1. TRÍCH YẾU:
1.1 Mục đích thí nghiệm:
Khảo sát ảnh hưởng của lượng hoàn lưu và vò trí mâm nhập liệu, trạng thái nhiệt
động của nhập liệu đếnđộ tinh khiết của sản phẩm và hiệu suất của tháp chưng.
1.2 Cách tiến hành thí nghiệm
- Ảnh hưởng của dòng hoàn lưu: giữ lưu lượng dòng nhập liệu ở độ đọc 30 vào
mâm số 4 không đổi, thí nghiệm với 3 trò số khác nhau của dòng hoàn lưu ở độ đọc 5, 10,
15.
- Ảnh hưởng của vò trí mâm nhập liệu: thay đổi hai vò trí mới của nhập liệu vào
mâm số 5 và mâm số 2, giữ nguyên lưu lượng dòng nhập liệu ở độ đọc 30 và dòng hoàn
lưu ở độ đọc 10.
- Đo nhiệt độ dòng nhập liệu trước khi vào mâm T
E
và nhiệt độ dòng hoàn lưu T
R
.
- Trong mỗi thí nghiệm, lần lượt lấy mẫu ở E, K để đo x
1E
, x
1K
.
- Đo lưu lượng dòng sản phẩm đỉnh K.
1.3 Kết quả thí nghiệm:
Thí
nghiệm
Vò trí
mâm
nhập
liệu
Lưu lượng dòng Độ chỉ phù
kế

cho ta có được một mâm lý thuyết giữa hai pha (hơi, lỏng) và như vậy nó phải thỏa mãn
các điều kiện sau:
- Pha lỏng phải được hòa trộn hoàn toàn trên mâm
- Pha hơi không lôi cuốn các giọt lỏng từ mâm dưới lên mâm trên và đồng thời có
nồng độ đồng đều ở mọi vò trí trên một tiết diện của dòng piston
- Trên từng mâm luôn luôn có sự cân bằng giữa hai pha
Để thiết lập mô hình, ta có đònh nghóa về Độ trao đổi: đại lượng tổng quát đánh giá
sự trao đổi giữa các pha, nó đánh giá sự khác nhau giữa một mâm thực và một mâm lý
tưởng.
- Trong trường hợp độ trao đổi đánh giá một mâm, người ta còn gọi là hiệu suất
theo Murphee:
1
1n
*
n
1nn
M
yy
yy
E
+
+
−
−
=
- Khi đánh giá cho toàn bộ tháp, người ta gọi là hiệu suất tháp và được đònh nghóa
(khi xác đònh số mâm lý thuyết kể cả mâm đáy):
E
0
=

D
Với:
• R tỷ số hoàn lưu ; R = L
0
/D (L
0
: dòng hoàn lưu; D: lượng sản phẩm đỉnh)
• x
D
: nồng độ sản phẩm đỉnh
- Phương trình đường chưng:
'
'
w
L x Wx
y
G
−
=
Với:
• x
w
: nồng độ sản phẩm đáy
• W: dòng sản phẩm đáy
• L’, G’: dòng lỏng, hơi đi trong phần chưng
- Phương trình đường nhập liệu:

1 1
f
x

F
: nhiệt
độ của trạng thái nhập liệu ở nồng độ x
F
)
• h
G
: nhiệt hàm của pha hơi đi trong tháp
• h
L
: nhiệt hàm của pha lỏng đi trong tháp
2
Mặt khác, hiệu suất mâm E
M
tại mâm n được đònh nghóa như sau:
E
M
=
Với:
• y
n
: nồng độ thực của pha hơi rời mâm n
• y*
n
: nồng độ cân bằng của pha hơi rời mâm n
• y
n+1
: nồng độ thực của pha hơi vào mâm n
Nếu giả sử được đường vận hành và đường cân bằng là những đường thẳng, ta có
thể liên hệ E

0
bằng cách dùng đồ thò dựa
trên phương trình đường chưng và đường nhập liệu.
3. THIẾT BỊ – DỤNG CỤ – PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM:
3.1 Thiết bò – dụng cụ:
• Hệ thống tháp chư ng cất gồm 5 mâm thực, loại mâm xuyên lỗ.
• Các đồng hồ đo nhiệt độ các dòng nhập liệu hoàn lưu, sản phẩm đỉnh, nồi đun
và tại các mâm.
• Hai lưu lượng kế để đo dòng nhập liệu và dòng hoàn lưu.
• Một phù kế đo độ rượu.
• Hai ống khắc vạch (ống đong nhỏ và lớn): ống lớn để chứa rượu và ống nhỏ để
đo lưu lượng sản phẩm đỉnh.
3.2. Phương pháp tiến hành thí nghiệm:
3.2.1 Khởi động hệ thống:
• Kiểm tra nguyên liệu: mực chất lỏng phải hơn 1/3 ống thủy bên hông nồi đun.
• Đưa điện vào hệ thống: đóng cầu dao điện, bật nút main power.
• Bơm nguyên liệu vào nồi đun sau đó gia nhiệt cho nồi đun đồng thời mở van
nước ngưng tụ.
3.2.2 Nhập liệu vô mâm:
• Khi thấy có pha hơi bốc lên và ngưng tụ thì mở bơm nhập liệu và bật công tắc
gia nhiệt dòng nhập liệu.
• Chỉnh lưu lượng kế ở độ đọc 30
3.2.3 Khởi động dòng hoàn lưu:
• Bật công tắc bơm hoàn lưu và điện trở gia nhiệt hoàn lưu.
• Chỉnh lưu lượng kế ở các độ đọc cần khảo sát.
3.2.4 Chuyển đổi các chế độ khảo sát:
3
• Khi muốn chuyển đổi giữa các chế độ khảo sát ta phải đảm bảo sản phẩm
đỉnh thuộc hoàn toàn chế độ khảo sát
• Sau khi chỉnh lưu lượng dòng hoàn lưu, ta đợi cho mực nước trong bình sản

liệu
Đỉnh t
F
t
D
t
L0
1 4 30 5 110 24 56 37 40.5 74
2 4 30 10 85 24 71.5 37 40.5 75
3 4 30 15 72 24 75 37 40.5 76
4 2 30 10 100 24 56 38 42 78
5 5 30 10 87 24 54 38 42 80
Bảng 2: Xử lý số liệu thô:
Thí
nghiê
m
Vò trí
mâm
Lưu lượng dòng (ml/ph)= độ
dọc*5.64
Phân mol dòng
Nhập liệu
(F)
Đỉnh
(D)
Hoàn lưu
(L
0
)
Nhập

H
F
(J/kmol)
H
G_F
(J/kmol)
H
L_F
(J/kmol)
q
1q
q
−
1 4
0.28611 37 2937237 4.92E+07 7494751 1.11 10.2
2 4
0.79764 37 2937237 4.94E+07 7763105 1.12 9.63
3 4
1.43741 37 2937237 4.94E+07 7898091 1.12 9.36
4 2
0.62945 38 3018219 4.92E+07 7494751 1.11 10.3
5 5
0.71687 38 3018219 4.91E+07 7443994 1.11 10.4
Bảng 4: Phương trình đường làm việc và đường nhập liệu:
Thí nghiệm Phương trình đường nhập
liệu
Phương trình đường làm
việc phần cất
1 y=8.52x – 0.6 y = 0.17x + 0.54
2 y= 8.75x – 0.62 y = 0.36x + 0.37

0 20 40 60 80 100 120
x%
y%
6
TN 2
0
20
40
60
80
100
120
0 20 40 60 80 100 120
x%
y%
7
TN 3
0
20
40
60
80
100
120
0 20 40 60 80 100 120
x%
y%
8
TN 4
0

5.2.1. Trong quá trình chưng cất, dòng lỏng cũng như dòng hơi sẽ thay đổi
nồng độ khi đi qua mỗi mâm (bậc thay đổi nồng độ). Tuy nhiên, sự thay đổi này không
giống nhau ở mọi mâm mà còn phụ thuộc vào khả năng trao đởi trong mâm đó.
10
Rõ ràng là khi cho nhập liệu ở các mâm gần đáy thì số bậc trao đổi tăng , làm cho
độ tinh khiết của sản phẩm có thể tăng theo; khi cho nhập liệu ở các mâm gần đỉnh thì kết
quả sẽ ngược lại.
Tuy nhiên, khi cho vò trí mâm nhập liệu không giống với vò trí tính được theo lý
thuyết thì khả năng trao đối của các mâm sẽ giảm (dù số mâm lý thuyết khi đó có tăng),
cho nên việc đạt được độ tinh khiết cao hơn là không chắc chắn.
5.2.2. Việc ảnh hưởng của vò trí mâm nhập liệu lên hiệu suất mâm cũng
không thể kết luận được dựa trên vò trí cao hay thấp của nó mà phải dựa vào sự sai lệch
của nó so với vò trí lý thuyết: càng gần vò trí này thì hiệu suất của mâm càng cao.
5.3. Giải thích các hiện tượng diễn ra trong khi tháp hoạt động ổn đònh :
Trong quá trình chưng luyện thì vò trí mâm nhập liệu được xác đònh tại 1 vò trí nào
đó trên tháp , nhưng phần nằm trên vò trí mâm nhập liệu đựơc gọi là phần cất còn phần
nằm dưới vò trí mâm nhập liệu được gọi là phần chưng. Pha lỏng chuyển động trong phần
cất từ trên đi xuống do dòng hoàn lưu từ trên đỉnh tháp , dòng hoàn lưu và sản phẩm đỉnh
là do pha hơi ngưng tụ lại thành chứa nhiều cấu tử dễ bay hơi . Pha lỏng trong phần chưng
càng về dưới càng ít cấu tử dễ bay hơi vì nó đã bò lôi cuốn lên các mâm trên. Chất lỏng
lấy từ đỉnh gọi là sản phẩm đỉnh của quá trìng chưng cất. Đây là sản phẩm cùi cùng có
nhiều cấu tử dễ bay hơi nhất. Tóm lại trong tháp thì pha hơi đi từ dưới lên và pha lỏng đi
từ trên xuống và xảy ra quá trình truyền khối giữa hai pha, nhở đó các cấu tử dể bay hơi
sẽ được lôi cuốn lên trên còn các cấu tử khó bay hơi sẽ nằm dưới nồi đun gọi là sản phẩm
đáy. Các pha trong tháp luôn ỡ trạng thái bảo hoà ( tức là luôn ở nhiệt độ sôi và nhiệt độ
ngưng tụ) , do đó nhiệt độ cao nhất là ở đáy tháp và thấp nhất là ở đỉnh tháp.
5.4. Các nguyên nhân dẫn đến sai số và cách khắc phục :
trong thí nghiệm này có rất nhiều nguyên nhân dẫn đến sai số:
Các sai số hệ thống do thiết bò hệ thống và các dụng cụ đo không chính xác
+ lưu lượng kế không được chính xác

x
i
=
n
n
R
R
r
R
M
)độrượu100.(
M
độrượu.
M
độrượu.
−ρ
+
ρ
ρ
• Chuyển sang thành thành phần phần trăm dùng để tra khối lượng riêng của hỗn
hợp rượu:
X
i
=
18)xi1(xi46
xi.46
−+
-> ρ
i
=

tbi
i
M
ρ
−
(Kmol/s)
• Tính x
W
=
DF
DDFF
GG
xGxG
−
−
• Tính tỷ số hoàn lưu R = L
0
/D
• Tìm ra hệ số góc đường cất bằng R /(R +1) , và thừa số tự do trong phương trình
của nó bằng x
D
/ (R +1):
y=
1R
x
x
1R
R
D
+

L.
(C
r
.t
nt
+r
r
)+(1-y
L
)(C
n
.t
nt
+ r
n
)
h
L
= x
L.
C
r
.t
S
+(1-x
L
)C
n
.t
S

[1 ] Võ Văn Bang – Vũ Bá Minh, “Quá trình và Thiết bò –tập 3- Truyền khối”,
ĐHQG Tp.HCM;
[2 ] Các tác giả, “Sổ tay Quá trình và thiết bò, tập 1”, NXB Khoa học và kỹ thuật, 1999.
[3 ] Các tác giả, “Sổ tay Quá trình và thiết bò, tập 2”, NXB Khoa học và kỹ thuật, 1999.
13
14