Bài giảng Thí nghiệm quá trình và thiết bị công nghệ hóa học

Chia sẻ: Nguyễn Hồng Hải | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:105

Thêm vào BST

Báo xấu

523
lượt xem 85
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung Bài giảng Thí nghiệm quá trình và thiết bị công nghệ hóa học nhằm xác định chuẩn số Reynolds (Reynolds Number); chưng cất (Distillation); xác định mực chất lỏng (Tank Draining); khuếch tán (Stefan Diffusion); thí nghiệm thiết bị truyền nhiệt (Heat Exchanger); tổng quan về các phân xưởng, quá trình và thiết bị trong nhà máy lọc dầu (Overview of Refinery);...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Thí nghiệm quá trình và thiết bị công nghệ hóa học

1 THÍ NGHIỆM QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
2 NỘI DUNG CÁC BÀI THÍ NGHIỆM  Xác định chuẩn số Reynolds (Reynolds Number)  Chưng cất (Distillation)  Xác định mực chất lỏng (Tank Draining)  Khuếch tán (Stefan Diffusion)  Thí nghiệm thiết bị truyền nhiệt (Heat Exchanger)  Tổng quan về các phân xưởng, quá trình và thiết bị trong nhà máy lọc dầu (Overview of Refinery)  Tham quan hệ thiết bị chưng cất tại phòng thí nghiệm Lọc-Hóa Dầu và Viện Hóa Học Công Nghiệp Việt Nam
3 XÁC ĐỊNH CHUẨN SỐ REYNOLDS Chế độ dòng chảy của chất lỏng  Chảy dòng (tầng) (Re≤2320): các phần tử chất lỏng chuyển động song song nhau theo đường thẳng với vận tốc chậm được gọi là chảy dòng.  Chảy xoáy (rối) (Re≥10000): các phần tử chuyển động với vận tốc nhanh theo đường thẳng không thứ tự với các hướng khác nhau tạo thành một dòng rối được gọi là chảy xoáy.  Chảy chuyển tiếp (quá độ) (2320
4 CHUẨN SỐ REYNOLDS  Công thức xác định chuẩn số Reynolds Re=wlρ/µ=wl/ν Trong đó: w: vận tốc đặc trưng của dòng chảy (m/s) l: kích thước hình học đặc trưng (m) - chiều cao h nếu là tường phẳng - đường kính tương đương dtđ của mặt cắt mà lưu thể đi qua dtđ=4rtl rtl=f/U f: diện tích mặt cắt của dòng (ống) U: chu vi thấm ướt ρ: khối lượng riêng (kg/m3) µ: độ nhớt động lực học (dynamic viscosity) (kg/m.s hay Pa.s, N.s/m2) v: độ nhớt động học (kinetic viscosity) (m2/s) v= µ/ ρ
5 SƠ ĐỒ THÍ NGHIỆM REYNOLDS
6 CƠ SỞ LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM REYNOLDS  Thí nghiệm Reynolds là một thí nghiệm cổ điển đã được Reynolds tìm ra.  Để xem được cấu trúc của dòng chảy, Reynolds đã dùng một ống rất nhỏ để dẫn nước màu vào thẳng với đường tâm của ống lớn dẫn nước không màu.  Các nhận xét và kết luận mà Reynolds đã rút ra trong quá trình thí nghiệm.
7 CƠ SỞ LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM REYNOLDS 1. Khi tăng dần lưu lượng từ Q=0  Ở giá trị lưu lượng nhỏ, tia màu chảy theo một đường thẳng và theo đường tâm ống, không dao động, dung dịch màu không có sự hòa trộn với dung dịch nước chảy quanh nó.  Khi lưu lượng tăng đến một mức nào đó thì tia màu bắt đầu bị dao động (gợn sóng). Lúc này dòng chảy tầng đã kết thúc.  Nếu lưu lượng tiếp tục tăng thì tia màu sẽ dao động mạnh hơn dẫn đến bị đứt đoạn và sau đó sẽ bị hòa trộn hoàn toàn vào dòng chảy. Lúc này dòng chảy đã trở lên rối hoàn toàn.  Theo Reynolds dòng chảy chuyển từ trạng thái chảy tầng sang trạng thái chảy rối phải qua bước trung gian đó là trạng thái chảy quá độ.
8 CƠ SỞ LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM REYNOLDS 2. Khi lưu lượng giảm dần  Khi dòng chảy ở trạng thái rối hoàn toàn, nếu ta giảm dần lưu lượng thì tới mức nào đó tia màu trở lại mức gợn sóng.  Nếu tiếp tục giảm lưu lượng thì dòng chảy lại trở về trạng thái chảy tầng, tia màu lại chảy theo một đường thẳng dọc theo tâm ống.  Như vậy, dòng chảy đã chuyển trạng thái chảy từ trạng thái chảy rối về trạng thái chảy tầng qua trạng thái trung gian là trạng thái chảy quá độ.
9 XÁC ĐỊNH HỆ SỐ REYNOLDS TỪ THÍ NGHIỆM  Tính lưu lượng: Q = W/t  Tính vận tốc dòng chảy: w = Q/A  Tính chỉ số Reynolds: Re = w.D/v  Trong đó:  W là thể tích chất lỏng đo được trong 1 đơn vị thời gian  t là thời gian chất lỏng chảy được thể tích W  A là diện tích đường ống  D là đường kính ống  w là vận tốc trung bình trong ống  v là độ nhớt động học của chất lưu  Q là lưu lượng
10 XÂY DỰNG HỆ THÍ NGHIỆM REYNOLDS YÊU CẦU:  Bổ sung cơ sở lý thuyết của quá trình  Các trang thiết bị cần dùng cho thí nghiệm  Lắp đặt các thiết bị cho thí nghiệm  Chất màu (có thể dùng KMnO4)  Nguyên tắc đo các thông số  Tiến hành thí nghiệm (lặp lại khoảng 2-3 lần)  Ghi kết quả thí nghiệm  Xử lý các số liệu thí nghiệm  Dùng các ống có D khác nhau hoặc ống gấp khúc để nghiên cứu cho các trường hợp đặc biệt
11 CHƯNG CẤT (DISTILLATION) Mục đích của thí nghiệm:  Lý thuyết về chưng cất  Nguyên lý, cấu tạo của tháp chưng cất  Nguyên tắc hoạt động của tháp chưng cất  Xác định hiệu suất của tháp chưng cất  Xác định số đĩa lý thuyết của tháp và chỉ số hồi lưu tối thiểu  Đánh giá phương pháp McCabe-Thiele
12 CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT Thiết bị chưng cất Thiết bị chưng cất có cột đơn giản nhất chưng cất
13 CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT Thiết bị chưng cất ASTM D86
14 CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT Kết quả thí nghiệm (Bảng 1 nội suy ra Bảng 2)
15 ĐƯỜNG CONG CHƯNG CẤT
16 THÁP CHƯNG CẤT
17 THÁP CHƯNG CẤT Đĩa trong tháp chưng cất
18 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG THÁP CHƯNG CẤT
19 MỘT SỐ MÔ HÌNH THÁP CHƯNG CẤT
20 PHƯƠNG PHÁP McCabe-Thiele  Dùng cho quá trình chưng cất hệ hai chất lỏng tan vô hạn (Rượu+Nước)  Đường bay hơi cân bằng (a,b,c)  Sơ đồ nguyên lý một tháp chưng cất