Khi nhiệt độ phòng sấy đạt nhiệt độ mong muốn, mở cư ûa phòng sấy, đặt nhẹ nhàng các tờ giấy lọc lên giá đỡ, ghi nhận giá trị cân. - Ghi nhận các giá trị: chỉ số cân, nhiệt độ bầu khô, nhiệt độ bầu ư ớt trong phòng sấy sau mỗi thời gian 5 phút. - Tiến hành thí nghiệm ở các nhiệt độ 400C, 500C, 600C, 700C. - Đối với mỗi thí nghiệm thì độ ẩm ban đầu W1 phải bằng nhau. III. TÍNH TOÁN: 1. Các thông số ban đầu:  Khối lư ợng giấy lọc khô tuyệt đối : G0 (g).  Độ ẩm của giấy lọc : (%)100. 0 0 G GG W ii  Gi là khối lư ợng vật liệu theo thời gian (g). 2. Đường cong tốc độ sấy: - Vẽ đồ thị đư ờng cong sấy W = f(t) - Dư ïng đư ờng cong tốc độ sấy bằng cách lấy vi phân đư ờng cong sấy. Tư ø điểm I trên đư ờng cong sấy vẽ tiếp tuyến với đư ờng cong tại I, giá trị hệ số góc của tiếp tuyến là giá trị tốc độ sấy. (Tiếp tuyến căt trục tung tại K, trục hoành tại H) IV. TÀI LIỆU THAM KHẢO. 1. Hoàng Văn Chư ớc. Kỹ thuật sấy. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật. Hà nội 1999 2. Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa học. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật. Hà nội 1982 3. Nguyễn Văn Lụa. Kỹ thuật sấy vật liệu. Trư ờng đại học bách khoa thành phố Hồ Chí Minh. 4. Đỗ Trọng Đài, Nguyễn Trọng Khuông, Trần Quang Thảo, Võ Thị Nhọc Tư ơi, Trần Xoa. Cơ sở quá trình và thiết bị công nghệ hóa học. Tập 2. NXB đại học và trung học chuyên nghiệp. Hà Nội 1974 Khoá Hóa Giáo trình thực hành Quá trình và thiết bị 27 1 Th ie át b ị s ấy 2 C al or ife r 3 Q ua ït 4 C ân 5 B uo àng sa áy 6 B ản g đi ều k hi ển 7 C ửa h út k hí 8 C ửa x ả kh í 1 2 4 65 7 8 3