Tài liệu Thiết kế nhà máy cà phê

PHỤ LỤC BÀI 1: GHÉP BƠM – FM51...........................................................................................................4 1.1. Mục đích thí nghiệm.............................................................................................................. 4 1.2. Tiến hành thí nghiệm.............................................................................................................4 1.2.1. Sơ đồ thí nghiệm:...............................................................................................................4 1.2.2. Mô tả thí nghiệm:...............................................................................................................5 1.2.2.1. Thí nghiệm 1: Xác định các thông số đặc trưng của bơm...............................................5 1.2.2.2. Thí nghiệm 2: Phân tích các thông số đặc trưng của bơm (tìm điểm làm việc)...............5 1.2.2.3. Thí nghiệm 3: Ghép bơm nối tiếp...................................................................................5 1.2.2.4. Thí nghiệm 4: Ghép bơm song song...............................................................................6 1.3. Kết quả thí nghiệm................................................................................................................7 1.3.1. Thí nghiệm 3...................................................................................................................... 7 1.3.2. Thí nghiệm 4...................................................................................................................... 7 1.4. Xử lí kết quả thí nghiệm và bàn luận.....................................................................................8 1.4.1. Xử lý số liệu:...................................................................................................................... 8 1.4.2. Vẽ đồ thị:.......................................................................................................................... 12 1.4.3. Bàn luận:.......................................................................................................................... 15 1.5. Tài liệu tham khảo...............................................................................................................15 BÀI 2: MẠCH LƯU CHẤT – C6MKII.........................................................................................16 2.1.Mục đích mạch lưu chất...........................................................................................................16 2.2.Tiến hành thí nghiệm...............................................................................................................16 2.2.1.Sơ đồ thí nghiệm................................................................................................................... 16 2.2.2.Mô tả thí nghiệm................................................................................................................... 17 2.2.2.1.Thí nghiệm 1: xác định tổn thất ma sát của chất lỏng với thành ống.................................17 2.2.2.2.Thí nghiệm 2: xác định trở lực cục bộ...............................................................................18 2.2.2.3.Thí nghiệm 3: xác định tổn thất ma sát trong đoạn ống nhám:...........................................20 2.2.2.4.Thí nghiệm 4: xác định lưu lượng dòng chảy qua ống bằng màng chắn, ventury và ống pitot................................................................................................................................................ 20 2.3.Kết quả thí nghiệm................................................................................................................... 20 2.3.1.Kết quả thí nghiệm 1: xác định tổn thất ma sát của chất lỏng với thành ống........................20 1 2.3.2.Kết quả thí nghiệm 2: : xác định trở lực cục bộ....................................................................22 2.3.3.Kết quả thí nghiệm 3:xác định tổn thất ma sát trong đoạn ống nhám:..................................23 2.3.4.Kết quả thí nghiệm 4: đo lưu lượng dựa vào độ chênh áp:....................................................23 2.4.Xử lí kết quả thí nghiệm và bàn luận.......................................................................................24 2.4.1.Xử lí kết quả thí nghiệ..........................................................................................................24 2.4.1.1.xác định tổn thất ma sát của chất lỏng với thành ống trơn và ống nhám............................24 2.4.1.2.Xác định trở lực cục bộ của các van và các bộ phận nối....................................................25 2.4.1.3.Xác định lưu lượng dòng chảy qua ống bằng màng chắn, ống ventury và ống pitto..........26 2.4.2.Đồ thị.................................................................................................................................... 27 Bài 3: TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM.........................................................................................31 3.1. Mục đích thí nghiệm...............................................................................................................31 3.2. Tiến hành thí nghiệm..............................................................................................................31 3.2.1. Đối với thiết bị truyền nhiệt ống chùm TB1........................................................................31 3.2.1.1. Trường hợp ngược chiều...................................................................................................31 3.2.1.2. Trường hợp xuôi chiều......................................................................................................32 3.2.2. Đối với thiết bị truyền nhiệt ống chùm TB2........................................................................33 3.2.2.1. Trường hợp ngược chiều...................................................................................................33 3.2.2.2. Trường hợp xuôi chiều......................................................................................................33 3.3. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM......................................................................................................34 3.3.1. Khảo sát quá trình truyền nhiệt trên TB1.............................................................................34 3.3.1.1. Trường hợp xuôi chiều......................................................................................................34 3.3.1.2. Trường hợp ngược chiều...................................................................................................35 3.3.2. Khảo sát quá trình truyền nhiệt trên TB2.............................................................................36 3.3.2.1. Trường hợp xuôi chiều......................................................................................................36 3.3.2.2. Trường hợp ngược chiều...................................................................................................37 3.4 XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN.............................................................38 3.4.1.Xử lý kết quả........................................................................................................................ 38 3.4.2. Đồ thị................................................................................................................................... 55 3.4.3. Bàn luận............................................................................................................................... 55 3.5. TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................................56 BÀI 4: SẤY ĐỐI LƯU.................................................................................................................. 57 2 4.1. Mục đích thí nghiệm............................................................................................................57 4.2. Tiến hành thí nghiệm...........................................................................................................57 4.2.1. Sơ đồ thí nghiệm..............................................................................................................57 4.2.2. Mô tả thí nghiệm:.............................................................................................................57 4.3. Kết quả thí nghiệm..............................................................................................................58 4.4. Xử lí số liệu......................................................................................................................... 61 4.5. Đồ Thị.................................................................................................................................. 66 Bài 5 :CHƯNG LIÊN TỤC...........................................................................................................68 5.1.Mục đích.................................................................................................................................. 68 5.2. Tiến hành thí nghiêm..............................................................................................................68 5.2.1.Sơ đồ thí nghiệm:.................................................................................................................. 68 5.2.2.Mô tả thí nghiệm:.................................................................................................................. 69 5.3.Kết quả thí nghiệm................................................................................................................... 70 5.3.1.Kết quả thí nghiệm:............................................................................................................... 70 5.3.2.Xử lý kết quả........................................................................................................................ 71 5.4.Xử lý kết quả thí nghiệm và bàn luận......................................................................................73 5.4.1. Xử lý số liệu:....................................................................................................................... 73 5.4.2.Xử lý kết quả số liệu:............................................................................................................78 5.5.Tài liệu tham khảo................................................................................................................... 82 3 BÀI 1: GHÉP BƠM – FM51 Ngày tháng năm thực hành: 18/09/2013. 1.1. Mục đích thí nghiệm - Xác định cột áp toàn phần của bơm, công suất và hiệu quả cho bơm ly tâm bằng việc đo đạc các thông số khi thay đổi lưu lượng bơm (thí nghiệm 1). - Xây dựng đường đặc tuyến của mạng ống để xác định điểm làm việc của bơm (thí nghiệm 2). - Xây dựng đường đặc tuyến của hệ 2 bơm ghép nối tiếp (thí nghiệm 3). - Xây dựng đường đặc tuyến của hệ 2 bơm ghép song song (thí nghiệm 4). 1.2. Tiến hành thí nghiệm 1.2.1. Sơ đồ thí nghiệm: Hình 1.1. Mô hình thí nghiệm ghép bơm FM51 4 Hình 1.2. Giao diện phần mềm. 1.2.2. Mô tả thí nghiệm: 1.2.2.1. Thí nghiệm 1: Xác định các thông số đặc trưng của bơm ( không làm thí nghiệm 1). 1.2.2.2. Thí nghiệm 2: Phân tích các thông số đặc trưng của bơm (tìm điểm làm việc) (không làm thí nghiệm 2). 1.2.2.3. Thí nghiệm 3: Ghép bơm nối tiếp Tiến hành thí nghiệm - Kiểm tra hệ thống thí nghiệm: kiểm tra mực nước trong thùng chứa, nếu thiếu nước châm nước thêm theo yêu cầu của giảng viên hướng dẫn. 5 - Thầy hướng dẫn vận hành máy và các chú ý trong thao tác với máy: + chú ý van ba ngã, cách điều chỉnh van đẻ chuyển chế độ vận hánh hệ thống, chảy nối tiếp hay song song giũa hai bơm. Cách dung van tránh trường hợp làm hư van. + cách dung van chỉnh lưu lượng, mở van và chú ý tráng mở quá mức giới hạn van gây hỏng van. + Thầy hỏi qui trình thí nghiệm, số thí nghiệm làm. - Thầy thao tác vận hành thử hệ thống, hướng dẫn, chú ý chỉ dung những phân Thầy hướng dẫn trong chương trình trên máy, không điều chỉnh chương trình ngoài hướng dẫn. Nhóm thực hiện thí nghiệm sau hướng dẫn của Thầy: - Bật công tắc. - Khởi động máy tính lên. - Mở chương trình “FM51 Series and Parallel Pumps ” - Chỉnh trên chương trình vừa mở, chỉnh về chế độ “series”- ghép bơm nối tiếp, bơm 2 cố định lưu lượng, bơm 1 thiết lập ở tốc độ 70%. - Mở hoàn toàn van đẩy của bơm 2. - Chỉnh van 3 ngã tại vị trí hợp lý, chú ý đóng van đẩy bơm 1 để chuyển hệ thống về chế độ 2 bơm được ghép nối tiếp. - Mở hoàn toàn van chỉnh lưu lượng. - Bật 2 nút “on” trên chương trình, để khởi động hệ thống bơm chạy. - Cho bơm chạy tuần hoàn để đuổi hết bọt khí ra hệ thống. - Sau khi bọt khí được đuổi ra hết thì nhấp sang bảng để thu số liệu của những lần điều chỉnh lưu lượng khác nhau(lưu lượng Q, tốc độ bơm n, áp suất hút Ph, áp suất đẩy Pđ, nhiệt độ T, moment xoắn động cơ t) , nhấp chuột vào nút “go” để ghi số liệu vào bảng của chương trình. - Đóng van chỉnh lưu lượng một ít, đợi 1 lát, cho hệ thống ổn định , tiếp tục nhấp vào nút “go” để ghi tiếp số liệu lần 2. - Tương tự như vậy cho đến khi van chỉnh lưu lượng đóng hoàn toàn ( ta thu ít nhất 10 giá trị lưu lượng khác nhau, theo thứ tự giảm dần về 0). - Mở hoàn toàn van chỉnh lưu lượng, tắt bơm và chuyển sang thí nghiệm tiếp theo (thí nghiệm 4). 1.2.2.4. Thí nghiệm 4: Ghép bơm song song Tiến hành thí nghiệm - Tắt bảng số liệu đo của ghép nối tiếp, chọn lệnh “New” để làm thí nghiệm 4. - Chỉnh trên chương trình trên máy tính, chỉnh về chế độ “parallel”- ghép bơm song song, bơm 2 cố định lưu lượng, bơm 1 thiết lập ở tốc độ 70%. - Mở hoàn toàn van đẩy của bơm 2. 6 - Chỉnh van 3 ngã tại vị trí hợp lý, mở van đẩy bơm 1 để 2 bơm được ghép song song. - Mở hoàn toàn van chỉnh lưu lượng. - Nhấp 2 nút “on”, để khởi động hệ thống bơm chạy vào hệ thống. - Cho bơm chạy tuần hoàn để đuổi hết bọt khí ra hệ thống. - Sau khi bọt khí được đuổi ra hết thì nhấp sang chế độ bảng để đọc kết quả số liệu liệu (lưu lượng Q, tốc độ bơm n, áp suất hút Ph, áp suất đẩy Pđ, nhiệt độ T, moment xoắn động cơ t) ,nhấp chuột vào nút “go” để ghi số liệu vào bảng của chương trình. - Đóng van chỉnh lưu lượng một ít, đợi 1 lát, cho hệ thống ổn định , tiếp tục nhấp vào nút “go” để ghi tiếp số liệu lần 2. - Tương tự như vậy cho đến khi van chỉnh lưu lượng đóng hoàn toàn ( ta thu ít nhất 10 giá trị lưu lượng khác nhau, theo thứ tự giảm dần về 0). - Mở hoàn toàn van chỉnh lưu lượng, tắt bơm. - Thu thập số liệu cần thiết. - Kết thúc thí nghiệm 4. - Tắt công tắc, kiểm tra hệ thống van và máy, xem mực nước có giảm do rò rỉ, châm nước, lau khô vùng nước chảy, nước bẩn hay cặn thay nước mới, mở van xả cho chảy hết nước, châm nước mới vào. - Kiểm tra nguồn điện cận thận, hoàn trả thiết bị. 1.3. Kết quả thí nghiệm 1.3.1. Thí nghiệm 3. Bảng 1.1. kết quả thí nghiệm 3: Ghép bơm nối tiếp. NV STT Lưu lượng Q (l/s) Tốc độ bơm n (rpm) Áp suất hút Ph (Kpa) Áp suất đẩy Pđ (Kpa) Nhiệt độ T (0C) Moment xoắn động cơ t (N.m) L.Duye n 1 1.320 1260 1.5 34.7 33.1 0.39 2 1.320 1260 1.5 36.0 33.1 0.41 T.Duye n 3 1.301 1260 1.6 36.4 33.0 0.44 4 1.301 1260 1.7 37.2 33.0 0.44 T.Hằng 5 1.170 1260 1.8 48.2 33.1 0.44 6 0.867 1260 2.2 66.4 33.4 0.39 7 0.301 1260 2.5 87.2 33.3 0.30 Thu 7 .Hằng 8 0.113 1260 2.4 90.3 33.3 0.24 Duy 9 0.076 1260 2.5 91.3 33.4 0.26 10 0.000 1260 2.5 92.6 33.5 0.24 1.3.2. Thí nghiệm 4. Bảng 1.2. Kết quả thí nghiệm 4: Ghép bơm song song. NV Tốc độ Lưu lượng STT bơm Q (l/s) n (rpm) Áp suất hút Ph (Kpa) Áp suất đẩy Nhiệt độ Pđ (Kpa) T (0C) Moment xoắn động cơ t (N.m) L.Duyen 1 1.586 1260 0.6 37.1 32.6 0.33 2 1.495 1260 0.8 37.9 32.7 0.36 T. Duyen 3 1.403 1260 0.8 38.8 32.8 0.39 4 1.332 1260 1.1 44.0 33.1 0.36 T.Hang 5 1.227 1260 1.6 43.8 33.1 0.35 6 0.623 1260 2.3 50.0 33.1 0.30 Thu. 7 0.150 1260 2.6 56.1 33.0 0.27 Hang 8 0.094 1260 2.6 56.5 33.1 0.26 Duy 9 0.037 1260 2.6 56.7 33.2 0.26 10 0.000 1260 2.6 57.5 33.1 0.26 1.4. Xử lí kết quả thí nghiệm và bàn luận 1.4.1. Xử lý số liệu: - Tính toán chiều cao cột áp của bơm, công suất, hiệu suất của bơm. + Năng suất của bơm là thể tích chất lỏng bơm cung cấp vào ống trong một đơn vị thời gian. Kí hiệu: Q. Đơn vị: m3/s, m3/h, l/s). + Cột áp của bơm: Công thức tính ở [3.2.2] 3 : 8 Trong đó, Htp: cột áp toàn phần của bơm (m). Hs: biến áp cột thủy tĩnh (m). Hw: biến áp động năng (m). He: biến thiên thế năng (m). Ta có công thức tính biến áp cột thủy tĩnh ở [3.2.2] 3: Trong đó, P1: áp suất hút (đo bằng áp kế), Pa. P2: áp suất đẩy (đo bằng áp kế), Pa. : khối lượng riêng của nước, kg/m3 g: gia tốc trọng trường, 9.81 m2/s. Ta có công thức tính biến áp động năng ở [3.2.2] 3: ; Trong đó, w1: vận tốc vào lưu chất ,m/s. d1= 0.0235 m. w2: vận tốc ra, m/s. d2= 0.0175 m. Ta có công thức tính biến thiên thế năng ở [3.2.2] 3: He = 0.065 m (đối với mô hình FM51). + Công suất của bơm: công thức tính công suất bơm ở [3.2.2] 3: 9 Công suất thủy lực truyền cho lưu chất: Trong đó, Q: lưu lượng của bơm ,m3/s. Htp: cột áp toàn phần của bơm, m. : khối lượng riêng của nước ,kg/m3. g: gia tốc trọng trường, 9.81 m2/s. Công suất cần cung cấp cho động cơ: Trong đó, n: số vòng quay của bơm, vòng/phút. t: moment xoắn của động cơ, N/m. + Hiệu suất của bơm: Xử lý kết quả số liệu: Tính toán mẫu: Bảng 1.3. Số liệu mẫu tính toán. STT Tốc độ Lưu lượng bơm Q (l/s) n (rpm) Áp suất hút Ph (Kpa) Áp suất đẩy Nhiệt độ Pđ (Kpa) T (0C) Moment xoắn động cơ t (N.m) 1 1.320 1.5 34.7 0.39 1260 Đổi đơn vị: 1.5 kPa = 1500 Pa, 34.7 kPa = 34700 Pa, 9.81m2/s, 1.320 l/s = 1.320x10-3m3/s. 10 33.1 nước tại 33,10C: 994.76kg/m3, g = *biến áp cột thủy tĩnh ở [3.2.2] 3: *tính biến áp động năng ở [3.2.2] 3 *biến thiên thế năng ở [3.2.2] 3: He = 0.065 m (đối với mô hình FM51). tính công suất bơm ở [3.2.2] 3: Công suất thủy lực truyền cho lưu chất Trong đó, Q: lưu lượng của bơm ,m3/s. Htp: cột áp toàn phần của bơm, m. : khối lượng riêng của nước ,995 kg/m3. g: gia tốc trọng trường, 9.81 m/s2. Công suất cần cung cấp cho động cơ Trong đó, 11 n: số vòng quay của bơm, vòng/phút. t: moment xoắn của động cơ, N/m. Hiệu suất của bơm: Bảng 1.4. Kết quả xử lí số liệu thí nghiệm 3: Ghép bơm nối tiếp. NV STT L.Duye n 1 Vận tốc đường ống hút w1 (m/s) Vận tốc đường ống đẩy w2 (m/s) Chiều cao cột áp H (m) Công suất thủy lực chuyền cho lưu chất Ph (w) Công suất cần cung cấp cho động cơ Pm (w) 3.045 5.491 4.532 58.384 51.433 113.51 3 3.045 5.491 4.666 60.100 54.071 111.15 1 58.027 102.09 3 58.027 103.66 3 58.027 111.31 7 2 T.Duye n 3 3.001 5.412 4.666 59.242 4 3.001 T.Hang Hiệu suất của bơm E (%) 5.412 4.738 60.153 5 2.699 4.867 5.657 64.594 6 2.000 3.606 7.105 60.108 51.433 116.86 6 Thu.Ha ng 7 0.694 1.252 8.803 25.855 39.564 65.351 8 0.261 0.470 9.084 10.016 31.651 31.644 Duy 9 0.175 0.316 9.171 6.801 34.289 19.835 10 0.000 0.000 9.301 0.000 31.651 0.000 Bảng 1.5. Kết quả xử lí số liệu thí nghiệm 4: Ghép bơm song song. 12 NV L.Duye n T. Duyen T.Hang Vận tốc đường ống STT hút w1 (m/s) Vận tốc đường ống đẩy w2 (m/s) Chiều cao cột áp H (m) Công suất thủy lực chuyền cho lưu chất Công suất cần cung cấp cho động cơ Ph (w) Pm (w) Hiệu suất của bơm E (%) 1 3.658 6.597 5.353 82.862 43.520 190.398 2 3.449 6.219 5.243 76.503 47.477 161.139 3 3.236 5.836 5.172 70.827 51.433 137.706 4 3.073 5.541 5.556 72.222 47.477 152.121 5 2.830 5.104 5.320 63.705 46.158 138.015 6 1.437 2.591 5.202 31.625 39.564 79.933 7 0.346 0.624 5.573 8.158 35.608 22.911 8 0.217 0.391 5.606 5.142 34.289 14.997 9 0.085 0.154 5.622 2.030 34.289 5.919 10 0.000 0.000 5.703 0.000 34.289 0.000 Thu. Hang Duy 1.4.2. Vẽ đồ thị: Ghép nối tiếp 13 14 Ghép song song 15 16 1.4.3. Bàn luận:  Tài liệu so sánh các đường đặc tuyến của bơm của hệ 2 bơm ghép nối tiếp so với của một bơm đối với thí nghiệm một bơm khi lưu lượng dòng chảy tăng dần thì áp suất thủy lực bên trong ống giảm dần do vậy áp suất ra tại miệng ra của ống đẩy giảm dần . đối với thí nghiệm của hệ ghép 2 bơm nối tiếp thì khi lưu lượng dòng chảy giảm dần thì áp suất tại miệng ống ra cũng giảm dần .  ứng dụng của ghép bơm nối tiếp trong thực tế ghép bơm nối tiếp trong thực tế dùng để vận chuyển chất lỏng đi xa mà một bơm thì không làm được hoặc là vận chuyển chất lỏng lên cao như hệ thống cấp nước ở những khu nhà cao tầng so sánh các đường đặc tuyến của bơm của hệ 2 bơm ghép song song so với của một bơm và hệ 2 bơm ghép nối tiếp. giống như hệ bơm ghép nối tiếp khi lưu lượng giảm thì áp suất tại miệng ống đẩy giảm xuống vậy từ đó có thể nói áp suất tại miệng ống đẩy tỉ lệ thuận với lưu lượng.  nêu các ứng dụng của ghép bơm song song trong thực tế  hệ thống bơm song song có nguyên tắc hoạt động là cùng hút hoặc cùng hút dòng lưu chất vì vậy nó được ứng dụng trong việc vận chuyển chất lỏng trong bể chứa ra ngoài như quá trình xả thải ở các nhà máy hoặc bơm chất lỏng vào bồn chứa . 17 1.5. tham khảo [1]. Ngô Phương Lan- Hướng dẫn thực hành Quá Trình và Thiết Bị ( hệ đại học) – Nhà xuất bản Lao Động,2012. [2]. Bảng tra cứu Quá Trình Cơ Học – Truyền Nhiệt Truyền Khối – Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia TP.HCM,2006. 18 MẠCH LƯU CHẤT • 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 19 Nối đầu đo áp suất vào đoạn ống cần làm thí nghiệm. Đồng hồ có 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 20