Tài liệu Thực hành kỹ thuật thực phẩm

Thực hành Kỹ thuật thực phẩm Báo cáo thí nghiệm NHÓM 3 – TỔ 2 MHP: 210501003 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn SVTH: TRẦN CÔNG NAM October 19, 2011 Contents BÀI 1: LỌC KHUNG BẢN ..................................................................................................................... 1 I. Mục đích thí nghiệm ......................................................................................................................1 II. Cơ sở lý thuyết ..............................................................................................................................1 III. Trang thiết bị, dụng cụ, hóa chất, nguyên liệu .......................................................................3 IV. Các bước tiến hành thí nghiệm ..................................................................................................4 V. Lập công thức tính toán ................................................................................................................5 VI. Báo cáo thí nghiệm ........................................................................................................................5 BÀI 2: KHẢO SÁT HỆ THỐNG GHÉP BƠM ................................................................................... 10 I. Mục đích ......................................................................................................................................... 10 II. Cơ sở lý thuyết ............................................................................................................................. 10 III. Cách tiến hành thí nghiệm ........................................................................................................ 14 IV. Lập công thức tính toán ............................................................................................................ 15 V. Kết quả thí nghiệm ...................................................................................................................... 16 VI. Nhận xét và bàn luận kết quả .................................................................................................. 27 BÀI 3: THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT ỐNG LỒNG ỐNG ..................................................................... 28 I. Trang thiết bị, dụng cụ thí nghiệm ......................................................................................... 28 II. Tiến hành thí nghiệm ................................................................................................................. 29 III. Lập công thức tính toán ............................................................................................................ 30 IV. Báo cáo thí nghiệm ..................................................................................................................... 30 V. Bàn luận.......................................................................................................................................... 34 BÀI 4: SẤY ĐỐI LƯU – IC106D....................................................................................................... 35 I. Mục đích thí nghiệm ................................................................................................................... 35 II. Cơ sở lý thuyết ............................................................................................................................. 35 III. Tiến hành thí nghiệm ................................................................................................................. 36 IV. Báo cáo thí nghiệm ...................................................................................................................... 36 V. Bàn luận .......................................................................................................................................... 40 BÀI 5: KHẢO SÁT CHẾ ĐỘ CỘT CHÊM (THÁP ĐỆM)-IC131D.................................................. 42 I. Mục đích thí nghiệm.................................................................................................................... 42 II. Phương pháp thí nghiệm .......................................................................................................... 42 III. Lập công thức tính toán ............................................................................................................. 42 IV. Báo cáo thí nghiệm ...................................................................................................................... 43 V. Bàn luận.......................................................................................................................................... 45 BÀI 6: MẠCH LƯU CHẤT – C6 MKLL ............................................................................................ 46 I. Mục đích.......................................................................................................................................... 46 II. Cơ sở lý thuyết .............................................................................................................................. 46 III. Các bước tiến hành thí nghiệm................................................................................................ 47 IV. Lập công thức tính toán ............................................................................................................. 47 V. Báo cáo thí nghiệm....................................................................................................................... 49 VI. Bàn luận........................................................................................................................................... 54 Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 Bài 1: LỌC KHUNG BẢN I. Mục đích thí nghiệm - Khảo sát quá trình hoạt động của máy lọc khung bản. - Xác định vận tốc lọc trung bình, chu kỳ lọc và năng suất lọc. - Xác định các hệ số lọc và phương trình lọc, mối liên hệ giữa động lực quá trình lọc và năng suất của máy lọc. II. Cơ sở lý thuyết 1. Nguyên tắc làm việc Mục đích của quá trình lọc là phân riêng pha liên tục và pha phân tán cùng tồn tại trong một hổn hợp. Hai pha có thể là lỏng – khí; rắn – khí; rắn – lỏng hoặc hai pha lỏng không tan lẫn cùng tồn tại trong hổn hợp. Khái niệm: Lọc là quá trình được thực hiện để phân riêng các hỗn hợp nhờ một vật ngăn xốp. Một pha đi qua vật ngăn xốp còn pha kia được giữ lại. Vật ngăn có thể là dạng hạt: cát, đá, than; dạng sợi như tơ nhân tạo, sợi bông, đay, gai; dạng tấm lưới kim loại; dạng vật ngăn như sứ xốp, thủy tinh xốp v.v... Chênh lệch áp suất hai bên vách ngăn lọc được gọi là động lực của quá trình lọc nghĩa là: P = P1 - P2 Động lực của quá trình lọc có thể tạo ra bằng ba cách sau: - Dùng áp lực của cột chất lỏng (áp suất thủy tĩnh). - Dùng máy bơm hay máy nén đưa huyền phù vào(lọc áp suất). - Dùng bơm chân không (lọc chân không). 2. Phương trình lọc 2.1. Tốc độ lọc và các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian lọc Lượng nước lọc thu được trên một đơn vị diện tích bề mặt vách ngăn lọc trên một đơn vị thời gian gọi là tốc độ lọc. W dV ,m/ s Fd (1.1) Trong đó: V – Thể tích nước lọc thu được, m3 F – Diện tích bề mặt vách lọc, m2  - thời gian lọc, s Quá trình lọc huyền phù phụ thuộc vào các yếu tố sau: Tính chất huyền phù: độ nhớt, kích thước và hình dạng pha phân tán; động lực quá trình lọc; trở lực bã và vách 1 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 ngăn; diện tích bề mặt vách lọc. Theo DAKSI, tốc độ lọc có thể biểu diễn dưới dạng phương trình sau W dV P  Fd  R  Rv b   (1.2) Trong đó:  - độ nhớt của pha liên tục, Ns/m2 Rb = Pb – trở lực của bã lọc (tổn thất áp suất qua lớp bã), 1/m Rv = Pv – trở lực của vách lọc (tổn thất áp suất qua vách lọc), 1/m Gọi: r0 – trở lực riêng theo thể tích của bã lọc (1/m2): trở lực của bã dày 1m h0 – chiều dày lớp bã lọc, m X0  Vậy: Va - tỉ số giữa thể tích bã ẩm thu được và lượng nước lọc V Rb  r0 .h0  r0 . Va V  r0 . X 0 . F F (1.3) Thay (1.3) vào phương trình (1.2) ta được: dV  P.F d V     r0 . X 0 .  Rv  F   (1.4) Khi nghiên cứu quá trình lọc, để đơn giản người ta chỉ tiến hành ở hai chế độ là lọc với áp suất không đổi và lọc với tốc độ lọc không đổi. 2.2. Lọc với áp suất không đổi, P = const Gọi q = V/F – lượng nước lọc riêng: là lượng nước lọc thu được trên 1m2 bề mặt vách lọc, m3/m2 Từ phương trình (1.4), với điều kiện bã lọc và vách lọc không chịu nén ép nghĩa là: r0= const và Rv = const, biến đổi và tích phân hai vế phương trình trên ta được: V .r0 . X 0 0 F (  .VdV  Rv dV )   F .P.d Hay: .r0.X0.V2 + 2. .Rv.F.V = 2.F2.P. Chia hai vế phương trình (1.6) cho .r0.X0/F2 ta được 2 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn (1.5) 0 (1.6) Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 2Rv V 2.P V  .      r0 . X 0 F .r0 . X 0 F 2  q2 + 2.C.q = K (1.7) Đây là phương trình lọc với áp suất không đổi Trong đó: C  Rv 2.P ;K  là các hằng số lọc, đặc trưng cho một quá trình r0 .X 0 .r0 . X 0 lọc xác định. Vi phân hai vế phương trình (1.7) theo dq ta được: 2q  2C  k.  d dq d 2 2C  .q  dq K K (1.8)   q là đường thẳng có hệ q số góc là 2/K và tung độ gốc là 2C/K. Như vậy khi làm thí nghiệm lọc, dựng đồ thị mối quan hệ giữa hai đại lượng này, nếu quan hệ này là đường thẳng thì kết luận được rằng đây là quá trình lọc với áp lực không đổi đồng thời ta cũng xác định được các hằng số lọc C và K. Từ phương trình (1.8) ta nhận thấy: mối quan hệ giữa 2.3. Lọc với tốc độ lọc không đổi (w=const) Do tốc độ lọc là không đổi nên sự biến thiên thể tích nước lọc trong một đơn vị thời gian là hằng số. Do đó phương trình (1.4) được viết dưới dạng. W V P  V F .     r0 X 0 .  Rv  F   (1.9) Nhận thấy rằng: P = Pb + Pv = .r0.X0.w2. + Rv.w Vậy: P = A. + B; (A=.r0.X0.w2; B=Rv.w); A, B là các hằng số. Nghĩa là động lực quá trình lọc biến thiên tuyến tính treo thời gian. III. Trang thiết bị, dụng cụ, hóa chất, nguyên liệu Thiết bị lọc được thiết kế chế tạo ở nhiều dạng, nhiều kiểu khác nhau để phù hợp với các điều kiện cụ thể riêng biệt. Theo theo cách thức hoạt động, người ta chia ra: thiết bị lọc gián đoạn và thiết bị lọc liên tục. Trong bài này ta tiến hành với máy lọc khung bản. Sơ đồ nguyên lý hoạt động: 3 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 Sơ đồ nguyên lý hoạt động máy lọc khung bản Máy lọc khung bản có cấu tạo gồm các bộ phận chính như sau: Bồn chứa nguyên liệu, bơm tạo áp lực cho chất lỏng, khung bản lọc, các van điều chỉnh, lưu lượng kế và các áp kế đo áp suất trước và sau khung bản lọc. Máy lọc gồm một dãy các khung bản cùng kích thước xếp liền nhau trên một khung đỡ, giữa khung và bản có các tấm ngăn xốp thực hiện phân riêng. Bản đầu tiên gọi là bản cố định, cuối cùng là một bản di động. Ép chặt khung và bản bằng cơ cấu vít đai ốc được thực hiện bởi tay quay. Huyền phù được đưa vào khung bằng van V3, nước trong thu được theo đường van V4, bã lọc bị giữ lại trên các tấm ngăn xốp. Trên bề mặt của bản người ta xẻ các rãnh thẳng đứng song song với nhau và hai rãnh nằm ngang ở hai đầu. Rãnh nằm ngang bên dưới có thông với van tháo nước lọc và nước rửa. Khung rỗng tạo thành phòng lọc để chứa cặn. Nguyên liệu thí nghiệm: Huyền phù. IV. Các bước tiến hành thí nghiệm 1. Tiến hành thí nghiệm với áp suất lọc không đổi Các bước tiến hành thí nghiệm: Kiểm tra tổng quát thiết bị, cho huyền phù vào bể chứa nguyên liệu, lắp vách ngăn lọc vào trong các khung bản và ép chặt khung và bản bằng tay quay. Kiểm tra nguồn điện, khóa van v2, v6; mở hoàn toàn van v1, v4; mở ¼ van v3, bật công tắc bơm. Thay đổi áp suất trên áp kế P1 bằng cách điều chỉnh van số 3, đọc các giá trị áp suất trên áp kế P1, P2 và thời gian thu được một thể tích nước lọc cố định. Dừng máy, tháo các tấm ngăn lọc, rữa bã đồng thời đo thời gian rữa bã và các thời 4 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 gian thao tác phụ để xác định chu kỳ lọc. 2. Tiến hành thí nghiệm với tốc độ lọc không đổi Các bước tiến hành thí nghiệm: Kiểm tra tổng quát thiết bị, cho huyền phù vào bể chứa nguyên liệu, lắp vách ngăn lọc vào trong các khung bản và ép chặt khung, bản bằng tay quay. Kiểm tra nguồn điện, khóa van v2, v6; mở hoàn toàn van v1, v4; mở van v3, bật công tắc bơm. Điều chỉnh van v4 sao cho lưu lượng không đổi ở một giá trị nhất định, đọc các giá trị áp suất trên áp kế P1, P2 trong những thời điểm khác nhau. Dừng máy, tháo các tấm ngăn lọc, rữa bã. Lặp lại thí nghiệm hai lần với lưu lượng tương ứng Q1, Q2 V. Lập công thức tính toán  Xác định lượng nước lọc riêng: q = V/F, m3/m2  Tính vận tốc lọc bằng lưu lượng chia cho tổng diện tích bề mặt vách lọc.  Dùng phương pháp bình phương cực tiểu để tìm phương trình cho đồ thị dạng: Y = A*x + B VI. Báo cáo thí nghiệm 1. Kết quả đo Bảng 1. Lọc với áp suất không đổi STT 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 Áp suất lọc 0.5 bar 1.0 bar Bảng 2. Lọc với tốc độ không đổi 5 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thể tíc lọc(lít) 2 4 6 8 10 2 4 6 8 10 Thời gian lọc(s) 39 125 220 316 409 12 24 37 48 61 Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 Lưu lượng STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 P1 1.4 1.3 1.3 1.2 0.9 1.1 1.4 1.4 1.3 1.3 300 l/ph 200l/ph P2 1.1 0.9 0.9 0.9 0.5 1.1 1.1 1.1 1.0 1.1 2. Xử lý số liệu Xác định số tấm vách ngăn xốp sử dụng trong quá trình làm thí nghiệm, đo kích thướt của vách ngăn xốp để xác định diện tích bề mặt vách ngăn lọc: Trong thí nghiệm này có sử dụng 10 tấm vách ngăn, kích thướt đo 200x200mm. Vậy diện tích bề mặt vách ngăn lọc F = 0.2x0.2x10 = 0.4 m2 Xác định lượng nước lọc riêng q = V/F, m3/m2. Xác định biến thiên thời gian dτi. Xác định biến thiên lượng nước lọc riêng: dqi, suy ra tỷ số dτi/dqi. 3. Kết quả xử lý số liệu (chung cho hai điều kiện áp suất) V(m3) τ (s) q(m3/m2) Δτ ∆q Δτ/Δq 1 0.002 39 0.005 39 0.005 7800 2 0.004 125 0.010 86 0.005 17200 0.006 220 0.015 95 0.005 19000 4 0.008 316 0.020 96 0.005 19200 5 0.010 409 0.025 93 0.005 18600 1 0.002 12 0.005 12 0.005 2400 2 0.004 24 0.010 12 0.005 2400 0.006 37 0.015 13 0.005 2600 4 0.008 48 0.020 11 0.005 2200 5 0.010 61 0.025 13 0.005 2600 STT 3 3 Áp suất lọc 0.5 bar 1.0 bar Vẽ đồ thị mối liên hệ Δτ/Δq – Δτ, theo lý thuyết đồ thị sẽ là một đường thẳng. Dạng đường thẳng: Y = AX + B (A = 2/K; B = 2C/K). 6 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 Đồ thị Δτ/Δq – Δτ ở điều kiện áp suất lọc không đổi 0.5 bar Dựa vào đồ thị ta tính được hằng số lọc C và K, sau đó viết phương trình lọc khi áp suất không đổi. Đồ thị có dạng Y = 200X, suy ra C = 0 và K = 0.01; ta viết được phương trình lọc với áp suất không đổi là: q2 = 0.01τ Tương tự, tiến hành thí nghiệm với áp suất lọc 1.0 bar ta có đồ thị và các kết quả: Đồ thị Δτ/Δq – Δτ ở điều kiện áp suất lọc không đổi 1.0 bar Đồ thị có dạng Y = 200X, suy ra C = 0 và K = 0.01; ta viết được phương trình lọc 7 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 với áp suất không đổi là q2 = 0.01τ Bảng 4. Kết quả xử lý số liệu (chung cho hai điều kiện lưu lượng lọc) STT Q (lít/s) w (m3/m2.s) P1 (bar) P2 (bar) 1 1.1 1.3 1.4 1.5 0.8 0.9 1.1 1.2 1.3 1 1 0.9 0.9 0.8 0.8 0.8 0.7 0.7 0.7 1 2 3 5 0.0125 4 5 6 7 8 4 0.01 9 10 ∆P=P1-P2 (bar) τ (s) 0 30 0.1 60 0.4 90 0.5 120 0.7 150 0 30 0.1 60 0.4 90 0.5 120 0.6 150 Vẽ đồ thị quan hệ giữa biến thiên áp suất và thời gian P - ; P = A. + B; (A=.r0.X0.w2; B=Rv.w). Đồ thị Quan hệ biến thiên áp suất theo thời gian ở tốc độ 0.0125(m3/s) Theo lý thuyết thì A và B là các hằng số, dựa vào đồ thị xác định các hằng số A, B, viết lại phương trình lọc với tốc độ lọc không đổi. Dựa vào Đồ thị trên, ta tìm được: A = 0.006 B = -0.2 8 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 Suy ra phương trình lọc với áp suất không đổi là: P = 0.006. – 0.2 Tương tự, với tốc độ lọc là 0.01 (m3/s). ta có đồ thị và phương trình lọc: Đồ thị Quan hệ biến thiên áp suất theo thời gian ở tốc độ 0.01 (m3/s) Dựa vào Đồ thị trên, ta tìm được: A = 0.0053 B = -0.16 Suy ra phương trình lọc với áp suất không đổi là: P = 0.0053. – 0.16 VII. Đánh giá kết quả thí nghiệm 1. Nhận xét về kết quả thí nghiệm, dựa vào kết quả thí nghiệm so sánh với lý thuyết. Dựa vào kết quả thí nghiệm, ta thấy có nhiều sai số; đồ thị không là đường thẳng mà là đường cong gần thẳng gần đúng với lý thuyết. 2. Đánh giá sai số thí nghiệm, loại bỏ các sai số thô. Sai số có thể hình thành trong trường hợp thao tác không đồng điều dẫn đến máy làm việc không chính xác. Phần khác có thể là do công đoạn làm sạch bã chưa được hiệu quả triệt để, do đó phần bã còn dính lại trên bản lọc ảnh hưởng đến kết quả. 9 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 Bài 2: KHẢO SÁT HỆ THỐNG GHÉP BƠM I. Mục đích - Khảo sát và tìm các đặc tuyến của bơm. - Khảo sát và xây dựng đồ thị tìm điểm làm việc của bơm ly tâm. - Khảo sát và tìm hiểu các trường hợp ứng dụng của mô hình ghép bơm song song và nối tiếp. II. Cơ sở lý thuyết 1. Khái niệm và phân loại bơm a. Khái niệm Bơm là loại thiết bị được ứng dụng rộng rãi trong các nghành công nghiệp, dùng để vận chuyển chất lỏng chuyển động trong ống. Bơm là loại thiết bị chính cung cấp năng lượng cho chất lỏng để thắng trở lực trong đường ống khi chuyển động, nâng chất lỏng lên độ cao nào đó, tạo lưu lượng chảy trong thiết bị công nghệ…. Năng lượng của bơm được lấy từ các nguồn động lực khác nhau . b. Phân loại bơm Theo nguyên lý họat động, bơm chất lỏng được chia làm 3 nhóm chính như sau: o Bơm thể tích: Việc hút và đẩy chất lỏng ra khỏi bơm nhờ sự thay đổi thể tích của không gian làm việc trong bơm. Do đó thể tích và áp suất chất lỏng trong bơm sẽ thay đổi, sẽ cung cấp năng lượng cho chất lỏng Việc thay đổi thể tích trong bơm có thể do: - Chuyển động tịnh tiến (bơm pittông) - Chuyển động quay (bơm roto) o Bơm động lực: Việc hút và đẩy chất lỏng ra khỏi bơm nhờ sự chuyển động quay tròn của các bơm , khi đó động năng của cánh quạt sẽ truyền vào chất lỏng tạo năng lượng cho dòng chảy. Năng lượng của cánh quạt truyền vào chất lỏng có thể dưới dạng: - Lực ly tâm (bơm ly tâm) - Lực đẩy của cánh quạt (bơm hướng trục) - Lực ma sát: bơm xoáy lốc o Bơm khí động: Việc hút và đẩy chất lỏng được thực hiện nhờ sự thay đổi áp suất của dòng khí chuyển động trong bơm và tạo năng lượng cho dòng chảy - Bơm ejector: Việc thay đổi áp suất dòng khí sẽ tạo ra lực lôi cuốn chất lỏng chuyển động cùng dòng khí 10 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 - Thùng nén: tạo áp suất trên bề mặt chất lỏng nhằm tạo cho chất lỏng có thế năng cần thiết để chuyển động 2. Các thông số cơ bản của bơm - Năng suất của bơm: là thể tích chất lỏng bơm cung cấp vào ống đẩy trong một đơn vị thời gian. Ký hiệu: Q (m3/s; m3/h; l/s) - Cột áp của bơm: là áp suất chất lỏng tại miệng ra ống đẩy của bơm hay là năng lượng riêng của chất lỏng thu được khi đi từ ống hút đến ống đẩy của bơm. Ký hiệu: H (m). Cột áp toàn phần của bơm được tính như sau: Ht = Hs +Hv +He Trong đó: H S  P2  P1  :cột áp thủy tĩnh, m. g P1: áp suất đầu vào, Pa P2: áp suất đầu ra, Pa HV  V22  V12 : năng lượng để khắc phục động năng giữa ống đẩy và ống hút, m. 2g V1: vận tốc vào của dòng lưu chất, m/s. V2: vận tốc ra của dòng lưu chất, m/s. He = Z2 – Z1= 0,075m, năng lượng dùng để khắc phục chiều cao của hai mặt cắt, m. - Công suất của bơm: là năng lượng tiêu hao để tạo ra lưu lượng Q và cột áp của bơm H. Ký hiệu: N (KW , Hp) Công suất của bơm được xác định theo công thức: N Trong đó: Q.H . .g 1000. ( KW ) Q : lưu lượng của bơm, m3/s. H : cột áp của bơm, m.  : khối lượng riêng của chất lỏng, kg/m3.  : hiệu suất của bơm. g : gia tốc trọng trường, m/s2. Công suất của bơm có thể được tính như sau: N Trong đó: 2 .n.t 60 , kW n: số vòng quay của bơm, vòng/phút t: momen xoắn của động cơ, Nm 3. Bơm ly tâm 11 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 a. Cấu tạo và nguyên lý họat động Cấu tạo: Bơm ly tâm bao gồm vỏ bơm 3, bánh guồng trên đó có các cánh hướng dòng. Bánh guồng được gắn trên trục truyền động 1,ống hút 4 và ống đẩy 2 Nguyên lý hoạt động: Khi bánh guồng quay dưới tác dụng của lực ly tâm chất lỏng trong bánh guồng sẽ chuyển động theo cánh hướng dòng từ tâm bánh guồng ra mép bánh guồng và theo vỏ bơm ra ngòai. Vỏ bơm được cấu tạo theo hình xoắn ốc có tiết diện lớn dần có tác dụng làm giảm bớt vận tốc dòng chảy và tăng áp lực dòng chảy. Khi chất lỏng trong bánh guồng chuyển động ra ngòai dưới tác dụng của lực ly tâm, sẻ tạo ra áp suất chân không tại tâm bánh guồng, do có sự chênh lệch áp suất ở bên ngòai và tâm bánh guồng chất lỏng sẽ theo ống hút chuyển động vào bánh guồng, tạo thành dòng chất lỏng chuyển động liên tục trong bơm. - Ưu điểm: Bơm ly tâm được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và đời sống vì có nhiều ưu điểm như lưu lượng đề, gọn nhẹ, tốc độ quay lớn nên có thể trực tiếp nối với động cơ, đơn giản ít chi tiết, lưu lượng lớn . - Nhược điểm: Phải mồi bơm khi khởi động, không tạo ra được áp suất lớn hơn 7 at, năng suất phụ thuộc vào cột áp của bơm. 4. Ghép bơm song song Ghép bơm song song khi cần giữ nguyên cột áp và tăng lưu lượng, lúc này chất lỏng cùng đẩy vào một đường ống. Đặc tuyến chung của cả 2 bơm nhận được bằng tổng năng suất (cộng hoành độ) của từng bơm riêng biệt. Kết hợp đặc tuyến tổng của bơm với đặc tuyến mạng ống trên cùng tọa độ ta thấy rằng: Điểm B là điểm làm việc riêng lẻ của từng bơm ứng với lưu lượng Q I = QII 12 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 Đặc tuyến bơm khi ghép song song Điểm A là điểm làm việc của 2 bơm khi mắc song song với lưu lượng Q I-II Như thế QI-II> QI nhưng nhỏ hơn 2 QI. Như vậy ta thấy cách ghép song song càng bất lợi khi trở lực đường ống càng lớn. Do đó cách ghép song song chỉ nên áp dụng đối với các mạng ống đơn giản (trở lực nhỏ) lúc đó đường đặc tuyến mạng ống là đường nét đứt thì năng suất QI-II sẽ tăng lên. 5. Ghép bơm nối tiếp Ghép bơm nối tiếp khi cần giữ nguyên lưu lượng và tăng cột áp. Trong trường hợp này năng suất chung của bơm giống như năng suất từng bơm còn áp suất thì tăng gấp đôi bằng tổng áp suất từng bơm tạo ra. Đặc tuyến bơm khi ghép nối tiếp Kết hợp đặc tuyến 2 bơm mắc nối tiếp với đặc tuyến mạng ống trên cùng đồ thị, ta thấy: Điểm B là điểm làm việc của từng bơm riêng lẽ ứng với cột áp H 1 và lưu lượng Q1 Điểm A là điểm làm việc khi bơm mắc nối tiếp ứng với cột áp H và lưu lượng Q. Thực tế khi ghép bơm nối tiếp thì lưu lượng cũng tăng từ Q 1 lên Q tuy nhiên không đáng kế và cột áp tăng từ H1 lên H nhưng H1< 2H. 13 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 III. Cách tiến hành thí nghiệm 1. Thí nghiệm 1 - Khởi động hệ thống. - Cài đặt tốc độ 80%. - Cho bơm chạy tuần hoàn cho đến khi đuổi khí ra hết hệ thống. Đóng và mở nhẹ nhàng van hút một vài lần để khử một số bọt khí trong hệ thống. Sau đó mở hoàn toàn van hút. - Chọn biểu tượng “GO” để lưu lại kết quả của bơm chạy ở chế độ 80%. - Đóng van hút để lưu lượng là 0. - Chọn biểu tượng “GO” để lưu lại kết quả này. - Mở từ từ van hút (nhiều khẩu độ van khác nhau) để tăng lưu lượng. Đợi khoảng từ 1-2 phút (ứng với từng khẩu độ van) rồi chọn biểu tượng “GO” lưu lại những kết quả tương ứng. 2. Ghép bơm nối tiếp TN 2: Điều chỉnh lưu lượng bằng cách đóng từ từ van hút và giảm từ từ tốc độ quay của bánh guồng 1. - Hai bơm sử dụng trong thí nghiệm này có đặc tính giống nhau. - Bơm 2 được cài đặt sẵn cố định. - Bơm 1 được chạy với tốc độ tối đa là 80% đối với dòng điện 50Hz hoặc 100% đối với dòng điện 60Hz. a. Vận hành 1 bơm đơn - Đóng van ra của bơm 2 ( van 15), mở van ra của bơm 1( van 14). - Chọn chế độ chạy 1 bơm (single) trong phần mềm. - Chọn biểu tượng “GO” để đầu cảm biến nhận tín hiệu và hiển thị lên bảng kết quả của phần mềm. - Điều chỉnh tỉ lệ van số 2 (thay đổi lưu lượng) . Tương ứng với từng khẩu độ van khác nhau ta chọn biểu tượng “GO” để ghi nhận kết quả tương ứng - Sau khi làm xong thì chúng ta đưa van số 2 về trạng thái mở hoàn toàn. b. Vận hành hệ thống ghép bơm nối tiếp - Chọn biểu tượng “new” để tạo bản kết quả mới, rồi đổi tên thành “Nối tiếp”. - Chọn chế độ “series” trong phần mềm. - Mở van 15, đóng van 14 rồi đợi vài phút (5 phút) để cho bọt khí ra khỏi hệ thống. - Chọn biểu tượng “GO” để đầu cảm biến nhận tín hiệu và hiển thị lên bảng kết quả của phần mềm. - Đóng dần dần van 2 , rồi chọn biểu tượng “GO” để cảm biến đọc tương ứng với 14 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 từng khẩu độ van khác nhau. - Sau khi làm xong thì mở van 2 ra hoàn toàn. TN 3: Điều chỉnh lưu lượng bằng cách mở từ từ van hút và tăng từ từ tốc độ quay của bánh guồng 1. Thực hiện tương tự TN 2. Nhưng có thay đổi là: Mở dần dần van 2 , rồi chọn biểu tượng “GO” để cảm biến đọc tương ứng với từng khẩu độ van khác nhau. 3. Ghép bơm song song TN 4: Điều chỉnh lưu lượng bằng cách đóng từ từ van hút và giảm từ từ tốc độ quay của bánh guồng 1. - Kết nối và kiểm tra hệ thống ống dẫn. - Cho bơm hoạt động để đuổi hết khí ra khỏi hệ thống ống. - Chúng ta có thể lấy kết quả của thí nghiệm 6 tiếp tục cho thí nghiệm 7. Nếu không chúng ta có thể bắt đầu bằng 1 bảng thí nghiệm mới. - Chọn biểu tượng “new” để tạo bản kết quả mới, rồi đổi tên thành “song song”. - Chọn chế độ “Parallel” trong phần mềm. - Chọn biểu tượng “GO” để đầu cảm biến nhận tín hiệu và hiển thị lên bảng kết quả của phần mềm. - Đóng dần dần van 2 , rồi chọn biểu tượng “GO” để cảm biến đọc tương ứng với từng khẩu độ van khác nhau. - Sau khi làm xong thì mở van 2 ra hoàn toàn. - Cài đặt tốc độ bơm 1 bằng 0%. - Sau đó tắt cả 2 bơm. TN 5: Điều chỉnh lưu lượng bằng cách mở từ từ van hút và tăng từ từ tốc độ quay của bánh guồng 1. Làm tương tự với TN 4. Nhưng có thay đổi là: Mở dần dần van 2 , rồi chọn biểu tượng “GO” để cảm biến đọc tương ứng với từng khẩu độ van khác nhau. IV. Lập công thức tính toán  Công suất của bơm: là năng lượng tiêu hao để tạo ra lưu lượng Q và cột áp của bơm H. Ký hiệu N (KW hoặc HP). Công thức xác định: Q: Lưu lượng của bơm, (m3/s). H: Cột áp toàn phần của bơm, (m). : Khối lượng riêng của chất lỏng, (kg/m3). Trong thí nghiệm này ta dùng chất lỏng là nước, và . g : Gia tốc trọng trường bằng 9.81 (m/s). Trong đó; 15 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011  Tính P m: Công thức tính như sau: , (W) Trong đó; n: Số vòng quay của bơm, vòng/phút. Trong bài thí nghiệm này, hai chế độ bơm quay là ở 1440 (vòng/phút) và 1764 (vòng/phút).  Tính Ph: Theo công thúc tính như sau: Trong đó; : là cột áp toàn phần của bơm, (mH2O) Q: Lưu lượng của bơm, (m3/s). : Khối lượng riêng của chất lỏng, (kg/m3). g : Gia tốc trọng trường bằng 9.81 (m/s).  Tính Hiệu suất (E): E được tính theo công thức: V. Kết quả thí nghiệm 1 Kết quả đo a. Hệ 1 bơm STT Tốc độ bơm (Tỉ lệ %) Áp suất hút Ph , (kPa) Áp suất đẩy Pd , (kPa) Lưu lượng Q , (l/s) 1 2 3 80% 80% 80% 1.00 -1.80 -0.50 0.90 0.00 0.60 0.25 0.00 0.00 4 80% -0.30 0.60 0.04 5 6 7 8 80% 80% 80% 80% -0.10 0.20 0.40 0.60 0.60 0.70 0.70 0.80 0.06 0.13 0.15 0.17 9 80% 0.90 0.90 0.16 b. Hệ 2 bơm ghép nối tiếp TN 2: Điều chỉnh lưu lượng bằng cách đóng từ từ van hút và giảm từ từ tốc độ quay của bánh guồng 1. 16 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 Tốc độ bơm 98% STT Chế độ tốc độ bơm Áp suất hút Ph (kPa) Áp suất đẩy bơm 1 P1d , (kPa) Áp suất đẩy bơm 2, P2d , (kPa) Lưu lượng Q (l/s) 1 98% 0.40 0.00 13.80 1.34 2 98% 0.40 0.00 13.40 1.32 3 98% -0.30 0.00 13.20 1.32 4 98% -2.90 0.00 12.30 1.23 5 98% -7.00 0.00 10.90 1.11 6 98% -21.00 0.00 2.70 0.49 7 98% -26.30 0.00 0.70 0.00 Tốc độ bơm 96% STT Chế độ tốc độ bơm Áp suất hút Ph (kPa) Áp suất đẩy bơm 1 P1d , (kPa) Áp suất đẩy bơm 2, P2d , (kPa) Lưu lượng Q (l/s) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 96% 96% 96% 96% 96% 96% 96% 96% 96% 0.40 0.40 0.20 -0.30 -1.10 -2.20 -7.30 -12.30 -22.80 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 13.50 13.40 13.70 13.60 13.40 12.60 10.20 8.00 2.10 1.32 1.32 1.32 1.30 1.30 1.24 1.11 0.94 0.30 TN 3: Điều chỉnh lưu lượng bằng cách mở từ từ van hút và tăng từ từ tốc độ quay của bánh guồng 1. 17 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn Thực hành Kỹ thuật thực phẩm 2011 STT Chế độ tốc độ bơm Áp suất hút Ph (kPa) Áp suất đẩy bơm 1 P1d , (kPa) Áp suất đẩy bơm 2, P2d , (kPa) Lưu lượng Q (l/s) 1 80% -24.00 0.00 1.50 0.13 2 80% -21.00 0.00 1.60 0.25 3 80% -18.60 0.00 4.00 0.62 4 80% -16.20 0.00 5.50 0.77 5 80% -16.00 0.00 5.30 0.77 6 80% -12.80 0.00 7.30 0.92 7 80% -6.60 0.00 10.70 1.13 8 80% -4.00 0.00 12.10 1.21 9 80% -0.60 0.00 12.90 1.28 c. Hệ 2 bơm ghép song song TN 4: Điều chỉnh lưu lượng bằng cách đóng từ từ van hút và giảm từ từ tốc độ quay của bánh guồng 1. STT Chế độ tốc độ bơm Áp suất hút Ph (kPa) Áp suất đẩy bơm 1 P1d , (kPa) Áp suất đẩy bơm 2, P2d , (kPa) Lưu lượng Q (l/s) 1 98% 0.4 3.8 13.2 1.301 2 98% 0.4 3.6 13.5 1.244 3 98% 0.3 3.5 12.9 1.244 4 98% -0.4 3.2 13.3 1.207 5 98% -1.7 2.8 11.8 1.131 6 98% -4.4 0 10.3 0.887 7 98% -5.8 0 9.3 0.604 8 98% -10.4 0 7.6 0.32 9 98% -14.8 0 5.3 0.02 TN 5: Điều chỉnh lưu lượng bằng cách mở từ từ van hút và tăng từ từ tốc độ quay của bánh guồng 1. 18 GVHD: Th.S Cao Thanh Nhàn