Tài liệu [Báo cáo] thực hành kỹ thuật thực phẩm (IUH)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM  BÁO CÁO THỰC HÀNH Môn: THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM GVHD : Phạm Quỳnh Thái Sơn SVTH : Trần Yến Thanh MSSV : 11031761 Lớp : DHTP7A Nhóm : Sáng thứ 4 (tiết 1-5) Tổ Tp.HCM 27/10/2013 :2 GHÉP BƠM-FM51 1. Mục đích thí nghiệm: - Xác định cột áp toàn phần của bơm, công suất và hiệu suất cho bơm ly tâm bằng việc đo đạc các thông số khi thay đổi lưu lượng bơm. -Xây dựng đường đặc tuyến của mạng ống để xác định điểm làm việc của bơm. - Xây dựng đường đặc tuyến của hệ 2 bơm ghép nối tiếp. - Xây dựng đường đặc tuyến của hệ 2 bơm ghép song song. 2. Các bước tiến hành thí nghiệm: (1): Van chỉnh lưu lượng (2): Cảm biến lưu lượng (3): Van hút (4): Van đẩy bơm 1 (5): Van 3 ngã (6): Van đẩy bơm 2 (7) + (8): Bơm 1 + Bơm 2 (9): Bồn chứa 2.1 Thí nghiệm 3 :Ghép bơm nối tiếp - Mở công tắc tổng - Mở máy tính và khởi động chương trình, đợi khi chương trình kiểm tra xong và sẵn sàng hoạt động Cả 2 bơm phải đảm bảo hoạt động cùng điều kiện .Bơm 2 đã cố định lưu lượng , bơm 1 nên thiết lập ở chế độ tốc độ 70% GVHD: Phạm Quỳnh Thái Sơn SVTH: Trần Yến Thanh Page 2 Chọn chế độ “series” - ghép bơm nối tiếp Mở hoàn toàn van đẩy của bơm 2, đóng van đẩy của bơm 1. Chỉnh van 3 ngã tại vị trí hợp lý Mở hoàn toàn van chỉnh lưu lượng Bật 2 nút “On” trên chương trình để khởi động bơm. Cho bơm chạy tuần hoàn để đuổi hết bọt khí. Khi đã hết bọt khí thì nhấp chuột vào biểu tượng “GO” để ghi lại giá trị đo được vào bảng số liệu của phần mềm. Đóng van điều chỉnh lưu lượng 1 ít, đợi 1 lát cho hệ thống ổn định, tiếp tục nhấn vào nút “GO” để ghi giá trị lần 2. Làm tương tự như vậy 10 lần. Mở hoàn toàn van chỉnh lưu lượng, tắt bơm và chuyển sang thí nghiệm tiếp theo. 2.4 Thí nghiệm 4 :Ghép bơm song song Cả 2 bơm phải đảm bảo hoạt động cùng điều kiện .Bơm 2 đã cố định lưu lượng , bơm 1 nên thiết lập ở chế độ tốc độ 70% Chọn chế độ “parallel” – ghép song song Mở hoàn toàn van đẩy của bơm 2 và bơm 1. Chỉnh van 3 ngã tại vị GVHD: Phạm Quỳnh Thái Sơn SVTH: Trần Yến Thanh Page 3 trí hợp lý Mở hoàn toàn van chỉnh lưu lượng, Cho bơm chạy tuần hoàn để đuổi hết bọt khí. Khi đã hết bọt khí thì nhấp chuột vào biểu tượng “GO” để ghi lại giá trị đo được vào bảng số liệu của phần mềm. Đóng van điều chỉnh lưu lượng 1 ít, đợi 1 lát cho hệ thống ổn định, tiếp tục nhấn vào nút “GO” để ghi giá trị lần 2. Làm tương tự như vậy 10 lần. Mở hoàn toàn van chỉnh lưu lượng, tắt bơm 3. Kết quả thí nghiệm 3.1 Thì nghiệm 3: Ghép nối tiếp Stt Lưu lượng Q(l/s) Tốc độ bơm n(rpm) Áp suất hút p (kPa) Áp suất đẩy p (kPa) Nhiệt độ T(0C) Moment xoắn động cơ t(N.m) 1 1.370 1260 1.2 35.3 36.7 0.45 2 1.365 1260 1.2 35.4 36.8 0.46 3 1.357 1260 1.1 36.5 35.3 0.46 4 1.358 1260 1.5 40.7 36.5 0.43 5 1.325 1260 1.6 42.5 36.9 0.45 6 1.217 1260 1.7 48.5 36.3 0.48 7 1.042 1260 2.0 61.7 36.5 0.43 8 0.821 1260 2.1 75.1 36.5 0.37 GVHD: Phạm Quỳnh Thái Sơn SVTH: Trần Yến Thanh Page 4 9 0.183 1260 2.4 91.4 36.7 0.35 10 0.046 1260 2.4 93.9 36.8 0.29 3.2 Thí nghiệm 4: Ghép song song Stt Lưu lượng Q(l/s) Tốc độ bơm n(rpm) Áp suất hút p (kPa) Áp suất đẩy p (kPa) Nhiệt độ T(0C) Moment xoắn động cơ t(N.m) 1 1.854 1260 0.3 38.7 37.7 0.36 2 1.835 1260 0.4 38.4 37.4 0.35 3 1.832 1260 0.6 38.7 37.9 0.36 4 1.764 1260 0.8 41.6 38.1 0.38 5 1.513 1260 1.5 42.3 38.4 0.33 6 1.237 1260 1.5 44.8 37.6 0.33 7 0.869 1260 2.1 47.4 38.2 0.35 8 0.493 1260 2.3 53.1 38.2 0.31 9 0.165 1260 2.6 56.8 38.5 0.34 10 0 1260 2.6 58.7 32.7 0.37 4. Xử lý kết quả: 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. Cột áp toàn phần của bơm được tính như sau: H = HS + HW + He Trong đó: - Hs = :biến thiên cột áp thủy tĩnh, m. - P1:áp suất hút (đo bằng áp kế), Pa P2 : áp suất đẩy( đo bằng áp kế), Pa GVHD: Phạm Quỳnh Thái Sơn SVTH: Trần Yến Thanh Page 5 - Hw = : biến thiên động năng, m. - W1: vận tốc đường ống hút của dòng lưu chất, m/s. W1 = - d1 = 0.0235m đối với mô hình FM50 W2: vận tốc đường ống đẩy của dòng lưu chất, m/s. - W1 = - d2 = 0.075m đối với mô hình FM50 He = z2 – z1 : (lấy thước đo), biến thiên thế năng, m. He = 0.075m đối với mô hình FM50 Công suất của bơm: Công suất thủy lực truyền cho lưu chất Ph = Q.H. ,W Trong đó: - Q: lưu lượng của bơm, m3/s. H: cột áp toàn phần của bơm, m. : Khối lượng riêng của chất lỏng, kg/m3. g: gia tốc trọng trường, m/s2 - Công suất cần cung cấp cho động cơ cần cung cấp có thể được tính như sau: Pm = ,w Trong đó: - n: số vòng quay của bơm, vòng/phút t: moment xoắn của động cơ, N.m Hiệu suất của bơm: Hiệu suất của bơm có thể được tính như sau E= 100% Thí nghiệm 3. Ghép bơm nối tiếp Bảng 4.1 Chiều cao cột áp của bơm, công suất, hiệu suất của bơm. GVHD: Phạm Quỳnh Thái Sơn SVTH: Trần Yến Thanh Page 6 Stt Chiều cao cột áp của bơm (m) Công suất (w) Hiệu suất (%) 1 4.65 34.2 63.7 2 4.76 34.7 61.8 3 4.81 35.3 59.4 4 5.17 36.7 65.6 5 5.34 36.8 61.2 6 5.93 38.9 67.3 7 6.75 39.8 74.7 8 7.88 37.5 76.9 9 9.20 9.8 24.5 10 9.56 2.8 7.3 Thí nghiệm 4. Ghép bơm song song. Bảng4.2 Chiều cao cột áp của bơm, công suất, hiệu suất của bơm. Stt Chiều cao cột áp của bơm (m) Công suất (w) Hiệu suất (%) 1 3.80 39.5 98.9 2 3.87 40.6 85.0 3 3.86 39.5 83.5 4 3.91 37.9 78.1 5 3.98 33.8 73.9 6 4.05 28.7 65.8 7 4.13 20.5 53.9 GVHD: Phạm Quỳnh Thái Sơn SVTH: Trần Yến Thanh Page 7 8 4.89 12.6 31.8 9 5.26 4.1 9.4 10 5.46 0.00 0.00 5. Đồ thị 5.1 Trường hợp ghép song song GVHD: Phạm Quỳnh Thái Sơn SVTH: Trần Yến Thanh Page 8 5.2 Trường hợp ghép nối tiếp GVHD: Phạm Quỳnh Thái Sơn SVTH: Trần Yến Thanh Page 9 6. Bàn luận Thông qua đồ thị ta thấy rằng nếu muốn giữ nguyên cột áp và tăng lưu lượng bơm thì ta ghép bơm song song, còn muốn tăng cột áp mà vẫn giữ nguyên lưu lượng thì ta ghép nối tiếp. Từ kết quả tính được ta có thể chọn điều kiện làm việc thích hợp để đạt hiệu quả tốt nhất. Nguyên nhân gây sai số có thể là do: chưa đuổi hết bọt khí trong thiết bị, bơm không ổn định, đọc kết quả sai… GVHD: Phạm Quỳnh Thái Sơn SVTH: Trần Yến Thanh Page 10 MẠCH LƯU CHẤT 1. Mục đích: - Tìm hiểu về các dạng tổn thất cột áp xảy ra trong ống dẫn khi dòng chất lỏng không nén được chảy qua các ống, các loại khớp nối, van hay các thiết bị đo dùng trong mạng ống. - Xác định mối quan hệ giữa tổn thất áp suất theo tổn thất ma sát và vận tốc nước chảy bên trong ống trơn và so sánh với tổn thất áp suất được xác định bằng phương trình tổn thất trong ống . - Xác định các tổn thất cục bộ trong hệ thống đường ống của mô hình thí nghiệm. - Xác định mối quan hệ giữa hệ số ma sát và chuẩn số Reynolds đối với nước chảy trong ống nhám. - Ứng dụng việc đo độ chênh áp trong việc đo lưu lượng và vận tốc nước chảy trong ống dẫn. 2. Tiến hành thí nghiệm 2.1. Thí nghiệm 1: Xác định tổn thất ma sát của chất lỏng với thành ống. Mở công tắc bơm Đóng và mở van thích hợp để cho nước được bơm vào đoạn ống cần làm thí nghiệm Nối đầu đo áp suất vào đoạn ống cần làm thí nghiệm. Đồng hồ có GVHD: Phạm Quỳnh Thái Sơn SVTH: Trần Yến Thanh Page 11 thang đo công suất lớn gắn trước dòng chảy còn thang đo công suất nhỏ thì gắn sau dòng chảy. Cho nước chảy vào ống đong 1 lit, ghi lại thời gian ứng với mỗi lần đo để tính lưu lượng. Đo đường kính trong của ống cần làm thí nghiệm(sử dụng thước kẹp để đo đoạn ống mẩu), sau đó ghi số liệu vào bảng số liệu thí nghiệm. Bật công tắc bơm cho nước chảy vào hệ thống. Điều chỉnh van điều chỉnh lưu lượng (phía dưới công tắc bơm) để có được lưu lượng cần thiết. Nên bắt đầu từ lưu lượng nhỏ và tăng dần lưu lượng. . Ghi lại kết quả thí nghiệm vào bảng số liệu. 2.2. Thí nghiệm 2: Xác định trở lực cục bộ. Đóng và mở van thích hợp để nước được bơm vào đoạn ống cần làm thí nghiệm. Nối đầu đo áp suất với những chổ phù hợp để đo tổn thất áp suất cục bộ Đo đường kính trong của ống lớn nhất và ghi vào bản số liệu. Chọn bộ phận nối từ danh sách. Nếu làm thí nghiệm vói van, nhập vị trí ước lượng của van GVHD: Phạm Quỳnh Thái Sơn SVTH: Trần Yến Thanh Page 12 Điều chỉnh van điều chỉnh luu lượng ( phí dưới công tắc bơm) để có được lưu lượng cần thiết. Nên bắt đầu từ lưu lượng nhỏ và tăng dần lưu lượng. Nên thay đổi lưu lượng từ nhỏ nhất đến lớn nhất Ghi lại kết quả thí nghiệm vào bảng 2.3.Thí nghiệm 3: Xác định tổn thất ma sát trong đoạn ống nhám Tương tự thí nghiệm 1 nhưng làm thí nghiệm với đoạn ống nhám. 2.4. Thí nghiệm 4: Đo lưu lượng dựa vào độ chênh áp. 2.4.1 Màng chắn và ống ventury Mở van phù hợp để dẫn nước vào lưu lượng kế Điều chỉnh van điều chỉnh lưu lượng ( phí dưới công tắc bơm) để chỉnh lưu lượng cần thiết. Nến bắt đầu thí nghiệm từ lưu lượng nhỏ nhất đến lớn nhất Ghi lại kết quả thí nghiệm vào bảng. 2.4.1 Ống pitot Nối đầu đo áp suất vào 2 đầu nối của ống pitot. Điều chỉnh van điều chỉnh lưu lượng ( phá dưới công tắc bơm) để chỉnh lưu lượng cần thiết. Nên bắt đầu thí nghiệm từ lưu lượng nhỏ nhất đến lớn nhất Tại giá trị lưu lượng lớn nhất hãy dịch chuyển đầu đo áp suất GVHD: Phạm Quỳnh Thái Sơn SVTH: Trần Yến Thanh Page 13 toàn phần trong ống tại các vị trí khác nhau dọc ống Ước tính giá trị trung bình và so sánh với giá trị lớn nhất tại tâm ống. 3. Kết quả thí nghiệm 3.1 Xác định tổn thất ma sát của chất lỏng với thành ống Tổn thất áp suất (thực tế) Đường Thể Thời Lưu lượng (mH2O) STT kính ống tích gian (m3/s) khảo sát (lít) (s) P1(atm) P2(kPa) P(mH2O) 3.57143×101 1 28 0,022 1.1 0,12 5 2 3 1 Ống 7 D=18mm 26 3.84615×105 8.33333×10- 0,042 1,5 0,28 0,047 1,8 0,3 1 12 4 1 8 1.25×10-4 0,052 3,0 0,23 5 1 5 2×10-4 0,072 4,2 0,32 1 1 10 1×10-4 0,032 0.7 0,26 0,052 3,2 0,21 0,057 3.7 0,21 2 3 1 Ống 8 (17mm) 7 5 1.42857×104 1.66667×10- 1 6 4 1 5 2×10-4 0,072 4,0 0,34 5 1 4 2.5×10-4 0,077 4,2 0,37 1 1 8 1.25×10-4 0,067 0.9 0,60 4 0,072 1.9 0,55 1.66667×10- 0,080 2,2 0,60 2 3 Ống 9 (11mm) 1 7 1 6 4 1.42857×10- GVHD: Phạm Quỳnh Thái Sơn SVTH: Trần Yến Thanh Page 14 4 4 1 5 2×10-4 0,082 2,4 0,60 5 1 4 2.5×10-4 0,087 2.6 0,63 Thể tích (lít) Thời gian( s) Lưu lượng Tổn thất áp suất (thực tế) (mH2O) 1 1 29 3.44828×10-5 0,347 4.8 3.079 2 1 13 7.69231×10-5 0.327 6,3 2.738 1 7 1.42857×10-4 0.197 7,2 1.302 1 5 2×10-4 0,157 8,2 0.785 5 1 4 2.5×10-4 0,127 8,8 0.413 1 1 18 5.55556×10-5 0,297 1,3 2.935 2 1 8 1.25×10-4 0,197 2,3 1.798 1 7 1.42857×10-4 0,147 2,8 1.230 1 6 1.66667×10-4 0,117 3,3 0.868 5 1 5 2×10-4 0,097 3,3 0.661 1 1 13 7.69231×10-5 0,007 3,3 0.661 2 1 10 1×10-4 0,012 3,7 0.258 1 9 1.11111×10-4 0,015 4,2 0.279 1 7 1.42857×10-4 0,017 4,9 0.331 1 6 1.66667×10-4 0,017 5,1 0.351 1 14 7.14286×10-5 0,037 7,3 0.372 3.2 Xác định trở lực cục bộ ST T 3 4 3 4 3 4 Vị trí khảo sát Van 12 (14mm) Van 20 15(mm) Đột mở 16 (7mm) 5 1 Nối T13 (m3/s) P1(atm) P2(kPa) P (mH2O) GVHD: Phạm Quỳnh Thái Sơn SVTH: Trần Yến Thanh Page 15 2 1 9 1.11111×10-4 0,047 7,8 0.320 3 1 6 1.66667×10-4 0,052 8,4 0.331 4 1 5 2×10-4 0,057 9,0 0.331 5 1 3 3.33333×10-4 0,067 9,9 0.320 1 1 9 1.11111×10-4 0.078 0,8 0.723 2 1 7 1.42857×10-4 0.098 1,2 0.889 1 6 1.66667×10-4 0.019 1,8 0.010 1 5 2×10-4 0.022 1,9 0.031 1 4 2.5×10-4 0.027 2,3 0.041 3 4 (15mm) Co 90(22) 15(mm) 5 4. Xử lý số liệu 4.1 Các công thức tính:  Tính lưu lượng: 1 Q  .103 (m3/s) t (t là thời gian đo được, s)  Tính vận tốc dòng chảy: 4Q u  .d 2 (m/s)  Tính số Reynolds: Re  .u.d u.d      1,137625.106 GVHD: Phạm Quỳnh Thái Sơn SVTH: Trần Yến Thanh Page 16  Tính hệ số ma sát:  Nếu Re<2320 (dòng chảy tầng).  64 Re  Nếu 2320105 (Rối thành nhám thủy lực)  100     0,1. 1,46.   d Re   0,25  là hệ số nhám ống dẫn (ống thép  = 0.2mm)  Tính tổn thất áp suất lý thuyết: L u2 p0  H d  . . d 2g 4.2 STT Tổn thất ma sát của chất lỏng với thành ống Đường kính ống khảo sát 1 2 3 Ống 7 18mm Vận tốc dòng chảy(m/s) Re Hệ số ma sát Tổn thất áp suất thực tế(mH2O) Tổn thất áp suất lý thuyết (mH2O) 0.140419517 2221.7789 8 0.02880575 0,12 0.0018 0.151220958 2392.6841 0.0267482 0,28 0.0037 0.327645409 5184.1488 7 0.03724069 0,3 0.015 GVHD: Phạm Quỳnh Thái Sơn SVTH: Trần Yến Thanh Page 17 4 0.491468114 7776.2233 2 0.03365076 0,23 0.030 5 0.786348982 12441.957 3 0.33857546 0,32 0.24 1 0.440790779 6974.3843 7 0.03457886 0,26 0.026 2 0.629701112 9963.4062 3 0.03162898 0,21 0.047 0.734651298 11623.973 9 0.33377244 0,21 0.079 4 0.881581557 13948.768 7 0.33377147 0,34 0.12 5 1.101976947 17435.960 9 0.33377051 0,37 0.19 1 1.315997263 20822.283 9 0.29935422 0,60 0.42 2 1.503996872 23796.895 9 0.29935366 0,55 0.51 1.754663017 27763.045 2 0.2993531 0,60 0.71 4 2.10559562 33315.654 2 0.29935254 0,60 1.032 5 2.631994525 41644.567 8 0.29935198 0,63 1.621 3 3 Ống 8 17mm Ống 9 11mm GVHD: Phạm Quỳnh Thái Sơn SVTH: Trần Yến Thanh Page 18 4.3 Trở lực cục bộ Tổn thất Hệ số trở áp suất lực cục thực tế bộ (mH2O) 893.1874 3.25 5 Lưu lượng (m3/s) Vận tốc dòng chảy (m/s) Áp suất động (mH2O) 1 3.44828×10-5 0.13557757 0.002563 2 7.69231×10-5 0.30244201 0.012753 2.91 262.1345 7 1.42857×10-4 0.56167728 0.043984 1.53 41.72853 4 2×10-4 0.78634898 0.086209 0.72 7.56789 5 2.5×10-4 0.98293623 0.134702 0.58 1.45346 1 5.55556×10-5 0.21843045 0.005048 3.04 638.1243 5 2 1.25×10-4 0.49146811 0.025554 2.02 83.23454 1.42857×10-4 0.56167728 0.033377 1.47 47.25563 4 1.66667×10-4 0.65529213 0.045429 1.11 22.34885 5 2×10-4 0.78634898 0.065418 0.91 15.69652 1 7.69231×10-5 0.30244201 0.204045 0.27 1.23134 2 1×10-4 0.39317449 0.344836 0.26 0.77975 0.43686011 0.425723 0.25 0.65653 4 1.11111×10-4 Đột mở 16 1.42857×10-4 0.56167728 0.703747 0.27 0.54543 5 1.66667×10-4 0.65529213 0.957877 0.31 0.34579 1 7.14286×10-5 0.28083903 0.008344 0.25 33.41542 1.11111×10-4 0.43686011 0.020191 0.27 13.51876 1.66667×10-4 0.65529213 0.045429 0.30 8.55654 ST T 3 3 3 2 3 Vị trí khảo sát Van 12 Van 20 Nối t13 GVHD: Phạm Quỳnh Thái Sơn SVTH: Trần Yến Thanh Page 19 4 2×10-4 0.78634898 0.065418 0.32 6.32243 5 3.33333×10-4 1.31058033 0.181718 0.31 1.12876 1 1.11111×10-4 0.43686011 0.020191 0.29 1.67675 2 1.42857×10-4 0.56167728 0.033377 0.29 0.98432 3 Co 90o 1.66667×10-4 0.65529213 0.045429 0.49 2.15542 4 2×10-4 0.78634898 0.065418 0.58 0.89143 5 2.5×10-4 0.98293623 0.102216 0.78 0.67632 5. Đồ thị 5.1 Tổn thất áp suất theo vận tốc Ống 7 Ống 8 GVHD: Phạm Quỳnh Thái Sơn SVTH: Trần Yến Thanh Page 20