Hướng Dẫn Thí Nghiệm Quá Trình và Thiết Bị tại Trường Đại Học Thủy Lợi

Hướng dẫn chi tiết về thí nghiệm quá trình và thiết bị trong ngành thủy lợi, giúp sinh viên nắm vững kiến thức và kỹ năng cần thiết.

• Tác giả: Đặng Thị Thanh Lê
• Người hướng dẫn: PGS. Đặng Thị Thanh Lê
• Trường học: Trường Đại học Thủy lợi
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học
• Đề tài: Hướng Dẫn Thí Nghiệm Quá Trình và Thiết Bị
• Loại tài liệu: sách
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. PHẦN 1: NỘI DUNG CÁC BÀI THÍ NGHIỆM
• 1.1. BÀI 1: BƠM LY TÂM
• 1.2. BÀI 2: MÁY LỌC KHUNG BẢN
• 1.3. BÀI 3: HỆ THỐNG TRAO ĐỔI NHIỆT ỐNG LỒNG ỐNG
• 2. HƯỚNG DẪN CHUẨN BỊ VÀ VIẾT BÁO CÁO THÍ NGHIỆM
• 2.1. Máy lọc khung bản
• 2.2. Hệ thống trao đổi nhiệt ống lồng ống
• 2.3. Hệ thống chưng luyện
• 2.4. Hệ thống sấy tuần hoàn
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Hướng Dẫn Thí Nghiệm Quá Trình và Thiết Bị Kỹ Thuật Hóa Học

Hướng dẫn thí nghiệm quá trình và thiết bị kỹ thuật hóa học là tài liệu quan trọng cho sinh viên ngành kỹ thuật hóa học. Tài liệu này không chỉ giúp sinh viên làm quen với các thiết bị thí nghiệm mà còn củng cố kiến thức lý thuyết đã học. Các bài thí nghiệm được thiết kế để minh họa cho các quá trình hóa học thực tế, từ đó giúp sinh viên hiểu rõ hơn về ứng dụng của lý thuyết trong thực tiễn.

1.1. Mục đích và ý nghĩa của Hướng Dẫn Thí Nghiệm

Mục đích chính của hướng dẫn này là giúp sinh viên nắm vững các thiết bị thí nghiệm và quy trình thực hiện thí nghiệm. Điều này không chỉ giúp sinh viên có kiến thức lý thuyết mà còn rèn luyện kỹ năng thực hành cần thiết trong ngành kỹ thuật hóa học.

1.2. Cấu trúc của Hướng Dẫn Thí Nghiệm

Hướng dẫn thí nghiệm được chia thành hai phần chính: nội dung các bài thí nghiệm và hướng dẫn chuẩn bị, viết báo cáo thí nghiệm. Mỗi phần đều có những yêu cầu cụ thể nhằm đảm bảo sinh viên có thể thực hiện thí nghiệm một cách hiệu quả.

II. Các Vấn Đề và Thách Thức trong Thí Nghiệm Kỹ Thuật Hóa Học

Trong quá trình thực hiện thí nghiệm, sinh viên thường gặp phải nhiều thách thức như việc sử dụng thiết bị không đúng cách, thiếu kiến thức về quy trình thí nghiệm, hoặc không đảm bảo an toàn trong phòng thí nghiệm. Những vấn đề này có thể ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm và sự an toàn của sinh viên.

2.1. Những Thách Thức Thường Gặp

Một số thách thức phổ biến bao gồm việc không hiểu rõ nguyên lý hoạt động của thiết bị, không tuân thủ quy trình an toàn, và thiếu kỹ năng thực hành. Những vấn đề này có thể dẫn đến kết quả thí nghiệm không chính xác hoặc thậm chí gây nguy hiểm.

2.2. Giải Pháp Để Khắc Phục

Để khắc phục những thách thức này, sinh viên cần được hướng dẫn kỹ lưỡng về cách sử dụng thiết bị, quy trình an toàn và thực hành thường xuyên. Việc tổ chức các buổi thực hành và thảo luận nhóm cũng giúp sinh viên nâng cao kỹ năng và kiến thức.

III. Phương Pháp Thí Nghiệm Quá Trình và Thiết Bị Kỹ Thuật Hóa Học

Các phương pháp thí nghiệm trong kỹ thuật hóa học rất đa dạng, từ thí nghiệm đơn giản đến phức tạp. Mỗi phương pháp đều có những yêu cầu và quy trình riêng, giúp sinh viên hiểu rõ hơn về các quá trình hóa học.

3.1. Phương Pháp Thí Nghiệm Bơm Ly Tâm

Thí nghiệm bơm ly tâm giúp sinh viên làm quen với hệ thống thiết bị bơm và cách thao tác bơm. Qua thí nghiệm, sinh viên sẽ hiểu được mối quan hệ giữa năng suất và áp suất của bơm, từ đó có thể lựa chọn bơm phù hợp cho từng ứng dụng.

3.2. Phương Pháp Thí Nghiệm Máy Lọc Khung Bản

Thí nghiệm máy lọc khung bản giúp sinh viên nắm được cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy lọc. Qua đó, sinh viên sẽ xác định được hằng số lọc và hiểu rõ hơn về quá trình lọc trong kỹ thuật hóa học.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn của Thí Nghiệm Kỹ Thuật Hóa Học

Kết quả từ các thí nghiệm không chỉ giúp sinh viên củng cố kiến thức mà còn có thể áp dụng vào thực tiễn trong ngành công nghiệp hóa chất. Những ứng dụng này rất đa dạng, từ sản xuất hóa chất đến xử lý nước thải.

4.1. Ứng Dụng Trong Ngành Công Nghiệp

Kết quả từ các thí nghiệm có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực như sản xuất hóa chất, chế biến thực phẩm, và xử lý nước thải. Những ứng dụng này giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và bảo vệ môi trường.

4.2. Nghiên Cứu và Phát Triển

Các thí nghiệm cũng đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu và phát triển công nghệ mới. Những kết quả thu được từ thí nghiệm có thể giúp cải tiến quy trình sản xuất và phát triển sản phẩm mới.

V. Kết Luận và Tương Lai của Thí Nghiệm Kỹ Thuật Hóa Học

Thí nghiệm quá trình và thiết bị kỹ thuật hóa học là một phần không thể thiếu trong chương trình đào tạo ngành kỹ thuật hóa học. Những kiến thức và kỹ năng thu được từ thí nghiệm sẽ giúp sinh viên tự tin hơn khi bước vào thị trường lao động.

5.1. Tầm Quan Trọng Của Thí Nghiệm

Thí nghiệm không chỉ giúp sinh viên củng cố kiến thức lý thuyết mà còn rèn luyện kỹ năng thực hành. Điều này rất quan trọng trong việc chuẩn bị cho sinh viên bước vào nghề nghiệp trong ngành kỹ thuật hóa học.

5.2. Hướng Phát Triển Tương Lai

Trong tương lai, việc áp dụng công nghệ mới vào thí nghiệm sẽ giúp nâng cao hiệu quả và độ chính xác của các thí nghiệm. Điều này sẽ mở ra nhiều cơ hội mới cho sinh viên trong ngành kỹ thuật hóa học.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Bộ MÔN KỸ THUẬT HÓA HỌC PGS. ĐẶNG THỊ THANH LÊ (Chủ biên) ThS. LƯU TRƯỜNG GIANG SÁCH HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ NHÀ XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI Biên mục trên xuất bản phẩm của Thư viện Quốc gia Việt Nam Đặng Thị Thanh Lê Sách hướng dẫn Thí nghiệm quá trình và thiết bị / Đặng Thị Thanh Lê (ch.), Lưu Trường Giang. : Bách khoa Hà Nội, 2019.

: hình vẽ, bảng ; 24cm ĐTTS ghi: Trường Đại học Thuỷ lợi. Bộ môn Kỹ thuật Hoá học. - Thư mục: tr. Kĩ thuật hoá học 2.

Quá trình 3. Sách hướng dẫn 660.280078 - dc23 BKM0124p-CIP 2 LỜI NÓI ĐÀU “Sách hưởng dẫn Thỉ nghiệm Quá trình và Thiết bị’" được dùng làm tài liệu giảng dạy chính thức cho môn học Thí nghiệm Quá trình và Thiết bị, ngành Kỹ thuật Hóa học - Trường Đại học Thủy lợi. Thí nghiệm Quá trình và Thiết bị là môn học cốt lõi của ngành Kỹ thuật Hóa học. Vì vậy, ngoài mục đích minh họa, củng cố những kiến thức lý thuyết mà sinh viên đã được học trong các môn học Quá trình và Thiết bị Thủy lực - Cơ học, Quá trình và Thiết bị truyền nhiệt, Quá trình và Thiết bị chuyển khối, môn học này còn nhằm mục đích hướng dẫn, rèn luyện cho sinh viên bước đầu làm quen với các thiết bị trong Công nghệ Hóa học.

Sách hướng dẫn Thí nghiệm Quá trình và Thiết bị có thời lượng 15 tiết (1 tín chỉ) gồm 5 bài thí nghiệm: Bài 1: Bơm ly tâm. Bài 2: Máy lọc khung bản. Bài 3: Hệ thống trao đổi nhiệt ống lồng ống. Bài 4: Hệ thống chưng luyện.

Bài 5: Hệ thống sấy tuần hoàn. Các bài thí nghiệm đều được tham khảo từ các giáo trình thí nghiệm trong và ngoài nước và đã được làm thí nghiệm kiếm tra cấn thận. Cuốn “Sách hướng dẫn Thỉ nghiệm Quá trình và Thiết bị’" gồm 2 phần: phần 1 đề cập đến nội dung các bài thí nghiệm, phần II đề cập đến hướng dẫn chuẩn bị và viết báo cáo thí nghiệm, nhằm giúp sinh viên chuân bị tốt và nắm vững các bài thí nghiệm. 3 Trong quá trình biên soạn “Sách hướng dẫn Thỉ nghiệm Quá trình và Thiết bĩ\ chúng tôi đã nhận được sự góp ý của nhiều cán bộ ở Viện Kỹ thuật Hóa học - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội cùng nhiều cán bộ ở Bộ môn Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại học Thủy lợi.

Chúng tôi xin chân thành cảm ơn sự góp ý tận tình của các thầy cồ và các bạn đồng nghiệp. Tuy vậy, “Sách hưởng dân Thí nghiệm Quá trình và Thiết bị’" cũng khó tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Chúng tôi rất mong nhận được sự góp ý chân thành của các thầy, cô giáo, các bạn sinh viên để cuốn sách được hoàn thiện hơn trong những lần xuất bản tiếp theo. Xin chân thành cản ơn! Các tác giả 4 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐÀU.

NỘI DƯNG CÁC BÀI THÍ NGHIỆM. Máy lọc khung bản. Hệ thống trao đổi nhiệt ống lồng ống. Hệ thống chưng luyện.

Hệ thống sấy tuần hoàn. HƯỚNG DẪN CHƯẲN BỊ VÀ VIÉT BÁO CÁO THÍ NGHIỆM. Máy lọc khung bản. Hệ thống trao đổi nhiệt ống lồng ống.

Hệ thống chưng luyện. Hệ thống sấy tuần hoàn. 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 63 5 6 PHÀN1 NỘI DUNG CÁC BÀI THÍ NGHIỆM 7 BÃI 1 BƠM LY TÂM 1.

Mục đích thí nghiệm 1. Làm quen với hệ thống thiết bị bơm ly tâm và nắm được cách thao tác bơm. Thành lập đường đặc tính chính của bơm: H = f (Q). Cơ sở lý thuyết Bơm ly tâm thường làm việc với một số vòng quay không đổi và tuỳ theo điều kiện làm việc mà áp suất và năng suất có thể thay đổi đồng thời.

Do đó, vấn đề tìm sự phụ thuộc giữa năng suất Q và áp suất H của bơm khi số vòng quay không đổi có một ý nghĩa thực tiễn rất lớn, nó cho phép ta chọn được bơm thích họp. Hàm số H = f(Q) được gọi là phương trình đặc tính chính của bơm. Tuỳ theo cấu tạo của bơm mà đường đặc tính này được biểu diễn bằng dạng đường cong khác nhau. Việc lựa chọn kiểu bơm cho từng trường họp làm việc cụ thể phải dựa trên cơ sở những đường đặc tính chính của bơm.

Ngoài ra, sự làm việc của bơm còn được quyết định bởi hệ số hữu ích r| và công suất tiêu hao N của bơm. Các thông số này trong trường họp số vòng quay của bơm khồng đối cũng phụ thuộc năng suất của bơm. Các đại lượng đặc trưng cho sự làm việc của bơm ly tâm (khi có số vòng quay không đối) như áp suất H, công suất N và hệ số hữu ích ĩ| được biêu diễn trên đồ thị phụ thuộc giữa Q - H, Q - N, Q - ĨỊ và gọi nó là các đường đặc tính chính của bơm. Người ta sử dụng các đường đặc tính chính này để nghiên cứu chế độ làm việc lựa chọn các thông số của bơm.

Như vậy, sự làm việc của bơm ly tâm được đặc trung bằng hệ thống đường cong: H = fl (Q); N = Í2 (Q); ĩ| = fs(Q): 8 Hình 1. Đồ thị đường đặc tính của bơm. Các đường cong này biếu diễn quan hệ giữa Q với H, N và ĩ|. Kết quả phân tích các đường cong này có thể cho ta khá đầy đủ những khái niệm về chế độ làm việc của bơm và cho phép ta xác định được điều kiện làm việc thuận lợi nhất của bơm trong từng trường hợp cụ thể.

Khi năng suất của bơm ly tâm thay đổi thì các thông số khác như áp suất, công suất và hệ số hữu ích của nó cũng thay đổi theo. Khi thay đổi số vòng quay n của bơm ly tâm thì năng suất, áp suất và công suất sử dụng nó cũng thay đổi: z X2 (1.1) Ổ2 ^2 XW2 2 ^2 n2 Từ đồ thị ta thấy rằng năng suất Q tăng thì công suất sử dụng N cũng tăng liên tục. Khi năng suất Q = 0 thì công suất sử dụng cực tiếu. Việc lựa chọn bơm và số vòng quay của nó phụ thuộc vào điều kiện làm việc của bơm trên hệ thống mạng ống (bao gồm ống dẫn và mọi thiết bị đặt trên đường ống).

Các điều kiện này được xác định và gọi là đặc tuyến mạng ống (Q - Hmg). Đậc tuyến mạng ống biếu thị mối quan hệ giữa năng suất chất lỏng và áp suất cần thiết để khắc phục tất cả các trở lực trên mạng ống đã cho. 9 Chúng ta biết rằng, đối với chất lỏng thực thì áp suất cần thiết đê vận chuyến chất lỏng được biêu thị bằng công thức: + + = + + +ỉỉc (1.f Ờ đây: À - hệ số ma sát; L - chiều dài ống dẫn, m; d - đường kính ống dẫn, m; - tổng các hệ số trở lực cục bộ; g - gia tốc trọng trường, m/s2; g = 9,8 m/s2; Cù - vận tốc dòng, m/s; Q - năng suất bơm, m3/s; Q = co.f; f- diện tích tiết diện ngang của ống dẫn, m2; Hh - chiều cao hình học (bằng tổng chiều cao hút và đẩy), m; Hc - hiệu số áp suất giữa khoảng không gian tương ứng với vị trí cuối của ống đẩy và đầu ống hút, m. Đồ thị đặc tuyến bơm và mạng ống.

10 Đối với hệ mạng ống nhất định thì: 1 + ^ + S^Ì l d ) là một đại lượng không đối Giá trị Hh + Hc = b cũng là một đại lượng không đối. Vậy: Hmg — aQ + b Công thức trên có dạng phương trình parabol mà đường biếu diễn không đi qua gốc tọa độ. Nếu ta biểu diễn đặc tuyến mạng ống trên cùng một đồ thị (H - Q) thì chúng sẽ cắt nhau tại một điếm A. Điếm A chính là diêm làm việc của bơm đối với mạng ống đã cho và ứng với năng suất cao nhất của bơm.

Trong phạm vi bài thí nghiệm này, mục đích là xây dựng đường đặc tuyến H - Q. Thiết bị - Dụng cụ Hệ thống bơm ly tâm gồm: - Bơm ly tâm. - Thùng chứa nước. - Chân không kế.

- Tủ điều khiển. - Hệ thống đường ống và các van. Cách tiến hành 1. Sơ đồ hệ thống bơm ly tàm Hình 1.

Sơ đồ hệ thống bơm ly tàm. Thùng chứa nước; 3. Van một chiều; 4. Đồng hồ lưu lượng; 5.

Chân không kế; 7; Vôn kế; 8. Công tắc bơm; V1 - Van hút; V2- Van đầu ra. Nguyên lý hoạt động Khi bơm ly tâm 1 hoạt động, nước từ thùng chứa nước 2 qua van một chiều 3, qua van hút V1 rồi vào bơm. Sau đó nước theo ống đấy qua đồng hồ lưu lượng 4, qua van đây V2 quay trở lại thùng chứa nước 2.

Lưu lượng nước được đo bằng đồng hồ lun lượng 4. Áp suất trong ống đấy và độ chân không trong ống hút được đo bằng áp kế 5 và chân không kế 6. Tắt, bật bơm nhờ công tắc 8. Thứ tự tiến hành thí nghiệm 1.

Đổ nước vào thùng chứa nước 2. Quan sát và tìm hiếu hệ thống thí nghiệm theo sơ đồ. Xem xét động cơ điện, các van, dụng cụ đo: lun lượng kế, vôn kế, áp kế, chân không kế có đủ và đảm bảo làm việc được không. Mở van V1 và V2.

Bật công tắc 8 cho bơm hoạt động. Tiến hành thay đổi lưu lượng nhờ van đầu ra V2 (chú ý van hút V1 luôn mở). Để thuận tiện, ta dựa vào các số đọc trên áp kế mà điều chỉnh lưu lượng cho từng chế độ làm việc. Ví dụ: Lần 1: Điều chỉnh van V2 cho lun lượng kế chỉ 10 lít/phút.

Lần 2: Điều chỉnh van V2 cholưu lượng kế chỉ 15 lít/phút. Lần 3: Điều chỉnh van V2 cholưu lượng kế chỉ 20 lít/phút. Kết thúc thí nghiệm: tắt bơm, vệ sinh sạch sẽ khu vực thí nghiệm. Lưu ỷ: Khỉ đo đế lưu lượng on định trong 5 phút sau đó mới thay đôi ỉưu lượng đê đo lân tiêp theo.

Thực hiện thí nghiệm ở hiệu điện thê không đôi. Ghi các số liệu thí nghiệm vào bảng sau rồi báo cáo với người hướng dẫn: STT Q (l/phút) Pak (kg/cm2) Pck(cmHg) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 13 1. Tính toán và nhận xét kết quả thí nghiệm Tỉnh toán kết quả: Áp suất toàn phần của bơm: p +P. H = + h (m) P-g Trong đó: Pak - áp suất dư ở ống đẩy, Pa; Pck - độ chân không ở ống hút, Pa; h - khoảng cách thắng đứng giữa hai vị trí đặt áp kế và chân không kế, h = 0,22 m; p - khối lượng riêng của nước, p = 1 g/ml = 1000 kg/m3; g - gia tốc trọng trường, g = 9,8 m/s2.

Vẽ đường đặc tỉnh chính H = f(Q) của bơm và nhận xét kết quả thỉ nghiệm.