Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Khoa Hóa Học và CN Thực Phẩm Báo cáo thí nghiệm Quá trình thiết bị
BÀI 1:THÍ NGHIỆM CƠ HỌC THỦY LỰC
I. HÓA CHẤT, DỤNG CỤ, CÁCH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM
1.Hóa chất:
1.1.Phần 1 : Thí nghiệm Reynold
Nước, thuốc tím.
1.2.Phần 2 : Dòng chảy qua lỗ
2. Dụng cụ
2.1.Phần 1: thí nghiệm Reynold
Mô hình thí nghiệm Reynold
2.2.Phần 2 :Dòng chảy qua lỗ
Mô hình dòng chảy qua lỗ
3. Cách tiến hành thí nghiệm
3.1.Phần 1 : thí nghiệm Reynold
3.2.Phần 2: dòng chảy qua lỗ
II. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
a) Thí nghiệm Reynold đối với ống thẳng.
*Tiết diện ống S = = = 2,835.10
-4
(m
2
)
*Ta chọn độ nhớt và khối lượng riêng của nước ở 25
0
C, áp suất 1 atm, tra
sổ tay QTTB ta có: =0,894.10
-3
(Kg.m
-1
.s

/s)
Vận tốc dòng chảy W = = = 0,015 (m/s)
Re = = = 317,867
Chảy quá độ
Thể tích chất lỏng(nước) V=0,5.10
-3
( m
3
)
Thời gian đo lần 1, t
1
= 54 (s)
GVHD: Nguyễn Quốc Hải Trang 1 SVTH:NHóm 5- Ca ST5
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Khoa Hóa Học và CN Thực Phẩm Báo cáo thí nghiệm Quá trình thiết bị
Thời gian đo lần 2, t
2
= 54 (s)
Thời gian đo lần 3, t3= 54 (s)
Thời gian đo trung bình, t
tb
= = = 54(s)
Lưu lượng dòng chảy Q= = = 9,259.10
-6
(m
3
/s)
Vận tốc dòng chảy W = = = 0,033 (m/s)
Re = = = 699,308
Chảy rối

)
Thời gian đo lần 1, t
1
= 74 (s)
Thời gian đo lần 2, t
2
= 75 (s)
Thời gian đo lần 3, t3= 74 (s)
Thời gian đo trung bình, t
tb
= = = 74,333 (s)
Lưu lượng dòng chảy Q= = = 4,036.10
-6
(m
3
/s)
Vận tốc dòng chảy W = = = 0,014 (m/s)
Re = = = 296,676
Chảy quá độ
Thể tích chất lỏng(nước) V=0.5.10
-3
( m
3
)
Thời gian đo lần 1, t
1
= 55 (s)
Thời gian đo lần 2, t
2
= 57 (s)

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Khoa Hóa Học và CN Thực Phẩm Báo cáo thí nghiệm Quá trình thiết bị
Lưu lượng dòng chảy Q= = = 2,913.10
-5
(m
3
/s)
Vận tốc dòng chảy W = = = 0,103(m/s)
Re = = = 2182,69
Nhận xét: các giá trị Reynold đo được ở thực nghiệm gồm chế độ chảy
tầng và chảy rối lần lượt là 317,867 và 2945,572 vớilưu lượng tăng dần),
(hoặc chế độ chảy tầng và chảy rối lần lượt là 296,676 và 2182,69 với lưu
lượng tăng dần) thì chỉ có giá trị Reynold ở chế độ chảy tầng là thỏa mãn
với giá trị Reynold đưa ra la Re < 2300 còn ở chế độ chảy rối thì giá trị Re
> 10000 thi không thỏa mãn. Nguyên nhân có thể là trong quá trình thí
nghiệm thì thao tác điểu chỉnh dòng chảy để xác định các chế độ chảy là
chưa chính xác xảy ra sai số hoặc cũng do việc canh chỉnh thời gian để xác
định chế độ dòng chảy chưa thật chính xác hoặc 1 phần khách quan nữa
cũng là do thiết bị tiến hành thí nghiệm.Đồng thời khoảng cách giao động
của từng chế độ khá cao lên khó để chọn mức chuẩn chính xác vv…nên
dẫn đến sai số khi tính toán.
b) Dòng chảy trong đường gấp khúc
Dòng chảy ở đoạn ống gấp khúc ở trạng thái chảy tầng thì dòng chảy sau
đoạn gấp khúc vẫn ở trạng thái chảy tầng. Vì dòng chảy chế độ chảy tầng
với vận tốc tương đối nhỏ, lên trở lực qua đường gấp khúc nhỏ lên ảnh
hường không lớn so với định hướng dòng chảy tầng (vẫn nằm trong
khoảng của dòng chảy tầng)
c) Dòng chảy trong ống có đường kính khác nhau
Đoạn đầu tiên của đường ống nước ở chế độ chảy tầng khi chảy qua đường
ống có kích thước nhỏ hơn thì dòng chảy vẫn ở chế độ chảy tầng. Vì chúng

2
)
Vận tốc dòng chảy qua lỗ theo thực nghiệm:
W = = = 2,529 (m/s)
Vận tốc theo lí thuyết:
Phương trình Bernouli: H+ + = +
Do mực chất lỏng ổn định nên w
2
= 0, p
1
= p
2
H = → w
1
= = = 3,192 (m/s)
Ta thấy kết quả thực nghiệm có vận tốc dòng chảy nhỏ hơn giá trị lí thuyết
tới 1,3 lần nguyên nhân la do áp suất tác động nên khi mực chất lỏng thay
đổi thì nó cũng ảnh hưởng tới vận tốc dòng chảy, mực chất lỏng càng lớn
thì vận tôc dòng chảy càng mạnh và ngược lại.
b).Sự chảy qua lỗ khi chất lỏng thay đổi
Các số liệu ban đầu ta thu được là:
• Diện tích mặt thoáng : S
0
=0,185.0,185 =0,034 (m
2
)
• H =52(cm)= 52.10
-2
(m)
• H

Y(cm
)
0 1,9 3,2 5,3 7,4 10,
6
13,
8
17,
5
22 26,2
Thay y= 41,6 vào phương trình y= 0,4711x- 2,7771
ta được chiều xa của ngọn nước tinh theo lí thuyết là 94,2(cm)
Nhận xét: so sánh với kết quả thực tế thì kết quả lí thuyết là (94,2cm)
không lớn hơn nhiều so với kết quả thực tế (74,5 cm) nên trong nhiều
trường hợp ta có thể áp dụng phương pháp này để tính chiều xa trong thực
tế mà sai số thi không đáng kể.
III. TRẢ LỜI CÂU HỎI :
 Mực chất lỏng thay đổi ảnh hưởng đến thí nghiệm Reynold là
- Khi vận tốc nhỏ dòng mực chuyển động như một sợi chỉ xuyên suốt trong ống vì
chất lỏng chuyển động từng lớp song song thì được gọi là chế độ chảy tầng
- Khi tăng vận tốc đến giới hạn nào đó,các lớp chất lỏng bắt đầu có hiện tượng gợn
sóng do đó dòng mực cũng bị dao động tương ứng và chế độ này gọi là chảy quá độ.
- Tiếp tục tăng vận tốc lưu chất thì các lớp chất lỏng chuyển động theo mọi phương
do đó dòng mực bị hòa trộn hoàn toàn trong lưu chất .Trường hợp này goi là chế độ
chảy rối.
 Các sai số có thể mắc phải trong thí nghiệm Reynolds :
- Sai số về thời gian
- Sai số vì việc quan sát độ cao của mực chất lỏng
 Các sai số có thể mắc phải trong thí nghiện dòng chảy qua lỗ :
- Sai số khi đo các thông số liên quan như mực cao chất lỏng H, H
1

Lắp bình chiết khớp với miệng bình đun
Đặt bao giấy vào đáy bình chiết
Lắp ống sinh hàn vào bình chiết
Lắp hệ thống nước làm mát cho ống sinh hàn
Cho nước chảy vào, kiểm tra hoạt động ống sinh hàn
GVHD: Nguyễn Quốc Hải Trang 7 SVTH:NHóm 5- Ca ST5
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Khoa Hóa Học và CN Thực Phẩm Báo cáo thí nghiệm Quá trình thiết bị
3.3 Tiến hành chiết.
Sau khi lắp hệ thống bật nguồn điện và đun sôi tiến hành chiết liên tục cho đến khi
màu của nước nhạt dần và đến trong thì kết thúc quá trình trích ly.
II. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
• Lượng mẫu trước trích ly: m
1
=2.49(g)
• Lượng mẫu sau trích ly: m
2
=1.672(g)
III. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
Lượng mẫu trước trích ly: m
1
=2.49 (g)
Lượng mẫu sau trích ly: m
2
= 1.672 (g)
Lượng cấu tử cần tách: G = m
1
– m
2
= 2.490‒1.672=0.818 (g)

Cách tiến hành thí nghiệm:
Nguyên liệu đầu có nồng độ 10% thể tích. Nạp vào nồi đun đáy sao cho chiều cao
mực chất lỏng trong ống đạt 20cm.
Bật công tắc nguồn của hệ thống.
Chạy hệ thống gia nhiệt đáy tháp.
Mở van cho nước vào thiết bị ngưng tụ hồi lưu.
Khi nhiệt độ đầu ở đáy tháp đạt trên 100
0
C dung dịch ở trong bình cầu bắt đầu sôi.
Đợi cho sản phẩm đỉnh xuất hiện (khoảng 80
0
C) thì ta mở van hồi lưu sản phẩm
đỉnh ( độ mở van khoảng 50%) bắt đầu tính thời gian chưng cất.
Khi các thong số ổn định thì tiến hành đo sản phẩm đỉnh, lượng nguyên liệu đầu,
nhiệt độ sản phẩm đáy, nhiệt độ đỉnh, đáy , đĩa tiếp liệu và nhiệt độ đầu vào, chiều
cao mực chất lỏng trong ống thủy tinh lúc bắt đầu và kết thúc.
II. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
GVHD: Nguyễn Quốc Hải Trang 10 SVTH:NHóm 5- Ca ST5
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Khoa Hóa Học và CN Thực Phẩm Báo cáo thí nghiệm Quá trình thiết bị
Số
TT
Nhiệ
t độ
sản
phẩm
đỉnh
t
D
(

lưu
t
p
(
0
C)
Nồng
độ
sản
phẩm
đỉnh
X
p

(phần
mol)
Nồng
độ
sản
phẩm
đáy
X
w

(phầ
n
mol)
Nồng độ
nhập liệu
X

0
6
0
10
0
(27
0
C) 22 20,4 840
2 80 95 52 57 7,6
0
5
0
10
0
(28
0
C) 22 20,4 840
3 80 95 52 57 7,5
0
5
0
10
0
(27
0
C) 22 20,4 840
T
B
80 95 52 57 7,57
0

D

(%V)
Nồng
đô sản
phẩm
đáy x
w

(%V)
Thời
gian
chưng
cất t
(phút)
Chiều
cao cột
sản
phẩm
đáy H
2
Nhiệt
độ đáy
tháp t
W
(
0
C)
Nhiệt
độ đỉnh

3
)=14,42 (l)
Tính số đĩa lí thuyết
R
x
=
Ta có phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn luyện
Mà x
p
=0,84/22,4=0,0375
GVHD: Nguyễn Quốc Hải Trang 11 SVTH:NHóm 5- Ca ST5
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Khoa Hóa Học và CN Thực Phẩm Báo cáo thí nghiệm Quá trình thiết bị
y== =0.945x+0,0021
III. TRẢ LỜI CÂU HỎI.
 Nhiệt độ ảnh hưởng như thế nào đến quá trình chưng cất
-Nếu nhiệt độ chưng cất quá thấp thì không đủ nhiệt độ để bay hơi dẫn đến hiệu
suất thấp
-Còn nếu nhiệt độ quá cao thì cả lương dung môi và chất tan sẽ bay hơi hoàn
toàn,vậy có nghĩa là ta chỉ làm thay đổi vị trí của dung dịch từ nơi này đến nơi
khác chứ không làm thay đổi nồng độ của nó ở sản phẩm đỉnh và sản phẩm
đáy.Tóm lại mục đích của quá trình chưng cất đã không được thực hiện.
 Phần chưng và phần cất được xác định như sau
Trên thực tế (chỉ có thể xác địng một cách tương đối)
-Phần cất chính là phần sản phẩm ta thực hiện ngưng tụ và thu ở đỉnh tháp
-Phần chưng là phần sản phẩm ta thu ở đáy tháp
Trên sơ đồ
-Ta có thể phân định rõ ràng phần chưng và phần cất thông qua phương trình
đường nồng độ làm việc của đoạn chưng và đoạn luyện
 Áp suất làm việc của hệ thống là bao nhiêu và tại sao biết ?

C)
P
ck
(atm)
P
hơi
(atm)
W
nước
ngưng
GVHD: Nguyễn Quốc Hải Trang 13 SVTH:NHóm 5- Ca ST5
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Khoa Hóa Học và CN Thực Phẩm Báo cáo thí nghiệm Quá trình thiết bị
dd
cm)
dd
cm)
(lít)
Nạp liệu lần 1 18.6 5.7 6
0
7
0
64 0.68 1 0.96
III. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN.
a. Cân bằng vật chất (Nồi 2).
S
đ
= 40.26,5.18,6 = 0.020m
3
S

+ Q
cd1 (1)
D
1
.I
1
= W
1
.i
1
+ D
1
.C
n1.
θ
1 (*)
Trong đó
Q
ml
+ Q
cd1
=5%( D
1
.i
’
+ Gđ.Cđ.t
đ

Q
1

θ
1
: Nhiệt độ nước ngưng
0
CVI. TRẢ LỜI CÂU HỎI
 Giải thích tại sao nhiệt độ sôi của dung dịch ở 2 nồi khác nhau
Do phương pháp cô đặc xuôi chiều nên nhiệt độ và áp suất của dung dịch giảm từ
nồi trước sang nồi sau, nhiệt độ của dung dịch ở nồi cuối cùng sẽ thấp tức là sản
phẩm hình thành ở nồi cuối có nhiệt độ sôi thấp.
 Hơi thứ của nồi thứ nhất đóng vai trò gì?
Hơi thứ của nồi thứ nhất đóng vai trò làm nguyên liệu để cấp thêm nhiệt lượng cho
quá trình.
 Tác nhân cấp nhiệt cho buồng đốt của hai nồi là gì? Nhiệt độ bao nhiêu?
Tác nhân cấp nhiệt cho buồng đốt của của 2 nồi là lượng hơi đốt. Nhiệt độ.
 Cơ chế của quá trình cô đặc?
Nồi 1, dung dịch đun bằng hơi đốt (hơi thứ: hơi thứ của nồi cô đặc trước làm hơi
đốt cho nồi sau, làm tăng hiệu số nhiệt độ giữa nhiệt độ của hơi đốt và nhiệt độ sôi
trung bình của dung dịch, đồng thời giảm được tổn thất nhiệt ra môi trường xung
quanh) của nồi sẽ được đưa sang nồi 2, nồi 2 sang nồi 3 … Hơi thứ của nồi cuối
cùng được đưa vào thiết bị ngưng tụ (dung dịch đi từ nồi này sang nồi kia, qua mỗi
nồi dung dịch bốc hơi 1 phần dẫn tới nồng độ dung dịch tăng lên)
GVHD: Nguyễn Quốc Hải Trang 15 SVTH:NHóm 5- Ca ST5
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Khoa Hóa Học và CN Thực Phẩm Báo cáo thí nghiệm Quá trình thiết bị
Điều kiện cần: có sự chênh lệch giữa áp suất (p), nhiệt độ (T) giữa hơi đốt và dung
dịch sôi (nghĩa là: áp suất làm việc trong các nồi phải giảm dần vì hơi thứ của nồi
trước làm hơi đốt của nồi sau).

vòng quay n) hiển thị trên mặt tủ điện vào Bảng 1 của Phụ lục 2.
II. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM:
Chế độ DIRECT
Q
(lpm)
P
(bar)
N
(KW)
n
(rpm)
68.8 0.080 0.557 2855
65.3 0.090 0.547 2873
62.4 0.100 0.535 2880
59.6 0.110 0.530 2885
54.3 0.120 0.521 2892
50.2 0.130 0.511 2901
46.2 0.140 0.502 2903
41.7 0.150 0.490 2906
31.0 0.160 0.466 2915
GVHD: Nguyễn Quốc Hải Trang 17 SVTH:NHóm 5- Ca ST5
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Khoa Hóa Học và CN Thực Phẩm Báo cáo thí nghiệm Quá trình thiết bị
25.3 0.170 0.459 2918
Chế độ INVERTER
Q
(lpm)
P
(bar)
U

Đồ thị 3: đặc tuyến của 2 chế độ DIRECT và INVERTER
Bảng 2: Kết quả tính toán từ bảng 1
So sánh tiêu hao năng lượng
Q×6.10
2
(m
3
/s) N
DIR
(kW) N
INV
(kW) η(%)
50.2 0.511 14.924 22.85
46.2 0.502 20.889 23.05
41.7 0.490 29.461 22.84
31.0 0.466 35.869 19.05
GVHD: Nguyễn Quốc Hải Trang 19 SVTH:NHóm 5- Ca ST5
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Khoa Hóa Học và CN Thực Phẩm Báo cáo thí nghiệm Quá trình thiết bị
25.3 0.459 47.655 15.44
Hiệu suất bơm:
η =
cơ năng cấp cho bơm (W)
tỷ trong chất lỏng (kg/m
3
)
(Giả sử ta lấy
n
ở 30
0

°F
E. Môi trường chất lỏng: Môi trường chất lỏng quan hệ với trọng lượng riêng (SG),
độ nhớt, MOC và kiểu bơm
2. Các chi tiết cơ bản của bơm ly tâm.
Đầu hút, đầu đẩy, cánh guồng, trục quay, ổ bi, vỏ.
3.Nguyên lý làm việc của bơm ly tâm
• Chất lỏng được hút vào tâm guồng theo phương thẳng góc, rồi vào rảnh giữa các
guồng và chuyển động cùng guồng.
• Dưới tác dụng của lực ly tâm, chất lỏng được nhận thêm năng lượng , tăng năng suất
và văng ra khỏi guồng theo thân bơm (phần rỗng giữa vỏ và cánh guồng) rồi vào ống
đẩy theo phương tiếp tuyến.
• Khi đó ở tâm guồng sẽ tạo nên vùng áp suất thấp và chât lỏng theo đường hút sẽ vào
tâm guồng
4.Ưu nhược điểm của bơm ly tâm.
a. Ưu điểm
- Tạo được lưu lượng đều, đáp ứng yêu cầu kĩ thuật
- Số vòng quay lớn, có thể truyền động trực tiếp cho động cơ điện.
- Cấu tạo đơn giản, gọn, chiếm ít diện tích xây dựng mà không cần
kết cấu nền móng vững chắc, giá thành chế tạo, lắp đặt và vận hành
thấp.
GVHD: Nguyễn Quốc Hải Trang 21 SVTH:NHóm 5- Ca ST5
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Khoa Hóa Học và CN Thực Phẩm Báo cáo thí nghiệm Quá trình thiết bị
- Có thể dùng bơm chất lỏng bẩn (khe hở giữa cánh guồng và thân
bơm tương đối lớn và không có van – bộ phận dễ hư hỏng và tắt do
bẩn gây ra).
- Có năng suất lớn và áp suất tương đối nhỏ nên phù hợp với phần
lớn các quá trình.
b. Nhược điểm
- Hiệu suất thấp hơn bơm pittong từ 10 đến 15%.

suất cửa vào tăng tức là NPSHa tăng.
- Thứ ba: Giảm tổn thất trên đường ống hút cũng làm cho NPSHa tăng lên. Có nhiều
cách giảm tổn thất đường ống: tăng đườg kính ống hút, giảm số lượng cút, giảm chiều
dài ống hút.
- Để nâng cao chất lượng chống xâm thực nhằm nâng cao chiều cao hút của bơm cần
phải thực hiện các yêu cầu sau: Các mép cánh dẫn ở lối vào phải vê tròn và dát mỏng,
phần lối dẫn vào bánh công tác phải được làm nhẵn bóng và có hình dạng thích hợp.
- Hơn thế nữa để tránh tình hiện tượng xâm thực trong bơm ly tâm phải tính toán lựa
chọn máy bơm cho phù hợp với lượng nước yêu cầu cần thoát của mỏ. Khi chiều cao
hình học thoát nước nhỏ thì không nên chọn máy bơm có cột áp quá lớn. Khi vận
GVHD: Nguyễn Quốc Hải Trang 23 SVTH:NHóm 5- Ca ST5
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Khoa Hóa Học và CN Thực Phẩm Báo cáo thí nghiệm Quá trình thiết bị
hành máy bơm thoát nước mỏ phải hết sức chú ý đến sự thay đổi mực nước trong bể
hút. Nếu cần thiết có thể đặt các rơle mực nước để điều khiển sự làm việc của máy
bơm.
6.Các giả thuyết phương trình Euler.
- Số cánh hướng dòng trong bánh guồng là vô tận và có chiều dày không đáng kể.
- Lưu chất chuyển động trong bánh guồng không bị tổn thất, không có ma sát và không
bị nén.
- Sự chuyển động của lưu chất trong bơm: chuyển động dọc theo rãnh từ tâm ra ngoài
bánh guồng theo phương bán kính và quay cùng guồng cánh.
- Năng lượng của cánh guồng truyền cho lưu chất khi chuyển động từ cửa vào đến cửa
ra bằng năng lượng momen xung lực
7.Phương trình Euler
H
LT
= =
8. Cách xây dựng đường đặc tuyến của bơm ly tâm
• Tiến hành thí nghiệm: thay đổi độ mở của van chắn trên đường ống đẩy, ghi