Thí nghiệm môn Quá trình thiết bị - Thời gian lưu
Thí nghiếm quá trình thiết bế
Thếi gian lưu
1.
TRÍCH YEÁU :
Muïc ñích thí nghieäm:
-
-
Khaûo saùt thôøi gian löu cuûa heä thoáng bình khuaáy troän maéc noái tieáp moâ hình daõy hoäp.
Xaùc ñònh haøm phaân boá thôøi gian löu thöïc vaø so saùnh vôùi haøm phaân boá thôøi gian löu
lyù thuyeát.
Keát quaû thí nghieäm:
Ñoä haáp thu cöïc ñaïi (cho 1 bình):
Ñöôøng kính bình khuaáy:
Do = 0,015
d = 14 (cm)
Chieàu cao möïc nöôùc trong bình khuaáy: H = 12 (cm)
Löu löôïng nöôùc chaûy vaøo bình khuaáy: v = 0,6 (lít/ phuùt)
Baûng 1: Keát quaû thoâ
t
D
Heä 2 bình
0.000
0.019
0.009
0.008
0.021
0.015
0.025
0.018
0.019
0.007
0.021
0.017
0.021
0.013
0.019
0.008
0.025
0.023
0.023
0.028
0.018
0.012
0.021
0.013
0.017
0.017
Heä 1 bình
0.000
0.012
0.027
0.04
Heä 3 bình
0.000
0.023
0.019
0.011
0.017
0.017
0.012
0.024
0.022
0.019
0.013
0.01
0
1
2
3
4
5
6
7
0.014
0.05
0.011
0.01
8
9
0.03
0.046
0.013
0.024
0.02
0.015
0.015
0.009
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
0.011
0.014
0.021
0.016
0.009
0.016
0.015
0.019
0.021
0.019
0.026
0.014
0.021
0.015
0.015
0.019
0.021
0.024
Trang 1
Thí nghiếm quá trình thiết bế
Thếi gian lưu
30
31
32
33
34
35
0.029
0.013
0.021
0.017
0.02
0.02
2.
LYÙ THUYEÁT THÍ NGHIEÄM :
Khaùi nieäm cô baûn:
Trong heä thoáng thieát bò, nhöõng phaàn töû löu chaát khaùc nhau seõ ñi theo nhöõng con ñöôøng
khaùc nhau. Döïa treân haøm phaân boá thôøi gian löu xaùc ñònh ñöôïc, ta coù theå ñaùnh giaù töông
quan veà doøng trong thieát bò, caùc nhöôïc ñieåm sinh ra khi thieát keá nhö vuøng tuø, doøng chaûy
taét... vaø tìm caùch khaéc phuïc nhôø ñaùnh giaù naøy.
Nghieân cöùu thôøi gian löu laø phöông phaùp caàn thieát ñeå so saùnh thieát bò döïa treân doøng
vaät lieäu töø ñoù coù theå caûi tieán, laäp moâ hình toái öu.
Cuõng döïa treân haøm phaân boå thôøi gian löu ta coù theå vaän haønh toái öu vaø qua ñoù thieát laäp
ñöôïc caùc thoâng soá, phöông phaùp ñieàu khieån cuõng nhö toái öu hoùa quaù trình trong thieát bò.
Thôøi gian löu cuûa moät phaàn töû trong heä laø thôøi gian phaàn töû ñoù löu laïi ôû trong bình
phaûn öùng, hay trong thieát bò baát kyø caàn khaûo saùt. Thôøi gian löu cuûa cuûa moät thieát bò laø moät
ñaïi löôïng xaùc suaát. Nhö vaäy taát caû thôøi gian löu ñeàu dao ñoäng xung quanh thôøi gian löu
trung bình, do ñoù xaùc ñònh thôøi gian löu trung bình ñaëc bieät coù yù nghóa.
n
1
tV
t
(1)
n
Vi
i1
Trong ñoù tVi laø thôøi gian löu cuûa moät phaàn töû baát kyø i.
Vôùi ñònh nghóa haøm phaân boá thôøi gian löu F (tV) = E (tV), ta coù :
(2)
(3)
t f(t )t .dt E(t )
V
V
V
V
V
0
cAI (tV )tV .dtV
0
Hay: tV
cAI (tV ).dtV
0
Vôùi caùc haøm ñieåm ta coù:
K
c t
i
i
i1
K
t
(4)
(5)
c
i
i1
Vôùi K laø caùc khoaûng chia baèng nhau.
Thôøi gian löu trung bình theå tích:
VR
VM
t
Vôùi VR : theå tích cuûa löu chaát trong bình, lít
VM: löu löôïng cuûa doøng vaøo thieát bò, lít/giaây
Trang 2
Thí nghiếm quá trình thiết bế
Thếi gian lưu
Neáu chaát chæ thò khoâng ñaït töông quan lyù töôûng thì phöông trình treân khoâng thoûa maõn
(neáu t coù theå chaát chæ thò bò haáp phuï vaøo thaønh bình hoaëc caùc chi tieát phuï).
Caùc phöông phaùp nghieân cöùu thôøi gian löu:
Nghieân cöùu thôøi gian löu coù theå tieán haønh theo caùc phöông phaùp:
1) Xaùc ñònh thaønh phaàn cuûa caùc caáu töû ôû thôøi ñieåm t (hoaëc ) ra khoûi thieát bò, xaùc ñònh
haøm F(t) hoaëc F().
2) Xaùc ñònh thaønh phaàn cuûa caùc caáu töû ôû thôøi ñieåm t (hoaëc ) vaãn coøn löu laïi trong
thieát bò, haøm I(t) hoaëc I().
3) Xaùc ñònh thaønh phaàn cuûa caùc caáu töû ôû thôøi ñieåm t (hoaëc ) ñang trong quaù trình
thoùat ra khoûi thieát bò, haøm f(t) hoaëc f().
Ñeå khaûo saùt khaû naêng hoaït ñoäng cuûa moät thieát phaûn öùng thöïc teá ta thöôøng duøng phöông
phaùp kích thích – ñaùp öùng (phöông phaùp ñaùnh daáu). Caùc daïng kích thích ñaàu vaøo vaø ñaùp
öùng ñaàu ra ñöôïc trình baøy treân hình 1.
Tín hieäu vaøo
(Kích thích)
Tín hieäu ra
(Ñaùp öùng)
Bình
Tín hieäu vaøo baát kyø
Ra
Thôøi gian
Tín hieäu vaøo tuaàn hoaøn
Ra
Thôøi gian
Trang 3
Thí nghiếm quá trình thiết bế
Thếi gian lưu
Tín hieäu baäc
Ra
Thôøi gian
Tín hieäu xung
Ra
Thôøi gian
Hình 1: Caùc daïng tín hieäu kích thích ñaùp öùng thöôøng duøng
Nhö vaäy caùc phaàn töû ñaùnh daáu phaûi coù ñaëc ñieåm laø khoâng ñöôïc aûnh höôûng vaø khaùc
bieät vôùi caùc phaàn töû taïo neân töông quan trong heä.
Caùc loaïi chaát chæ thò ñoái vôùi moâi tröôøng loûng coù theå laø dung dòch maøu, caùc chaát phoùng
xaï, caùc ñoàng vò phoùng xaï oån ñònh, caùc haït raén phaùt saùng... Caùc chaát chæ thò thích hôïp vôùi
tính chaát cuûa caùc phaàn töû trong heä phaûi coù khoái löôïng rieâng, ñoä nhôùt, heä soá khueách taùn
thích hôïp.
Khi coù caùc chæ thò thích hôïp, ta coù theå ñeå noù vaøo heä theo hai kieåu tín hieäu laø: tín hieäu
ngaãu nhieân (Stochas) vaø tín hieäu xaùc ñònh (Determinis). Loaïi tín hieäu xaùc ñònh coù theå chia
laøm hai loaïi laø tín hieäu tuaàn hoaøn vaø tín hieäu khoâng tuaàn hoaøn.
Ñeå khaûo saùt caùc thieát bò, ngöôøi ta söû duïng tín hieäu xaùc ñònh khoâng tuaàn hoaøn. Loaïi tín
hieäu naøy coù theå taïo ra nhôø:
1) Ñaùnh daáu baèng va chaïm.
2) Ñaùnh daáu baèng cho nhaäp vaøo lieân tuïc moät löôïng xaùc ñònh.
3) Ñaùnh daáu baèng cho nhaäp chieám choã toaøn boä trong heä.
Vì tieän lôïi trong söû duïng vaø söï ñoàng daïng cuûa tín hieäu kích thích coù daïng baäc hoaëc
daïng xung. Trong thí ngieäm, ta söû duïng loaïi ñaùnh daáu baèng va chaïm. Loaïi ñaùnh daáu naøy
chính laø söï thöïc hieän ôû ñieàu kieän kyõ thuaät haøm Dirac (haøm ñoäng löôïng Dirac), hay coøn goïi
laø haøm Delta.
Trang 4
Thí nghiếm quá trình thiết bế
Thếi gian lưu
0,t 0
,t 0
(t)
(t).dt 1
Loaïi ñaùnh daáu naøy thích hôïp vôùi chaát maøu.
Haøm phaân boá thôøi gian löu cuûa moâ hình daõy hoäp:
Ña soá caùc thieát bò thöïc laïi thöôøng coù haøm phaân boá laø cuûa moâ hình daõy hoäp.
Trong moät bình phaûn öùng ñöôïc coi laø lyù töôûng vôùi kieåu ñaùnh daáu va chaïm phaûi thoûa
maõn: theå tích VR trong bình laø haèng soá theo thôøi gian, trong bình coù söï khuaáy troän hoaøn
toaøn moät thaønh phaàn trong heä moät caùch ñoàng nhaát ôû moïi vò trí thuoäc theå tích VR. Nhö vaäy,
trong bình coù söï ñoät bieán cuûa doøng vaøo.
Thôøi gian löu trung bình theå tích:
VR
VM
(6)
CIra
t
1 exp
CvI aøo
Khi noái caùc bình lyù töôûng laïi vôùi nhau, ta ñöôïc moâ hình daõy hoäp:
Haøm phaân boá coù daïng toång quaùt:
n1
t
t
.exp
f(t) 1/
(7)
(n 1)!
Khi n = 1, ta coù moâ hình khuaáy troän lyù töôûng. Conø khi n = , ta laïi coù moâ hình ñaåy lyù
töôûng.
Giaû söû ban ñaàu khoâng coù chaát chæ thò trong doøng löu chaát vaøo bình, sau ñoù taùc ñoäng tín
hieäu xung vaøo baèng caùc cho moät löôïng chaát chæ thò nhaát ñònh vaøo doøng löu chaát trong
khoaûng thôøi gian raát ngaén.
Ñöôøng cong bieåu dieãn noàng ñoä theo thôøi gian thu goïn cuûa chaát chæ thò trong doøng ra
öùng vôùi tín hieäu kích thích daïng xung taïi ñaàu vaøo goïi laø ñöôøng cong C. Noàng ñoä ban ñaàu
cuûa chaát chæ thò laø Co. Vôùi dieän tích beân döôùi ñöôøng cong baèng 1, ta coù:
t
t
t
t
V
Thôøi gian thu goïn voâ thöù nguyeân:
(8)
Vôùi t laø thôøi gian phaàn töû löu chaát baát kyø ñi qua thieát bò.
t
vaø ñöôïc xaùc ñònh theo (4) vaø (5).
1
C
d 1 hay
(9)
C.d C
C C.d t Cdt
0
0
0
0
0
0
Trang 5
Thí nghiếm quá trình thiết bế
Thếi gian lưu
2,0
D
uL
Phaân taùn nhoû
Bình oáng
0
D
= 0,002
uL
1,5
1,0
0,5
Bình khuaáy
Phaân taùn trung bình
D
D
=
= 0,025
uL
uL
Phaân taùn lôùn
D
uL
= 0,02
0
0,5
1
1,5
Hình 2: Ñöôøng cong C bieåu dieãn ñaùp öùng taïi doøng ra
cho tín hieäu xung taïi ñaàu vaøo
3.
4.
THIEÁT BÒ THÍ NGHIEÄM:
Duïng cuï:
OÁng ngieäm, thì keá, pipet, phaåm maøu vaø maùy ño ñoä truyeàn suoát (haáp thuï) aùnh saùng.
Sô ñoà thieát bò thí nghieäm: (Xem hình 3)
PHÖÔNG PHAÙP THÍ NGHIEÄM:
Tieán haønh theo trình töï sau:
Trang 6
Thí nghiếm quá trình thiết bế
Thếi gian lưu
1) Môû van cho nöôùc leân thuøng cao vò cho ñeán khi coù nöôùc trong oáng chaûy traøn.
2) Môû khoùa cho nöôùc chaûy qua löu löôïng keá vaøo heä thoáng bình khuaáy vaø chænh löu
löôïng doøng chaûy.
3) Heä moät bình: khi heä thoáng oån ñònh, cho phaåm maøu vaøo bình 1. Baám thì keá (ñoàng
thôøi vôùi thôøi gian cho maøu vaøo thieát bò), laáy goác thôøi gian. Duøng oáng nghieäm laáy
maãu theo thôøi gian, sau ñoù ñem maãu ñi so maøu.
4) Heä hai, ba bình: laøm gioáng nhö heä moät bình, cho phaåm maøu vaøo bình 1 vaø laáy maãu
ôû bình cuoái cuøng (töø oáng thoâng nhau cuoái cuøng).
5.
KEÁT QUAÛ THÍ NGHIEÄM :
Baûng 2: Heä 1 bình
Thöïc teá
Lyù thuyeát
t
(phuùt)
0
D
E
0.000
E
1.000
0.000
0.012
0.027
0.04
0.014
0.05
0.011
0.01
0.03
0.046
0.013
0.024
0.02
0.015
0.015
0.009
0.000
0.137
0.274
0.410
0.547
0.684
0.821
0.958
1.094
1.231
1.368
1.505
1.642
1.779
1.915
2.052
0.000
1
2
3
4
5
6
7
8
0.800
1.800
2.667
0.933
3.333
0.733
0.667
2.000
3.067
0.867
1.600
1.333
1.000
1.000
0.600
0.325
0.650
0.974
1.299
1.624
1.949
2.274
2.598
2.923
3.248
3.573
3.898
4.222
4.547
4.872
0.872
0.761
0.663
0.579
0.505
0.440
0.384
0.335
0.292
0.255
0.222
0.194
0.169
0.147
0.128
9
10
11
12
13
14
15
Do = 0,015
= 7,309524 (phuùt)
v = 0,6.10-3 (m3/ph)
V = 0,00185 (m3)
= 3,079 (phuùt)
Caùc giaù trò
t
Ñoà thò f()=D/D0 tröôøng hôïp lyù thuyeát vaø thöïc nghieäm đñoái vôùi heä 1 bình
Trang 7
Thí nghiếm quá trình thiết bế
Thếi gian lưu
Baûng 3: Heä 2 bình
t
Thöïc teá
Lyù thuyeát
D
(phuùt)
E
E
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0.000
0.019
0.009
0.008
0.021
0.015
0.025
0.018
0.019
0.007
0.021
0.017
0.021
0.013
0.019
0.008
0.025
0.023
0.000
0.000
0.000
0.000
0.075
0.149
0.224
0.298
0.373
0.448
0.522
0.597
0.671
0.746
0.821
0.895
0.970
1.044
1.119
1.194
1.268
2.533
1.200
1.067
2.800
2.000
3.333
2.400
2.533
0.933
2.800
2.267
2.800
1.733
2.533
1.067
3.333
3.067
0.162
0.325
0.487
0.650
0.812
0.974
1.137
1.299
1.462
1.624
1.786
1.949
2.111
2.274
2.436
2.598
2.761
0.469
0.679
0.736
0.709
0.640
0.555
0.468
0.387
0.314
0.252
0.201
0.158
0.124
0.096
0.075
0.058
0.044
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Trang 8
Thí nghiếm quá trình thiết bế
Thếi gian lưu
18
19
20
21
22
23
24
25
0.023
0.028
0.018
0.012
0.021
0.013
0.017
0.017
1.343
1.417
1.492
1.567
1.641
1.716
1.790
1.865
3.067
3.733
2.400
1.600
2.800
1.733
2.267
2.267
2.923
3.086
3.248
3.410
3.573
3.735
3.898
4.060
0.034
0.026
0.020
0.015
0.011
0.009
0.006
0.005
Do = 0,0075
= 13,405 (phuùt)
v = 0,6.10-3 (m3/ph)
V = 0,003695 (m3)
= 6,158 (phuùt)
Caùc giaù trò
t
Ñoà thò f()=D/D0 tröôøng hôïp lyù thuyeát vaø thöïc nghieäm ñoái vôùi tröôøng hôïp 2 bình:
Baûng 4: Heä 3 bình
Thöïc teá
Lyù thuyeát
t
D
(phuùt)
E
E
0,000
0
1
2
3
0.000
0.023
0.019
0.011
0,000
0.000
0.0
4.6
3.8
2.2
0.054
0.107
0.161
0.108
0.217
0.325
0.114
0.331
0.538
Trang 9
Thí nghiếm quá trình thiết bế
Thếi gian lưu
4
5
6
7
8
9
0.017
0.017
0.012
0.024
0.022
0.019
0.013
0.01
0.214
0.268
0.321
0.375
0.428
0.482
0.535
0.589
0.643
0.696
0.750
0.803
0.857
0.910
0.964
1.017
1.071
1.125
1.178
1.232
1.285
1.339
1.392
1.446
1.499
1.553
1.606
1.660
1.714
1.767
1.821
1.874
Do = 0,005
3.4
3.4
2.4
4.8
4.4
3.8
2.6
2
2.2
2.8
4.2
3.2
1.8
3.2
3
3.8
4.2
3.8
5.2
2.8
4.2
3
0.433
0.541
0.650
0.758
0.866
0.974
1.083
1.191
1.299
1.407
1.516
1.624
1.732
1.841
1.949
2.057
2.165
2.274
2.382
2.490
2.598
2.707
2.815
2.923
3.032
3.140
3.248
3.356
3.465
3.573
3.681
3.789
0.691
0.780
0.811
0.798
0.753
0.689
0.615
0.538
0.462
0.392
0.329
0.273
0.224
0.183
0.148
0.119
0.096
0.076
0.060
0.048
0.038
0.029
0.023
0.018
0.014
0.011
0.008
0.006
0.005
0.004
0.003
0.002
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
0.011
0.014
0.021
0.016
0.009
0.016
0.015
0.019
0.021
0.019
0.026
0.014
0.021
0.015
0.015
0.019
0.021
0.024
0.029
0.013
0.021
0.017
0.02
3
3.8
4.2
4.8
5.8
2.6
4.2
3.4
4
0.02
4
v = 0,6.10-3 (m3/ph)
V = 0,005542 (m3)
= 9,236282 (phuùt)
Caùc giaù trò
t
= 18,67416 (phuùt)
Trang 10
Thí nghiếm quá trình thiết bế
Thếi gian lưu
Ñoà thò f()=D/D0 tröôøng hôïp lyù thuyeát vaø thöïc nghieäm ñoái vôùi tröôøng hôïp 3 bình:
Trang 11
Thí nghieäm Quaù trình – Thieát bò
Thôøi gian löu
6.
BAØN LUAÄN :
Caâu 1 : So saùnh giöõa haøm phaân boá thôøi gian löu lyù thuyeát vaø thöïc nghieäm.
Heä 1 bình: (Xem ñoà thò 1) Haøm phaân boá thôøi gian löu thöïc nghieäm coù daïng khoâng
gioáng so vôùi lyù thuyeát. Nhìn chung caùc giaù trò E thöïc nghieäm lôùn hôn so vôùi E lyù thuyeát.
Beân caïnh ñoù, caùc giaù trò thôøi gian thu goïn thöïc nghieäm ñeàu lôùn hôn so vôùi lyù thuyeát.
Ñieàu ñoù coù nghóa laø thôøi gian löu trung bình thöïc nghieäm nhoû hôn thôøi gian löu trung bình
lyù thuyeát tín hieäu ra sôùm hôn so vôùi döï ñònh. Do ñoù coù doøng chaûy taét hoaëc vuøng tuø trong
thieát bò phaûn öùng. Nhöng vì trong bình khuaáy khoâng coù nhieàu oáng daãn ñeå löu chaát ñi neân
khoâng theå xaûy ra hieän töôïng chaûy taét, chæ coù theå laø xuaát hieän vuøng tuø.
Heä 2 bình: (Xem ñoà thò 2) Haøm phaân boá thôøi gian löu thöïc nghieäm coù daïng gaàn gioáng
so vôùi lyù thuyeát, nghóa laø E cuõng taêng ñeán moät giaù trò cöïc ñaïi roài giaûm, nhöng ñoä taêng
khoâng ñeàu nhö lyù thuyeát maø coù choã loài loõm. Vaø nhìn chung thì caùc giaù trò E thöïc nghieäm
lôùn hôn so vôùi lyù thuyeát. Ngoaøi ra, caùc giaù trò thôøi gian thu goïn thöïc nghieäm ñeàu lôùn hôn
so vôùi lyù thuyeát coù vuøng tuø trong thieát bò phaûn öùng.
Heä 3 bình: (Xem ñoà thò 3) Haøm phaân boá thôøi gian löu thöïc nghieäm coù daïng khoâng
gioáng so vôùi lyù thuyeát maø coù daïng tuaàn hoaøn (ñöôøng cong ñaït cöïc trò taïi 2 ñieåm). Vaø caùc
giaù trò E thöïc nghieäm ñeàu lôùn hôn so vôùi caùc giaù trò lyù thuyeát.
Caâu 2 : Caùc hieän töôïng cuûa quaù trình vaø thieát bò phaùt sinh söï maát oån ñònh.
Do taïo neân vuøng tuø trong thieát bò. Nguyeân nhaân cuûa vuøng tuø laø do toác ñoä cuûa caùnh
khuaáy quaù chaäm neân coù nhöõng vuøng khoâng khuaáy tôùi.
Do söï tuaàn hoaøn cuûa löu chaát. Nguyeân nhaân cuûa söï tuaàn hoaøn laø do löu chaát phaân boá
khoâng ñeàu trong dung dòch. Ñieàu ñoù coù theå laø do ñaëc ñieåm cuûa baûn thaân löu chaát hoaëc
cuõng laø do toác ñoä khuaáy quaù chaäm.
Ñeå khaéc phuïc caùc hieän töôïng treân, ta coù theå taêng cöôøng toác ñoä khuaáy ñeå khuaáy ñeàu vaø
khuaáy ñöôïc toaøn boä dung dòch.
Ngoaøi ta coøn coù caùc hieän töôïng phaùt sinh söï maát oån ñònh khaùc nhö:
Söï thay ñoåi vaän toác vaø phöông chuyeån ñoäng cuûa löu chaát do hình daùng beà maët thieát
bò (bình phaûn öùng, caùnh khuaáy, ñöôøng oáng...) taïo thaønh caùc vuøng khoâng mong muoán nhö
vuøng xoaùy, vuøng cheát, vuøng chaûy qua..., caùc vuøng naøy coù theå toàn taïi trong moät khoaûng thôøi
gian ngaén hay keùo daøi laøm aûnh höôûng ñeán keát quaû ño.
Vaän toác quay cuûa caùnh khuaáy khoâng oån ñònh theo thôøi gian (do motor, truïc khuaáy...).
Söï haáp thuï chaát chæ thò cuûa thieát bò (ñaëc bieät laø ñöôøng oáng) laøm noàng ñoä cuûa chaát chæ
thò giaûm theo thôøi gian.
Nhieät ñoä moâi tröôøng trong quaù trình thí nghieäm bieán ñoåi laøm thay ñoåi töông quan
giöõa caùc phaàn töû löu chaát coù trong heä (thay ñoåi ñoä nhôùt, tyû troïng, vaän toác...), thay ñoåi caùc
tính chaát cuûa löu chaát chuyeån ñoäng trong ñöôøng oáng vaø thieát bò.
Caâu 3 : Ñaùnh giaù sai soá heä thoáng vaø sai soá ngaãu nhieân.
a) Sai soá do thieát bò:
Maùy ño maät ñoä quang: ñaây laø nguyeân nhaân lôùn nhaát daãn ñeán sai soá cuûa keát quaû ño.
-
Do cuvet chöùa maãu ño vaø maãu kieåm chöùng khoâng saïch. Caùc chaát baån baùm treân noù
cuõng haáp thuï aùnh saùng neân aûnh höôûng ñeán keát quaû ño.
Trang 13
Thí nghieäm Quaù trình – Thieát bò
Thôøi gian löu
-
Do maùy ño quaù nhaïy neân chæ caàn moät chuùt veát baån treân cuvet ñaõ aûnh höôûng raát lôùn
ñeán keát quaû. Tuøy vaøo caùch ñaët cuvet trong maùy ño maät ñoä quang maø ta seõ thu ñöôïc
nhöõng keát quaû khaùc nhau, vì coù caùc veát baån khaùc nhau taïi caùc vò trí khaùc nhau treân
beà maët cuvet.
-
-
Vì maùy ño cuõng cuõ neân coù phaàn sai soùt
Do ñieän aùp cung caáp cho maùy khoâng ñöôïc oån ñònh laém.
Caùnh khuaáy:
-
-
Quay khoâng ñeàu ôû caùc bình, vaän toác khoâng ñeàu do ñieän aùp.
Quay chaäm laøm cho ñoä khoâng ñoàng ñeàu taêng leân.
Ñöôøng oáng:
Do trôû löïc cuûa oáng vaø van khoâng gioáng nhau, neân vieäc ñieàu chænh löu löôïng vaøo vaø ra
baèng nhau ôû moãi bình raát khoù khaên. Söï khoù khaên naøy caøng taêng leân ñoái vôùi heä nhieàu bình.
Thöïc teá thí nghieäm cho thaáy khoâng theå giöõ nguyeân theå tích löu chaát trong moãi bình so vôùi
ban ñaàu trong suoát thôøi gian thí nghieäm (maëc duø heä ñaõ hoaït ñoäng khaù oån ñònh tröôùc khi
cho chaát chæ thò). Trong suoát quaù trình thí nghieäm ta phaûi luoân ñieàu chænh caùc van sao cho
theå tích löu chaát trong moãi bình laø khoâng ñoåi, neân seõ aûnh höôûng ñeán tính oån ñònh cuûa heä
thoáng.
b) Sai soá do thao taùc:
-
Do xaùc ñònh thôøi gian laáy maãu.
-
Do lau chuøi cuvet chöa kó, chöa laøm khoâ cuvet tröôùc moãi laàn ño (vì löu chaát cuõ coøn
dính trong cuvet, thì khi cho löu chaát môùi vaøo seõ aûnh höôûng ñeán keát quaû ño). Sai soá
naøy cuõng do ñieàu kieän thí nghieäm, khoâng coù duïng cuï ñeå laøm khoâ cuvet, hoaëc coù
nhieàu cuvet khaùc nhau ñeå thay theá.
c) Sai soá do söï baát oån ñònh cuûa thieát bò vaø quaù trình: (ñaõ baøn luaän ôû treân)
d) Sai soá ñoái vôùi thôøi ñieåm ban ñaàu vaø daïng cuûa tín hieäu xung:
Ta khoâng theå xaùc laäp ñöôïc daïng thöùc ñuùng cuûa haøm ñoäng löôïng DIRAC do khoâng theå
khoáng cheá thôøi gian cho chaát chæ thò baèng 0 (thöïc teá thí nghieäm cho chaát chæ thò baèng pipet
maát khoaûng 5s), thôøi gian naøy laø khaù lôùn vaø do ñoù gaây neân khaùc bieät giöõa ñöôøng cong thöïc
nghieäm vaø lyù thuyeát (ñöôïc xaây döïng töø haøm ñoäng löôïng DIRAC).
D t
C t
t
t
i
i
i
i
Caâu 4 : Taïi sao ta coù theå duøng coâng thöùc
thay cho coâng thöùc
?
D
C
i
i
Theo ñònh luaät Lambert Beer: Ñoä haáp thu A (hay maät ñoä quang D) cuûa dung dòch tyû leä
thuaän vôùi chieàu daøy l cuûa lôùp dung dòch vaø tyû leä thuaän vôùi noàng ñoä C cuûa dung dòch, neân:
A = D = .l.C
Trong ñoù: - heä soá haáp thu phaân töû, M-1cm-1
l – chieàu daøy cuûa lôùp dung dòch, cm
C – noàng ñoä cuûa dung dòch, M
D t
C t
t
t
i
i
i
i
Ta coù theå söû duïng coâng thöùc
thay cho coâng thöùc
.
D
C
i
i
Trang 14
Thí nghieäm Quaù trình – Thieát bò
Thôøi gian löu
Caâu 5 : Phaân loaïi thieát bò phaûn öùng vaø ñaëc tröng cuûa töøng loaïi thieát bò?
Phaân loaïi theo phöông phaùp hoaït ñoäng:
-
Bình phaûn öùng hoaït ñoäng giaùn ñoaïn: ñöôïc ñaëc tröng baèng söï bieán ñoåi cuûa möùc ñoä
phaûn öùng vaø tính chaát cuûa hoãn hôïp phaûn öùng theo thôøi gian.
Bình phaûn öùng hoaït ñoäng lieân tuïc: ñöôïc ñaëc tröng bôûi möùc ñoä phaûn öùng coù theå thay
ñoåi theo vò trí nhöng khoâng ñoåi theo thôøi gian.
-
Phaân loaïi theo hình daïng cuûa bình phaûn öùng:
-
Bình khuaáy troän lyù töôûng: ñöôïc ñaëc tröng bôûi tính chaát cuûa hoãn hôïp phaûn öùng ñoàng
nhaát taïi moïi vò trí trong thieát bò.
-
Thieát bò phaûn öùng daïng oáng lyù töôûng: ñöôïc ñaëc tröng bôûi caùc phaân toá cuûa löu chaát
ñoäc laäp vôùi nhau, moãi phaân toá coù noàng ñoä, nhieät ñoä... khaùc nhau. Caùc tính chaát naøy
thay ñoåi theo chieàu daøi cuûa thieát bò.
Phaân loaïi theo soá pha cuûa hoãn hôïp phaûn öùng:
-
Thieát bò phaûn öùng ñoàng theå: trong ñoù hoãn hôïp phaûn öùng ôû trong moät pha (loûng hoaëc
khí)
-
Thieát bò phaûn öùng dò theå: trong ñoù hoãn hôïp phaûn öùng hieän dieän ôû toái thieåu trong hai
pha.
Caâu 6 : Doøng chaûy thöïc vaø doøng chaûy lyù töôûng.
Moâ hình lyù töôûng:
-
-
Bình khuaáy lyù töôûng: quaù trình khuaáy troän hoaøn toaøn.
Thieát bò daïng oáng lyù töôûng: söï ñoàng nhaát vaän toác theo phöông doøng chaûy vaø khoâng
coù söï khuaáy troän theo truïc.
Nguyeân nhaân sai leäch giöõa doøng thöïc vaø doøng lyù töôûng:
-
-
-
Doøng chaûy taét cuûa löu chaát.
Söï tuaàn hoaøn cuûa löu chaát.
Do taïo neân vuøng tuø trong thieát bò.
Caùc daïng sai leäch giöõa doøng thöïc vaø doøng lyù töôûng:
-
-
-
-
Sôùm.
Treã.
Tuaàn hoaøn.
Song song.
Caùc phöông phaùp öôùc tính sai soá so vôùi daïng lyù töôûng:
1 – Xaùc ñònh söï phaân phoái thôøi gian löu thöïc teá töø soá lieäu thí nghieäm ñaùp öùng vaø tính
ñoä chuyeån hoùa baèng caùch xem doøng chaûy hoaøn toaøn khoâng khuaáy troän. Moâ hình naøy
thích hôïp cho thieát bò daïng oáng vôùi cheá ñoä chaûy doøng vaø phaûn öùng baäc 1.
2 – Moâ hình phaân taùn theo phöông truïc, xem nhö trong thieát bò phaûn öùng daïng oáng coù
söï khueách taùn theo phöông truïc, khi ñoù söï phaân phoái thôøi gian löu thöïc teá trong thieát bò
ñöôïc duøng ñeå tính heä soá khueách taùn theo phöông truïc, vaø sau ñoù duøng giaù trò naøy ñeå
tieân ñoaùn ñoä chuyeån hoùa. Moâ hình naøy thích hôïp cho thieát bò phaûn öùng coù cheá ñoä chaûy
roái.
3 – Moâ hình heä nhieàu bình khuaáy lyù töôûng baèng nhau maéc noái tieáp. Soá lieäu thí nghieäm
ñaùp öùng ñöôïc duøng ñeå xaùc ñònh soá bình khuaáy trong heä, töø ñoù tính ñöôïc ñoä chuyeån hoùa.
Trang 15
Thí nghieäm Quaù trình – Thieát bò
Thôøi gian löu
7.
PHUÏ LUÏC :
Caùc giaù trò tính toaùn cho heä 1 bình:
Thöïc teá:
Ñoä haáp thu cöïc ñaïi: Do = 0,015
D t
t
i
i
Thôøi gian löu trung bình:
D
i
t
Thôøi gian thu goïn:
t
D
Do
Ñoä ño söï phaân boá thôøi gian löu: E =
Lyù thuyeát:
Löu löôïng nöôùc chaûy vaøo bình khuaáy: v = 0,6 (lít/ phuùt) = 0,6.10-3 (m3/ phuùt)
Theå tích 1 bình khuaáy: V = (/4). 0,142. 0,12 = 0,002 (m3)
V
Thôøi gian theå tích: = 3,079
v
t
Thôøi gian thu goïn:
Ñoä ño söï phaân boá thôøi gian löu: E = e
Caùc giaù trò tính toaùn cho heä 2 bình:
Thöïc teá:
Ñoä haáp thu cöïc ñaïi: Do = 0,015/2 = 0,0075
D t
t
i
i
Thôøi gian löu trung bình:
D
i
t
Thôøi gian thu goïn:
t
D
Do
Ñoä ño söï phaân boá thôøi gian löu: E =
Lyù thuyeát:
Löu löôïng nöôùc chaûy vaøo bình khuaáy: v = 0,6 (lít/ phuùt) = 0,6.10-3 (m3/ phuùt)
Theå tích 1 bình khuaáy: V = 2. (/4). 0,142. 0,12 = 0,004 (m3)
V
Thôøi gian theå tích: = 6,158
v
t
Thôøi gian thu goïn:
N(N)N1
(N 1)!
Ñoä ño söï phaân boá thôøi gian löu: E =
eN 2.(2)e2.
Caùc giaù trò tính toaùn cho heä 3 bình:
Thöïc teá:
Ñoä haáp thu cöïc ñaïi: Do = 0,015/3 = 0,005
Trang 16
Thí nghieäm Quaù trình – Thieát bò
Thôøi gian löu
D t
t
i
i
Thôøi gian löu trung bình:
D
i
t
Thôøi gian thu goïn:
t
D
Do
Ñoä ño söï phaân boá thôøi gian löu: E =
Lyù thuyeát:
Löu löôïng nöôùc chaûy vaøo bình khuaáy: v = 0,6 (lít/ phuùt) = 0,6.10-3 (m3/ phuùt)
Theå tích 1 bình khuaáy: V = 3. (/4). 0,142. 0,12 = 0,006 (m3)
V
Thôøi gian theå tích: = 9,236
v
t
Thôøi gian thu goïn:
N(N)N1
(N 1)!
3(3)2
Ñoä ño söï phaân boá thôøi gian löu: E =
eN
e3
2
8.
TAØI LIEÄU THAM KHAÛO :
[1]. Vuõ Baù Minh, “Quaù trình vaø Thieát bò trong Coâng Ngheä Hoùa Hoïc & Thöïc phaåm – Taäp 4:
Kyõ thuaät phaûn öùng”, Nhaø xuaát baûn Ñaïi hoïc Quoác gia TpHCM, 2004, 380tr.
[2]. Nguyeãn Thò Thu Vaân, “Phaân tích ñònh löôïng”, Nhaø xuaát baûn Ñaïi hoïc Quoác gia
TpHCM, 2004, 540tr.
Trang 17
17 trang
19700
Free
Bạn đang xem tài liệu "Thí nghiệm môn Quá trình thiết bị - Thời gian lưu", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- thi_nghiem_mon_qua_trinh_thiet_bi_thoi_gian_luu.doc
- ĐẠI HỌC QUỐC GIA THAØNH PHỐ HỒ CHÍ MINH.doc
tgl.xls- Thoi gian luu.xls
