thi nghiem qt_tb cnhh_bai giang
TRANSCRIPT
![Page 1: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/1.jpg)
1
THÍ NGHIỆM QUÁ TRÌNH VÀ
THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
![Page 2: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/2.jpg)
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
![Page 3: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/3.jpg)
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<Re<10000): từ tầng
sang rối
![Page 4: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/4.jpg)
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
![Page 5: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/5.jpg)
5
SƠ ĐỒ THÍ NGHIỆM REYNOLDS
![Page 6: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/6.jpg)
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.
![Page 7: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/7.jpg)
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.
![Page 8: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/8.jpg)
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.
![Page 9: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/9.jpg)
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
![Page 10: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/10.jpg)
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
![Page 11: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/11.jpg)
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
![Page 12: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/12.jpg)
12
CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT
Thiết bị chưng cất
đơn giản nhất
Thiết bị chưng cất có cột
chưng cất
![Page 13: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/13.jpg)
13
CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT
Thiết bị chưng cất ASTM D86
![Page 14: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/14.jpg)
14
CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT
Kết quả thí nghiệm (Bảng 1 nội suy ra Bảng 2)
![Page 15: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/15.jpg)
15
ĐƯỜNG CONG CHƯNG CẤT
![Page 16: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/16.jpg)
16
THÁP CHƯNG CẤT
![Page 17: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/17.jpg)
17
THÁP CHƯNG CẤT
Đĩa trong tháp chưng cất
![Page 18: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/18.jpg)
18
SƠ ĐỒ HỆ THỐNG THÁP CHƯNG CẤT
![Page 19: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/19.jpg)
19
MỘT SỐ MÔ HÌNH THÁP CHƯNG CẤT
![Page 20: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/20.jpg)
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
![Page 21: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/21.jpg)
21
PHƯƠNG PHÁP McCabe-Thiele
Giả sử cần chưng cất hệ 2 chất (1) và (2) có
áp suất hơi bão hòa lần lượt là P1 và P2
Nồng độ phần mol của chất thứ nhất trong
lỏng và hơi lần lượt là x và y
Theo Raoult và Dalton ta có:
y=P1x và 1-y=P2(1-x)
Hay: y=αx/[1+(α -1)x)] với α =P1/P2
α càng lớn thì y càng khác x.
Đường (a) với α =1
Đường (b), (c) với α tăng dần
![Page 22: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/22.jpg)
22
PHƯƠNG PHÁP McCabe-Thiele
Theo sơ đồ tháp chưng cất:
D là sản phẩm đỉnh
R là sản phẩm đáy
V là số mol hơi bay lên
L là số mol lỏng chảy xuống
Tại mỗi đĩa của vùng cất:
V(n) =L(n+1) + D
Đối với chất thứ nhất:
V(n) y(n) =L(n+1) x(n+1) + DxD
![Page 23: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/23.jpg)
23
PHƯƠNG PHÁP McCabe-Thiele
Theo giả thuyết Lewis, nhiệt bay hơi mol
không phụ thuộc phân tử lượng (số mol lỏng
chảy xuống từ các đĩa có thể coi là như
nhau, số mol hơi bay lên từ các đĩa cũng
như nhau). Khi đó ta có:
V(n) y(n) =L(n) x(n+1) + DxD
Hay:
y(n) =(h/(h+1))x(n+1)+(1/(h+1))xD (*)
Trong đó: h=L/D
Phương trình (*) là tuyến tính, h càng lớn thì đồ
thị càng dốc, h=∞ thì y(n)=x(n+1) (Đường chéo)
![Page 24: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/24.jpg)
24
PHƯƠNG PHÁP McCabe-Thiele
Đồ thị biểu diễn sự
phụ thuộc y(n) và x(n+1)
là các đường làm việc
- Tất cả các đường làm
việc của vùng cất đều đi
qua điểm D ứng với
xD(DR, DP, DE, DH,…)
![Page 25: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/25.jpg)
25
PHƯƠNG PHÁP McCabe-Thiele
Tại vùng chưng:
V’(m)=L’
(m+1)-R
Với R là số mol cặn lấy ra khỏi đáy tháp
V’(m) là số mol hơi bay lên từ đĩa m
L’(m+1) là số mol lỏng chảy xuống từ đĩa (m+1)
Đối với chất thứ nhất:
V’(my(m) =L’
(m+1)x(m+1) – RxR
Dùng giả thuyết Lewis ta có:
y(m)=(L’/V’)x(m+1)-(R/V’)xR (**)
![Page 26: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/26.jpg)
26
PHƯƠNG PHÁP McCabe-Thiele
Đồ thị biểu diễn giữa y(m) và x(m+1) là các đường
làm việc vùng chưng
Chúng đều đi qua điểm R có tọa độ xR (RP)
Tại vùng cất: L=hD
V= L+D=(h+1)D
Tại vùng chưng, dòng lỏng L’:
L’=L+La=hD+La
Còn dòng hơi V’: V’=V-Va=(h+1)D-Va
Vì R=A-D nên độ hồi lưu s:
s= V/R=[(h+1)D-Va]/[A-D]
![Page 27: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/27.jpg)
27
PHƯƠNG PHÁP McCabe-Thiele
Khi đó phương trình (**) có dạng:
ym=[(s+1)/s)]x(m+1)-(1/s)xR
Hay: x(m+1)=[s/(s+1)]ym +[1/(s+1)]xR
Đối với đĩa nạp liệu:
- Ở vùng cất:
V(n,)y=L(n’+1)x+DxD
- Ở vùng chưng:
V’(m
,)y=L’
(m’+1)x-RxR
Trong đó đĩa (n’) của vùng cất cũng là đĩa (m’) của vùng
chưng và đĩa (n’ +1) của vùng cất cũng là đĩa (m’ +1)
của vùng chưng
![Page 28: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/28.jpg)
28
PHƯƠNG PHÁP McCabe-Thiele
Trừ hai vế của phương trình:
A là số mol nguyên liệu được nạp
xA là phần mol của chất thứ nhất trong nguyên liệu được nạp
Va là số mol nguyên liệu đã bay hơi
La là số mol nguyên liệu ở trạng thái lỏng
(A=Va+La)
![Page 29: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/29.jpg)
29
PHƯƠNG PHÁP McCabe-Thiele
Phương trình đường nạp liệu (qua M)
Khi x=xA thì y=x=xA, ta có điểm M
Góc nghiêng của đường nạp liệu phụ thuộc tỷ số
Va/A, tức phụ thuộc nhiệt độ nạp liệu Ta, cụ thể phụ
thuộc Ta và nhiệt độ sôi Ts, nhiệt độ ngưng tụ Thcủa
nguyên liệu. Ta có các đường a, b,c d, e.
![Page 30: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/30.jpg)
30
PHƯƠNG PHÁP McCabe-Thiele
Vị trí đường nạp liệu:
![Page 31: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/31.jpg)
31
PHƯƠNG PHÁP McCabe-Thiele
Đường (a): Ta=Ts, nguyên liệu bắt đầu sôi,
B=0, (B-1)/B=-∞
Đường (b): Ts<Ta<Th, nguyên liệu bay hơi
một phần, 0<B<1, -∞<(B-1)/B<0 (MH)
Đường (c): Ta=Th, nguyên liệu ở thể hơi, B=1,
(B-1)/B=0
Đường (d): Ta>Th, hơi quá nóng, B>1, (B-
1)/B>0
Đường (e): Ta<Ts, nguyên liệu chưa sôi, B<0,
(B-1)/B>0
![Page 32: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/32.jpg)
32
PHƯƠNG PHÁP McCabe-Thiele
Số liệu α=4, D=1/3A, R=2/3A
B=Va/A=1/2, nên đường nạp liệu: y=-x+2xA=-x+0,7 vì xA=0,35
Độ hồi lưu ứng với đường PD là h=2,17
Phương trình đường làm việc vùng cất PD: y=0,685x+0,3
Vì h=2,17 nên độ hồi lưu hơi s=0,835
Đường làm việc vùng chưng RP có phương trình:
x=0,455y+0,027
Hoặc: y=2,198x-0,06
X 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
y 0,31 0,50 0,63 0,73 0,80 0,86 0,90 0,94 0,97
![Page 33: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/33.jpg)
33
PHƯƠNG PHÁP McCabe-Thiele
![Page 34: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/34.jpg)
34
PHƯƠNG PHÁP McCabe-Thiele
Theo hình vẽ:
Để tìm số đĩa lý thuyết ta vẽ lần lượt các đường thẳng đứng và nằm ngang nằm giữa đường bay hơi cân bằng và đường làm việc.
Số đĩa vùng cất lớn hơn 4
Số đĩa vùng chưng gần 3
Số đĩa của cả tháp là 4+3=7
Trường hợp hồi lưu hoàn toàn, đường làm việc là RD, số đĩa lý thuyết là lớn hơn 4
Đường bay hơi cân bằng càng cong (α càng lớn) thì số đĩa lý thuyết tăng hay giảm và hệ các chất càng dễ hay khó tách? Vì sao?
![Page 35: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/35.jpg)
35
PHƯƠNG PHÁP McCabe-Thiele
Số đĩa lý thuyết của tháp phụ thuộc:
Bản chất hệ
Độ hồi lưu
Nhiệt độ vùng nạp liệu
Nồng độ distillat
Nồng độ cặn (sản phẩm đáy)
Khái niệm đĩa lý thuyết là một cái gì đó rất lý thuyết,
một đĩa lý thuyết có thể không phải là một đĩa thực
mà gồm n đĩa thực
Giá trị n phụ thuộc: cấu trúc hình học của tháp, tốc
độ, cách thức di chuyển của pha hơi, pha lỏng, nhiệt
độ, áp suất,…
![Page 36: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/36.jpg)
36
PHƯƠNG PHÁP McCabe-Thiele
Quan hệ giữa độ hồi lưu và số đĩa lý thuyết
![Page 37: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/37.jpg)
37
PHƯƠNG PHÁP McCabe-Thiele
Các bước xác định số đĩa lý thuyết
![Page 38: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/38.jpg)
38
PHƯƠNG PHÁP McCabe-Thiele
Các bước xác định số đĩa lý thuyết
![Page 39: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/39.jpg)
39
PHƯƠNG PHÁP McCabe-Thiele
Các bước xác định số đĩa lý thuyết
![Page 40: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/40.jpg)
40
PHƯƠNG PHÁP McCabe-Thiele
Các bước xác định số đĩa lý thuyết
![Page 41: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/41.jpg)
41
PHƯƠNG PHÁP McCabe-Thiele
![Page 42: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/42.jpg)
42
MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM CHƯNG CẤT (UOP)
![Page 43: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/43.jpg)
43
MỘT SỐ NỘI DUNG KHÁC
Hệ chưng cất trong thực tế (UOP-UC DAVIS)
Mô hình quá trình chưng cất (Michigan)
Mô hình tháp chưng cất trong HYSYS
Tháp chưng cất dầu thô trong nhà máy lọc
dầu Dung Quất
Tổng quan về các quá trình và thiết bị trong
nhà máy lọc dầu Dung Quất
![Page 44: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/44.jpg)
44
HỆ CHƯNG CẤT UOP
![Page 45: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/45.jpg)
45
CÁC MÔ HÌNH THÁP TRONG THỰC TẾ
![Page 46: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/46.jpg)
46
CÁC MÔ HÌNH THÁP CHƯNG CẤT
Tháp chưng cất khí quyển (Atmospheric)
Tháp chưng cất chân không (Vacuum)
Tháp chưng cất phản ứng (Reactive)
Tháp chưng cất ba pha (3 phases)
![Page 47: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/47.jpg)
47
THÁP CHƯNG CẤT KHÍ QUYỂN
![Page 48: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/48.jpg)
48
THÁP CHƯNG CẤT CHÂN KHÔNG
![Page 49: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/49.jpg)
49
THÍ NGHIỆM VỀ CHƯNG CẤT
YÊU CẦU:
Xây dựng cơ sở lý thuyết về quá trình chưng cất (cân
bằng lỏng hơi,…)
Tìm hiểu cấu tạo của thiết bị chưng cất, tháp chưng
cất dầu thô,…
Nguyên lý hoạt động của tháp chưng cất
Phương pháp xác định số đĩa của tháp chưng cất
Vẽ sơ đồ một hệ thiết bị về chưng cất (tham khảo mô
hình tháp chưng cất) có các thiết bị phụ trợ và cách
vận hành
Xác định số đĩa của tháp chưng cất theo phương
pháp MacCabe-Thiele
![Page 50: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/50.jpg)
50
XÁC ĐỊNH MỰC CHẤT LỎNG TRONG BÌNH
Mục đích của thí nghiệm (Tank Draining)
Xác định hệ số thoát của chất lỏng trong bình qua
một lỗ thủng.
Khảo sát sự ảnh hưởng của kích thước lỗ khác nhau
đến động lực của quá trình chảy.
Dữ liệu thực nghiệm cho phép sinh viên phân tích sai
số (phương sai), nội và ngoại suy số liệu.
![Page 51: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/51.jpg)
51
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH
Khi nước chảy qua bình chứa (Minh họa ở
hình 1), lưu lượng thể tích có thể biểu diễn
như sau:
Trong đó:
CD: Được xác định bằng thực nghiệm
(Hệ số thoát của dòng chảy)
Ao: Diện tích lỗ
h: Chiều cao mực chất lỏng
g: gia tốc trọng trường
0 2 (1)Dq C A gh
![Page 52: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/52.jpg)
52
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH
Phương trình (1) đôi khi cũng được xem như nguyên lý chảy Torricelli.
Dẫn xuất của phương trình trên có thể viết như sau:
Cc: Hệ số thắt của dòng chảy=S2/S0
S2: Diện tích mặt cắt dòng nhỏ nhất
S0: Diện tích lỗ (A0)
Trong thực nghiệm, sẽ đo độ sâu của nước (h) như là hàm của thời gian (t) và xác định hệ số thoát chất lỏng (CD)
Xác định hệ số CC hay CD phù hợp nhất với các số liệu cho trong các tài liệu
0 2Cq C A gh
![Page 53: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/53.jpg)
53
XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA q VÀ h
Các vấn đề cần quan tâm:
Thời gian chảy hết chất lỏng (nước) trong
bình?
Chiều cao chất lỏng thay đổi theo thời gian
như thế nào?
Mối quan hệ giữa q và h?
Chúng ta sẽ làm rõ các vấn
đề này bằng phương pháp
phân tích sau đây:
![Page 54: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/54.jpg)
54
XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA q VÀ h
Giải thích các ký hiệu:
q là lưu lượng thể tích chảy ra từ bình [m3/s]
A là diện tích mặt cắt của bình [m2]
Ao là diện tích mặt cắt của lỗ [m2]
h là chiều cao mực chất lỏng ở thời điểm t [m]
ρ là khối lượng riêng của chất lỏng [kg/m3]
t là thời gian [s]
![Page 55: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/55.jpg)
55
XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA q VÀ h
Theo định luật bảo toàn khối lượng: lượng chất lỏng ra khỏi bình phải bằng lượng chất lỏng sụt giảm trong bình.
Lượng chất lỏng trong bình: ρAh
Tốc độ thay đổi khối lượng trong bình:
d[ρAh]/dt=- ρq
Hay: ρAd[h]/dt=- ρq
Hay: dh/dt=-q/A
Nếu q=C (hằng số) thì dh/dt=-C/A
Tích phân 2 vế của phương trình vi phân, ta có như sau:
![Page 56: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/56.jpg)
56
XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA q VÀ h
Ta có:
Hay
2 2
1 1
[t2-t1]
t t
t t
dh C Cdt dt
dt A A
( 2) ( 1) [t2-t1]C
h t h tA
![Page 57: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/57.jpg)
57
XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA q VÀ h
Cho t1=0 (h=h0)và t2=t; Ta có phương trình
2.5:
Ta có thể xác định h0 và –C/A (hệ số góc)
bằng các số liệu thực nghiệm
Mô hình q=hằng số sẽ không phù hợp khi h
dần tới 0 và khi đó q sẽ dần tới 0
( ) 0 0[1- ]0
Ct Cth t h h
A Ah
![Page 58: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/58.jpg)
58
XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA q VÀ h
![Page 59: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/59.jpg)
59
XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA q VÀ h
![Page 60: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/60.jpg)
60
XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA q VÀ h
Giả sử q=bh; Khi đó:
Tích phân ta có:
![Page 61: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/61.jpg)
61
XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA q VÀ h
Biến đổi phương trình ta có:
Tích phân ta có:
![Page 62: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/62.jpg)
62
XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA q VÀ h
Đặt t1=0 và t2=t; ta có phương trình 2.9:
Hay: phương trình 2.10
![Page 63: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/63.jpg)
63
XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA q VÀ h
![Page 64: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/64.jpg)
64
XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA q VÀ h
![Page 65: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/65.jpg)
65
XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA q VÀ h
Trường hợp tổng quát: q=khn
n=0 và 1 (đã xét)
n>=1 (sẽ không xác định được thời gian cạn
bình)
Do đó: 0<n<1; Khi đó ta có:
![Page 66: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/66.jpg)
66
XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA q VÀ h
Phương trình rút gọn:
Tích phân ta có:
Hay ta có phương trình 2.11:
![Page 67: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/67.jpg)
67
XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA q VÀ h
Giải h theo t; ta có:
Rõ ràng là n<1 thì h(t) mới dần về 0;
Với n=1/2; ta có:
![Page 68: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/68.jpg)
68
XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA q VÀ h
![Page 69: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/69.jpg)
69
XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA q VÀ h
Theo cách xác định này ta có:
-k/2A=-0.0287 in1/2/s
Và: q=5.195h1/2
Nếu ta xác định theo 4 điểm đầu tiên thì:
-k/2A=-0.0264 in1/2/s [sai số khá lớn]
Trên cơ sở xác định được q=f(h) ta sẽ xác định
được các hệ số CC hoặc CD
![Page 70: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/70.jpg)
70
XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA q VÀ h
BÀI TẬP: Xác định phương trình: q=f(h) theo
các mô tả sau đây:
![Page 71: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/71.jpg)
71
XÁC ĐỊNH MỰC CHẤT LỎNG TRONG BÌNH
Quy trình thực hiện thí nghiệm:
Đổ nước vào bình tới vị trí vạch sẵn
Chạy đồng hồ bấm giây và mở nút
Đo mực chất lỏng trong bình như là hàm của thời gian với các kích thước lỗ khác nhau
Lặp lại số thí nghiệm cần thiết
Xem xét các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
Vẽ đồ thị quan hệ giữa h(in) và t (s)
Xác định các sai số
Xác định CD từ các số liệu thu được với các kích thước lỗ khác nhau
So sánh các số liệu CD tính toán được và các số liệu CD trong các sổ tay
![Page 72: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/72.jpg)
72
XÁC ĐỊNH MỰC CHẤT LỎNG TRONG BÌNH
Kết quả thí nghiệm (dtank = 10,75 in; dorifice=0,609 in; htank= 12 in ):
Xác định mối quan hệ giữa x và y (bậc 1 và bậc 2) theo các
phương pháp của Quy hoạch thực nghiệm và xác định sai số?
Xác định mối quan hệ giữa q và h (theo các dạng đã cho)
Thời
gian (s)
(x)
0 5.93 11.3 17.2 23.2 29.67 36.17
Chiều
cao
(inches)
(y)
12 11 10 9 8 7 6
Thời gian (s)
(x)
43.37 51.03 60 70.73 84.73
Chiều cao
(inches)
(y)
5 4 3 2 1
![Page 73: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/73.jpg)
73
XÁC ĐỊNH MỰC CHẤT LỎNG TRONG BÌNH
Kết quả thí nghiệm (dtank = 1 in; dorifice= 0,043 in; htank= 15 in ):
Xác định mối quan hệ giữa x và y (bậc 1 và bậc 2) theo các phương pháp của Quy hoạch thực nghiệm và xác định sai số?
Xác định mối quan hệ giữa q và h (theo các dạng đã cho)
Thời
gian (s)
(x)
0 6 12.2 18.7 25.5 32.7 40.3 48.3 56.7
Chiều
cao
(inches)
(y)
15 14 13 12 11 10 9 8 7
Thời gian (s)
(x)
66.1 76.2 87.6 101 117.5 140.7
Chiều cao
(inches)
(y)
6 5 4 3 2 1
![Page 74: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/74.jpg)
74
PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM
Phương pháp bình phương cực tiểu
Nội dung: cần biểu diễn mối quan hệ giữa x1,
x2,…,xk và y
Bài toán đặt ra là tìm một hàm số biểu diễn
gần đúng nhất mối quan hệ này bằng một
hàm số nào đó
Nghĩa là, tìm một hàm số biểu diễn mối quan
hệ giữa x1, x2,…,xk và y sao cho tổng bình
phương các sai số là nhỏ nhất.
y=f(x1,x2,…,xk) và S(b0,b1) đạt min
Thông thường ta hay chọn hàm đa thức
![Page 75: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/75.jpg)
75
Đối với các hàm đa thức (bậc nhất) nói
chung thì theo phương pháp này các hệ số bj
được xác định theo công thức sau:
Giả sử
Trong đó: X là ma trận thí nghiệm
Y là ma trận các kết quả thí nghiệm
B là ma trận các hệ số bj
1 1( ) 0 ( ) ( )T T TX X B X X X Y
PHƯƠNG PHÁP BÌNH PHƯƠNG CỰC TIỂU
![Page 76: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/76.jpg)
76
Các ma trận X, B, Y
Áp dụng với hàm một biến
y = b0 + b1x (Bậc 1) và y = b0 + b1x + b2x2 (Bậc 2)
11 12 1
21 22 2
1 2
1 ...( )
(1) ...( )
..............................
..............................
..............................
(1) ...( )
k
k
N N Nk
x x x
x x x
X
x x x
1
2
.
.
.
y
y
Y
yN
0
1
.
.
.
b
b
B
bk
PHƯƠNG PHÁP BÌNH PHƯƠNG CỰC TIỂU
![Page 77: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/77.jpg)
77
PHƯƠNG PHÁP BÌNH PHƯƠNG CỰC TIỂU
Các hệ số bj được xác định theo công thức
sau (Bậc 1):
2
1 1 1 1 10
2 2
1 1
1 1 11
2 2
1 1
( ) ( )
( )
( )
N N N N
iT T i i i i
N N
i i
i i
N N N
i i i
N N
i i
i i
yi x xi xiyi
B X X X Y b
N x x
N xiyi xi yi
b
N x x
![Page 78: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/78.jpg)
78
PHƯƠNG PHÁP BÌNH PHƯƠNG CỰC TIỂU
Hàm bậc nhất: y = b0 + b1x (Theo cách khác)
Cho N kết quả đầu ra y1, y2,…,yn tương ứng với
n giá trị đầu vào x1, x2,…,xN, cần phải xác định
các hệ số b0, b1 sao cho:
đạt Min
Ta có hệ phương trình sau:
2
0 1 0 1
1
( , ) ( )N
i i
i
S b b y b b x
0 10 1
10
0 10 1
11
( , )2 ( ) 0;
( , )2 ( ) 0
N
i i
i
N
i i i
i
S b by b b x
b
S b by b b x x
b
![Page 79: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/79.jpg)
79
PHƯƠNG PHÁP BÌNH PHƯƠNG CỰC TIỂU
Hay ta có:
0 1
1 1
2
0 1
1 1 1
0 1
2
0 1
0
0
:
;
( ) .
N N
i i
i i
N N N
i i i i
i i i
Nb b x y
b x b x x y
Hay
nb nb x ny
nb x nb x nx y
![Page 80: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/80.jpg)
80
PHƯƠNG PHÁP BÌNH PHƯƠNG CỰC TIỂU
Giải hệ phương trình ta có (Bậc 1):
Trong đó:
2
0 2 2
. . .
( )
y x x x yb
x x
1 2 2
. .
( )
x y x yb
x x
1 1
2 2
1 1
1 1;
1 1. ;
N N
i i
i i
N N
i i i
i i
x x y yN N
x y x y x xN N
![Page 81: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/81.jpg)
81
PHƯƠNG PHÁP BÌNH PHƯƠNG CỰC TIỂU
Các hệ số tương quan (Bậc 1):
2 2
2 1
1
( )1
;1
N
i Ni
x i
i
x N x
S x xN N
2 2
2 1
1
( )1
;1
N
i Ni
y i
i
y N y
S y yN N
1x
xy
y
Sr b
S
![Page 82: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/82.jpg)
82
PHƯƠNG PHÁP BÌNH PHƯƠNG CỰC TIỂU
Tổng dư bình phương được tính như sau:
Nếu S(b0,b1) càng gần 0, rxy càng gần 1, đường
hồi quy càng gần N điểm thực nghiệm.
Ví dụ: Cho bảng số liệu thực nghiệm sau:
2 2
0 1( , ) ( 1) (1 )y xyS b b N S r
x 1 2 3 4 5 6 7 8
y 2.35 2.41 2.60 2.73 2.90 3.11 3.25 3.45
![Page 83: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/83.jpg)
83
PHƯƠNG PHÁP BÌNH PHƯƠNG CỰC TIỂU
Kết quả:
b1= 0,1381; b0 =2,2285; Sx = 2,4494; Sy = 0,3524;
rxy= 0,9598; S(b0, b1) = 0,06848
Ví dụ: Cho bảng số liệu sau:
Kết quả:
b0 = 4,5759; b1 = 3,4913; Sx = 1,8708;
Sx = 6,5322; rxy= 0,9998; S(b0, b1) = 0,04412
X 2 3 4 5 6 7
y 11.52 15.12 18.47 22.05 25.61 28.05
![Page 84: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/84.jpg)
84
PHƯƠNG PHÁP BÌNH PHƯƠNG CỰC TIỂU
Trong trường hợp các số liệu thí nghiệm được
lặp lại ni lần, ta có:
1
1
1 1
2 2 2
1
2 2 2
1
;
;
( / ( ) )
( / ( ) )
( )( )
N
i i Ni
i
i
N N
i i i i i
i i
N
x i i
i
N
y i i
i
xy
x y
x n
x n nn
x y n y n
xy yn n
S x n n x
S y n n y
xy x yr
S S
![Page 85: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/85.jpg)
85
PHƯƠNG PHÁP BÌNH PHƯƠNG CỰC TIỂU
Cho bảng số liệu thực nghiệm sau:
Áp dụng các công thức trên ta thu được các kết
quả sau:
y = 0,1656x + 0,79
Sx = 138,755; Sy = 1,5772
rxy= 0,9715
x 10 14 18 18 20 20 24 24 30 30 32 36 40 44
y 2.5 2.6 3.2 3.5 4 4.4 5 5.4 6 6.2 6.3 6.8 7 7.5
ni 4 3 4 3 4 3 5 4 2 4 3 4 4 2
![Page 86: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/86.jpg)
86
PHƯƠNG PHÁP BÌNH PHƯƠNG CỰC TIỂU
Đối với hàm bậc 2: y=b0+b1x+b2x2
Nếu phương trình hồi quy có dạng đa thức bậc
cao, thì khi dùng phương pháp bình phương bé
nhất sẽ tìm được các hệ số đa thức bằng hệ
phương trình tuyến tính.
Theo phương pháp BPCT:
2
0 1 2
( ) ( ) ( )1; ;
f x f x f xx x
b b b
![Page 87: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/87.jpg)
87
PHƯƠNG PHÁP BÌNH PHƯƠNG CỰC TIỂU
Các công thức xác định b0, b1, b2 được xác định
theo hệ phương trình sau:
Thực hành tại lớp tính toán các hệ số bj
2
0 1 2
1 1 1
2 3
0 1 2
1 1 1 1
2 3 4 2
0 1 2
1 1 1 1
N N N
i i i
i i i
N N N N
i i i i i
i i i i
N N N N
i i i i i
i i i i
b N b x b x y
b x b x b x x y
b x b x b x x y
![Page 88: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/88.jpg)
88
XÁC ĐỊNH MỰC CHẤT LỎNG TRONG BÌNH
YÊU CẦU:
Cơ sở lý thuyết của quá trình
Xây dựng hệ thí nghiệm quá trình
Nguyên tắc vận hành và đo các thông số
Xử lý các số liệu thực nghiệm (cho trước)
theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm
(Bậc 1 và Bậc 2)
Xác định các sai số
Phương pháp xác định các hệ số CD
![Page 89: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/89.jpg)
89
KHUẾCH TÁN STEFAN (DIFFUSION)
Mục đích của thực nghiệm:
Đo hệ số khuếch tán hơi của các hợp phần
riêng biệt (Methanol, Axeton, Hexan,…) trong
không khí của hệ thí nghiệm khuếch tán theo
bề mặt phân cách lỏng khí.
Nghiên cứu hệ thống đo hệ số khuếch tán
của Trường ĐH UC at Davis
Phân tích các kết quả thu được
![Page 90: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/90.jpg)
90
KHUẾCH TÁN STEFAN (DIFFUSION)
Cơ sở lý thuyết của quá trình
Giả thiết quá trình khuếch tán ở trạng thái
tĩnh (khuếch tán đối lưu tự nhiên) với
ReDT<20
Phương trình xác định hệ số khuếch tán:
Hoặc:
D – –
– ln –
2 2
2
o
o et t l x
2 22 1
– ( – ) ln ( – )D t t xo eo
![Page 91: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/91.jpg)
91
KHUẾCH TÁN STEFAN (DIFFUSION)
Trong đó:
CG nồng độ mol trong pha khí, mol/cm3
CL nồng độ mol trong pha lỏng, mol/cm3
d đường kính trong của ống khuếch tán, cm
D hệ số khuếch tán (cm2/s )
l chiều dài phần khuếch tán tại thời điểm t; l0 chiều dài phần khuếch tán ứng với t = 0
ReDT chuẩn số Reynolds=
t là thời gian; t0 là thời gian đầu
là vận tốc khí trung bình, cm/s
xe nồng độ phần mol của cấu tử khuếch tán tại bề mặt
λ= CL/CG
ρ khối lượng riêng, g/cm3
µ độ nhớt động lực học, g/cm.s
du
u
![Page 92: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/92.jpg)
92
KHUẾCH TÁN STEFAN (DIFFUSION)
Tiến trình làm thực nghiệm
Cho chất lỏng dễ bay hơi vào ống
Ổn định nhiệt trong bình
Đo lưu lượng dòng không khí để đảm bảo
ReDT<20
Lắp đặt các thiết bị đo nồng độ
Chụp ảnh liên tục quá trình để theo dõi sự
thay đổi mực chất lỏng trong ống
Ghi thời gian và vị trí của mặt chất lỏng
![Page 93: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/93.jpg)
93
KHUẾCH TÁN STEFAN (DIFFUSION)
Phân tích dữ liệu
Tính toán hệ số khuếch tán của 3 chất lỏng
khác nhau theo phương trình đã cho
Vẽ biểu đồ hệ số khuếch tán theo nhiệt độ
So sánh giá trị khuếch tán thực nghiệm với
các số liệu trong các sổ tay
So sánh các giá trị hệ số khuếch tán thu được
với một số mô hình dự đoán
Đánh giá phương pháp Stefan xác định các
hệ số khuếch tán của các chất khác nhau
![Page 94: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/94.jpg)
94
KHUẾCH TÁN STEFAN (DIFFUSION)
Hệ thống đo hệ số khuếch tán
Air inlet
Air outlet
Dessicant
T hermostat
Water bathDiffusion tubes
![Page 95: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/95.jpg)
95
KHUẾCH TÁN STEFAN (DIFFUSION)
Ống khuếch tán
z
r
NA
Species A
0 Stagnant Air
Flowing Air (Re<20)
![Page 96: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/96.jpg)
96
KHUẾCH TÁN STEFAN (DIFFUSION)
Hệ thống khuếch tán
316 Stainless Steel
Diffusion Manifold & Tube
![Page 97: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/97.jpg)
97
KHUẾCH TÁN STEFAN (DIFFUSION)
YÊU CẦU:
Cơ sở lý thuyết của quá trình
Xây dựng hệ thí nghiệm quá trình (các trang
thiết bị cần có, thiết bị phụ trợ,…)
Nguyên tắc vận hành và đo các thông số
Xác định hệ số khuếch tán
Mô hình dự đoán hệ số khuếch tán của các
chất khác nhau
![Page 98: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/98.jpg)
98
THÍ NGHIỆM THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
Cơ sở lý thuyết quá trình truyền nhiệt
Các phương thức truyền nhiệt
Dẫn nhiệt (Conduction)
Nhiệt đối lưu (Convection)
• Natural Convection (Đối lưu tự nhiên)
• Forced Convection (Đối lưu cưỡng bức)
Bức xạ nhiệt (Radiation)
![Page 99: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/99.jpg)
99
THÍ NGHIỆM THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
Cấu tạo thiết bị trao đổi nhiệt:
Loại gián tiếp: nhiệt truyền từ chất tải nhiệt này sang
chất tải nhiệt khác qua bề mặt phân cách (bề mặt
truyền nhiệt)
Loại đệm: quá trình trao đổi nhiệt thực hiện trên cùng
một bề mặt của vật rắn và tiến hành theo các giai
đoạn nối tiếp nhau
• Đầu tiên, cho chất tải nhiệt nóng tiếp xúc với bề mặt rắn
(đệm), vật rắn sẽ được đun nóng đến một nhiệt độ cần thiết
• Khi đó ngừng cung cấp chất tải nhiệt nóng, cho chất tải nhiệt
lạnh vào, vật rắn sẽ truyền nhiệt cho chất tải nhiệt lạnh
Loại trực tiếp: Hai chất tải nhiệt tiếp xúc trực tiếp với
nhau
![Page 100: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/100.jpg)
100
THÍ NGHIỆM THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
Thiết bị trao đổi nhiệt gián tiếp
Loại có vỏ bọc
Loại ống
Loại tấm
Loại xoắn ốc
Loại ống gân
![Page 101: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/101.jpg)
101
THÍ NGHIỆM THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
Loại có vỏ bọc:
![Page 102: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/102.jpg)
102
THÍ NGHIỆM THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
Loại có vỏ bọc
![Page 103: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/103.jpg)
103
THÍ NGHIỆM THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
Loại ống
![Page 104: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/104.jpg)
104
THÍ NGHIỆM THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
Loại ống
![Page 105: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/105.jpg)
105
THÍ NGHIỆM THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
Loại ống
![Page 106: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/106.jpg)
106
THÍ NGHIỆM THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm
![Page 107: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/107.jpg)
107
THÍ NGHIỆM THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
Cách bố trí ống trên lưới
![Page 108: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/108.jpg)
108
THÍ NGHIỆM THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
Cách chia ngăn
![Page 109: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/109.jpg)
109
THÍ NGHIỆM THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
Bù giãn nở
![Page 110: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/110.jpg)
110
THÍ NGHIỆM THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
Bù giãn nở
![Page 111: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/111.jpg)
111
THÍ NGHIỆM THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
Loại tấm
![Page 112: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/112.jpg)
112
THÍ NGHIỆM THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
Loại xoắn ốc
![Page 113: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/113.jpg)
113
THÍ NGHIỆM THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
Loại có gân
![Page 114: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/114.jpg)
114
THÍ NGHIỆM THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
Một số mô hình thiết bị trao đổi nhiệt
![Page 115: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/115.jpg)
115
THÍ NGHIỆM THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
Một số mô hình thiết bị trao đổi nhiệt
![Page 116: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/116.jpg)
116
CÁC MÔ HÌNH THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
Làm lạnh bằng không khí (Air cooler)
Đun nóng và làm lạnh (Heater/Cooler)
Trao đổi nhiệt (Heat Exchanger)
Lò đốt (Furnace-Fired Heater)
Trao đổi nhiệt nhiều dòng LNG (Liquefied
Natural Gas)
![Page 117: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/117.jpg)
117
THÍ NGHIỆM THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
Thiết lập hệ thí nghiệm quá trình truyền nhiệt
Mô hình các thiết trị trao đổi nhiệt trong phần
mềm mô phỏng HYSYS
Tính toán các hệ số truyền nhiệt (xem lại các
bài tập)
Thực hành Mô phỏng
Một số bài tập về thiết bị trao đổi nhiệt ống
chùm (xem lại)
![Page 118: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/118.jpg)
118
THÍ NGHIỆM THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
Thiết lập hệ thí nghiệm truyền nhiệt
![Page 119: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/119.jpg)
119
THÍ NGHIỆM THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
YÊU CẦU:
Cơ sở lý thuyết quá trình truyền (trao đổi)
nhiệt
Nguyên lý và cấu tạo các thiết bị trao đổi nhiệt
trong thực tế (bao gồm cả các thiết bị làm
lạnh bằng không khí, lò đốt,…)
Thiết lập một mô hình quá trình trao đổi nhiệt
trong thực tế
![Page 120: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/120.jpg)
120
TÀI LIỆU THAM KHẢO (REFERENCES)
Chương trình thí nghiệm quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa học, UC Davis, USA, 2012
Giáo trình Công nghệ lọc dầu, Phan Tử Bằng, ĐH Mỏ-Địa chất, NXBXD, 2002
Quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa học, Tập 1, Nguyễn Bin, ĐH bách khoa Hà nội, NXB KH&KT, 2004
Sổ tay quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa học, Tập 1&2 , NXB KH&KT, 2006
Quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa học, Tập 3, Phạm Xuân Toản, ĐH bách khoa Hà nội, NXB KH&KT, 2011
Các tài liệu thí nghiệm các quá trình công nghệ hóa học, UC Davis, USA, 2012
![Page 121: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/121.jpg)
121
YÊU CẦU ĐỐI VỚI BÁO CÁO THÍ NGHIỆM
Viết tay khoảng 25-30 trang
Vẽ hình hoặc cắt dán hình (nếu phức tạp)
Nộp lại sau đúng 2 tuần sau khi đi tham quan
thực tập (Hệ chưng cất tại Phòng thí nghiệm)
Chấm điểm báo cáo và bảo vệ (vấn đáp) để
lấy điểm thi
Vẽ sơ đồ chi tiết và mô tả kỹ lưỡng trình tự
và nguyên tắc thực hiện các thí nghiệm
Khuyến khích xây dựng một số hệ thí
nghiệm đơn giản theo cơ sở lý thuyết đã
được học
![Page 122: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/122.jpg)
122
NỘI DUNG BÁO CÁO THÍ NGHIỆM
Đối với từng bài thí nghiệm:
Cơ sở lý thuyết
Xây dựng hệ thí nghiệm
Nguyên tắc đo và tính toán các thông số
Xử lý các số liệu thực nghiệm
Kết luận
THỰC HIỆN THEO YÊU CẦU CỤ THỂ ĐÃ CHO
CỦA TỪNG BÀI THÍ NGHIỆM
![Page 123: Thi Nghiem QT_TB CNHH_Bai Giang](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022051418/55cf9aa6550346d033a2bc11/html5/thumbnails/123.jpg)
123
THÍ NGHIỆM QT&TB TRONG CNHH
THE END