Quá trình thiết bị và cơ học

QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ VÀ CƠ HỌC
1. Định nghĩa khối lượng riêng: là khối lượng chất lỏng chứa trong một
đơn vị thể tích có ký hiệu: p=m/V(kg/m3)
2. Độ nhớt của chất lỏng ( đặc điểm):
● Độ nhớt của chất lỏng là thước đo khả năng chống dòng chảy.
● Đó là một tính chất của chất lỏng xác định lượng lực cần thiết để di
chuyển nó. Độ nhớt càng cao thì càng cần nhiều lực để di chuyển chất lỏng.
● Độ nhớt của chất lỏng bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ của nó. Chất lỏng
càng ấm thì độ nhớt của nó càng thấp. Chất lỏng càng lạnh, độ nhớt của nó càng cao.
● Độ nhớt của chất lỏng cũng bị ảnh hưởng bởi áp suất của nó. Áp suất
càng cao thì độ nhớt của chất lỏng càng cao.
3. Áp suất thủy tĩnh (đặc điểm) :
● Tác dụng theo phương pháp tuyến và hướng vào trong chất lỏng. Vì
nếu theo phương bất kì và có lực kéo về phía ngoài thì sẽ làm chất
lỏng chuyển động, trái với điều kiện cân bằng tĩnh của chất lỏng.
● Tại một điểm bất kì trong chất lỏng áp suất thuỷ tĩnh có giá trị bằng nhau theo mọi phương.
● Là hàm số của toạ độ p=f(x,y,z), nên tại những điểm khác nhau trong
chất lỏng thì có giá trị khác nhau.
● Ngoài ra áp suất thuỷ tĩnh còn phụ thuộc vào tính chất vật lý của chất
lỏng, như khối lượng riêng & gia tốc trọng trường.
4. Phương trình cơ bản của tĩnh lực học chất lỏng (ý nghĩa) <=> z+p/pg=z0+p0/pg
● Phương trình (*) được gọi là phương trình cơ bản của tĩnh lực học
chất lỏng. Nó được dùng để xác định áp suất thủy tĩnh trong khối
chất lỏng tại những điểm khác nhau và chỉ rõ trong khối chất lỏng
đồng nhất ở trạng thái tĩnh thì mọi điểm cùng nằm trên mặt phẳng
nằm ngang đều có cùng một áp suất thủy tĩnh.
● Trong phương trình (*):
● Đại lượng z,z0 đặc trưng chiều cao hình học tại điểm đang xét so với
mặt chuẩn và có đơn vị( thứ nguyên) là m.
● p/ρg & p0/pg đặc trưng chiều cao áp suất thủy tĩnh tại điểm đang xét
hay chiều cao pezomét tại hai điểm trên: Chiều cao pezomét là chiều
cao của cột chất lỏng có khả năng tạo ra một áp suất bằng với áp
suất tại điểm đang xét. Đơn vị mét
● (p/pg)=n/m2:(kg/m3)(m/s2)=(kg/s2m):(kg/m3)(m/s2)=(m)
5. Chiều cao pezomet (khái niệm):
● Chiều cao pezomét là chiều cao của cột chất lỏng có khả năng tạo ra
một áp suất bằng với áp suất tại điểm đang xét.
● Nếu điểm ta đang xét có áp suất tuyệt đối, thì ta có chiều cao pezomet
ứng với áp suất tuyệt đối và nếu điểm đó có áp suất dư thì có chiều
cao pezomet cũng với áp suất dư.
6. Ống pezomet (đặc điểm, ưu nhược):
● Đặc điểm đo áp suất bằng chiều cao của bản thân cột chất lỏng trong
môi trường cần đo. Đặc trưng cho áp suất dư và được dùng làm thước đo cho áp suất ấy.
● Ưu điểm: có cấu tạo đơn giản, đo chính xác
● Nhược điểm: chỉ dùng để đó áp suất dư nhỏ vì nếu áp suất dư bằng
1at thì chiều cao cột nước trong ống pezomet lên đến 10m
7. Áp kế chữ U ( đặc điểm, ưu nhược điểm):
● Đặc điểm: đo áp suất dư lớn hơn vì chất lỏng được dùng với khối
lượng riêng lớn hơn nhiều so với khối lượng riêng môi trường cần đo (vd thuỷ ngân)
● Ưu điểm: cho phép đo áp suất có giá trị 3,4 at
● Nhược điểm: ta phải đọc hai chỉ số mức nên thiếu chính xác
8. Áp kế kiểu chén ( đặc điểm. Ưu nhược điểm):
● Đặc điểm: giống áp suất chữ U nhưng ở nhánh bên trái thêm cái chén.
Mức thủy ngân trong chén đc chọn là mức 0.
● Ưu: khi đo ta chỉ cần đọc một số chỉ mức ở nhành phải.
● Nhược: Phải chọn tiết diện chén để thuỷ ngân dâng lên hoặc tụt xuống
bên phải ống để không thay đổi mực thuỷ ngân trong chén
9. Lưu lượng ( định nghĩa):
● Lưu lượng của chất lỏng là lượng chất lỏng chảy qua một tiết diện
ngang của ống dẫn trong một đơn vị thời gian. Đơn vị (kg/h) hoặc (kg/s)
10. Chảy dòng, chảy xoáy (Đặc điểm):
● Chảy dòng: các phần tử chất lỏng chuyển động song song nhau theo
đg thẳng với vận tốc chậm
● Chảy xoáy: các phần tử chất lỏng chuyển động với vận tốc nhanh theo
đg thẳng ko theo thứ tự với các hướng khác nhau tạo thành 1 dòng rối
11. Thí nghiệm raynols:
● Cấu tạo: gồm ✓ Bể chứa ✓ Ống thuỷ tinh ✓ Van ✓ Ống pha màu ✓ Bình chứa màu Bình góp Nhiệt kế
Chuẩn số Reynol là chuẩn số đặc trưng cho chế độ chuyển động của lưu chất Mô tả thí nghiệm:
12. Các dụng cụ hỗ trợ áp kế vi phân đo lưu
lượng (nhớ tên) : hai loại
● Áp kế chỉ đo áp suất dư (P dư)
● Áp kế chân không chỉ đó áp suất chân không (Pck)
13. Trở lực cục bộ:
● K/n: Những trở lực này do có hiện tượng đột thu, đột mở trên đường
ống hoặc những bộ phận như khuỷu, van, khoá, ngã ba… Những bộ
phận này gây ra hiện tượng đổi hướng của dòng chảy hoặc làm thay
đổi vận tốc chuyển động hoặc gây thêm dòng xoay làm tăng trở lực
thuỷ lực. Những lực này phụ thuộc vào cấu tạo của từng bộ phận và
mang đặc trưng riêng, nên gọi là trở lực cục bộ.
● Nguyên nhân gây ra trở lực cục bộ:vận tốc dòng chảy thay đổi khi
chảy qua ống có hình dáng thay đổi.
● Nguyên nhân gây tổn thất của dòng chảy trong đường ống là do trở
lực ma sát và trở lực cục bộ
14. Các phương hướng giảm trở lực ống dẫn chất lỏng
● Nguyên nhân gây trở lực ma sát là do ma sát giữa chất lỏng vs thành ống
● Nguyên nhân gây trở lực cục bộ là do vận tốc dòng chảy thay đổi khi
chảy qua ống có hình dáng thay đổi
● Nguyên nhân gây tổn thất của dòng chảy trong đường ống là do trở
lực ma sát và trở lực cục bộ ● Phương hướng:
✓ Chọn đường ống ngắn nhất, giảm chiều dài ống, bớt trở lực cục bộ
không cần thiết bằng cách sử dụng đúng chỗ các khuỷu, van, khóa,v..v,
✓ Chọn đường kính ống dẫn: dựa vào chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật vì trở lực
mà sát tỉ lệ nghịch với d5 . Tuy nhiên nếu tăng d, giá thành xây dựng
cũng tăng theo -> phải chọn d thích hợp
✓ Hệ số trở lực tỉ lệ thuận với độ nhớt -> muốn giảm trở lực, phải tăng
nhiệt độ của chất lỏng giọt. nhưng khi tăng nhiệt độ quá cao sẽ xuất
hiện bọt trong chất lỏng, gây va đập thủy lực, làm tăng trở lực.
✓ Hệ số trở lực λ phụ thuộc nhiều vào độ nhám của thành ống, do đó
cần tìm cách làm giảm độ nhám của ống.
15. Đột mở, đột thu:(k/n)
● Đột mở là chi tiết nơi tiết diện tăng dần từ từ hay đột ngột
● Loại tiết diện thay đổi đột ngột (đột thu)
CHƯƠNG II:
1. Phân loại bơm: dựa vào nguyên lý làm việc ngta chia bơm thành
bơm thể tích, bơm động lực, bơm khí động (bơm thể tích, bơm ly tâm, bơm đặc biệt) Bao gồm: ● Bơm thể tích ✓ Bơm pittong:
+ bơm tác dụng đơn( NĐ không làm việc đều) + bơm tác dụng kép + bơm vi sai ● Bơm ly tâm
-số bậc: một cấp, hai cấp
-hướng trục bơm: nằm ngang, thẳng đứng
-theo chuyển động của chất lỏng: có định hướng, ko có định hướng
-cấu tạo của cánh guồng:cửa vào chất lỏng hai phía hoặc 1 phía -theo số vòng quay +bơm áp suất thấp(20m) +trung bình(20-60m) +áp suất cao(trên 60m) ● Các loại bơm khác: ✓ Bơm hướng trục ✓ Bơm xoáy lốc ✓ Bơm sục khí ✓ Bơm tia ✓ Thùng nén ✓ Ống xiphong
2. Ưu điểm của các loại bơm ( trang 169,169)
● Bơm pittong ( đơn, kép, chung): Ưu điểm:
1) - Có khả năng tự hút tốt, tạo được áp suất cao, quá trình bơm hút chất lỏng nhanh và linh hoạt.
2) – Hiệu suất làm việc cao, tốn ít lưu lượng chất lỏng, tiết kiệm chi phí.
3) – Áp lực có thể điều chỉnh mà không ảnh hưởng đến tốc độ dòng chảy.
4) – Vỏ bơm bằng thép, inox chống ăn mòn, chịu va đập tốt.
5) – Độ bền cao, ít hư hỏng, tiết kiệm chi phí bảo dưỡng, sửa chữa.
6) – Có khả năng bơm hút chất dẻo, chất lỏng nhớt và chất mài mòn. Nhược điểm:
7) - Có thiết kế phức tạp, nặng và cồng kềnh gây khó khăn trong việc di chuyển.
8) – Áp suất và lưu lượng bơm không đều, chỉ xử lý được lưu lượng chất lỏng thấp.
9) – Chi phí bảo dưỡng, sửa chữa cao.
10) – Giá thành cao hơn các máy bơm khác. ● Bơm ly tâm: Ưu điểm:
1) Kích thước nhỏ gọn và trọng lượng bé hơn so với bơm piston.
2) Ít nhạy cảm với chất lỏng có chứa các loại hạt rắn.
3) Điều chỉnh lưu lượng đơn giản, dễ dàng.
4) Độ an toàn khi làm việc cao.
5) Kết nối được trực tiếp với động cơ mà không cần thông qua hộp giảm tốc.
6) Do ít chi tiết động nên chi phí sửa chữa định kỳ thấp.
7) Bơm ly tâm thủy lực có lưu lượng ổn định và đều do có cột áp không đổi.
8) Thiết kế khá đơn giản và an toàn, dễ vận hành, phù hợp với cả chất
lỏng có chứa những hạt rắn.
9) Ít phải sửa chữa trong quá trình vận hành.
10) Bơm có cột áp không đổi và lưu lượng đều, ổn định
Nhược điểm:
11) Hiệu suất thấp khi vòng quay nhỏ.
12) Hiệu suất của bơm giảm nhiều khi độ nhớt của chất lỏng cần bơm tăng lên.
13) So với bơm piston, kích thước đường ống hút của bơm ly tâm đòi hỏi lớn hơn.
14) Có sự phụ thuộc giữa hiệu suất của bơm đến chế độ làm việc của nó.
15) Bơm không được trang bị khả năng tự hút nên giá thành và cấu tạo
bơm ly tâm khá phức tạp. Trước khi vận hành phải tiến hành mồi bơm.
3. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động cơ bản:
● Bơm pittong: Gồm 2 phần chính:
Một phần cơ cấu thủy lực là phần trực tiếp vận chuyển chất lỏng
Hai phần dẫn động là phần truyền năng lượng từ động cơ đến bơm, làm
cho chất lỏng chuyển động
● Bơm tác dụng đơn:
gồm 2 van: 1van hút 1 van đẩy
sau mỗi vòng quay của trục thì pittong chuyển động 1 lượt sang trái và 1
lượt sang phải, chất lỏng đc hút vào đẩy ra khỏi xilanh 1 lần
● Bơm tác dụng kép: như hai bơm tác dụng đơn ghép lại
Gồm một xilanh Và bốn van
Sau mỗi vòng quay của trục pittong chuyển động tới và lui một lần, thì
bơm hút và đẩy được hai lần ( mỗi khoảng chạy của pittong bơm hút và đẩy được một lần)
● Bơm vi sai:
gồm 2 buồng A và B nối vs nhau bằng xilanh chung chuyển động trong
xilanh là pittong có đg kính lớn D và đg kính nhỏ d. Đg kính nhỏ nối trực tiếp vs tay quay
● Bơm ly tâm:
theo nguyên tắc ly tâm. chất lỏng đc hút và đẩy cx như nhận thêm năng
lượng( làm tăng áp suất) là nhờ tác dụng của lực ly tâm khi guồng cánh
Cấu tạo gồm: guồng, Vỏ bơm, Ống hút, Ống đẩy, Lưới lọc
Bộ phận chính của bơm là cánh guồng
● Bơm nhúng chìm
đặt ở độ sâu khá xa mặt đất, phù hợp với bơm nc ở giếng sâu
các bơm thuộc loại quay tròn như bơm cánh trượt, bơm răng khía có ưu điểm hơn bơm pittong là
không có van, ko có bầu khí và làm vc ổn định, ít hư hỏng,có thể vận
chuyển đc chất lỏng nhớt
4. Đặc tuyến làm việc của bơm (điểm làm việc)
● điểm làm việc của bơm là giao của 2 đg Q-H của bơm vs Q-H của mạng ống
5. Mục đích ghép bơm song song, nối tiếp
● Ghép song song hai bơm ghép song song thì có đặc điểm là cột áp giữ nguyên, lưu lg tăng
● Hai bơm ghép nối tiếp thì có đặc điểm cột áp tăng, lưu lg giữ nguyên
6. Bơm tia:
● sử dụng làm bơm nhiệt
● Có thể kết hợp đun nóng(hơi bão hòa) hoặc làm nguội(không khí) nhờ có phòng trộn
Có thể sử dụng để tạo độ chân không cho các thiết bị nếu kín
● Không sử dụng động cơ điện, ko có van
-cấu tạo đơn giản,gọn -hiệu suất thấp
-vận chuyển các chất lỏng có độ ăn mòn cao CHƯƠNG III:
1. Máy nén là gì:
● Theo nguyên tắc làm việc có thể chia làm các loại máy nén sau: - máy nén pitttong -máy nén loại quay tròn -máy nén tuabin -máy nén loại phun tia
● máy nén pittong: cấu tạo gần giống như bơm pittong, có pittong
chuyển động trong xi lanh và khí đc nén nhờ giảm thể tích của buồng làm vc
● máy nén loại quay tròn: nhờ roto quay trong mà khí đc hút vào nén lại
trong máy rồi đẩy ra ở áp suất cao hơn
● máy nén tuabin: nhờ chuyển động quay của các cánh guồng và tác
dụng của lực quán tính ly tâm mà khí đc nén lại
● máy nén loại phun tia: khí đc nén do thay đổi vận tốc khi chuyển
động qua ống loa hình thành nón cụt
2. Bơm nào có thể tạo độ chân không?
● muốn tạo chân không ngta dùng quạt hay máy thổi khí bằng cách lắp
ống hút vào nơi cần tạo chân không , còn ống đẩy xả ra ngoài
● để tạo chân không lớn ta dùng thiết bị bơm pittong,bơm roto, bơm tia, bơm vòng nước…
3. Bơm khuyếch tán:
● Bơm khuếch tán là thiết bị dùng để tạo chân không cao ở mức độ
trung bình tới cận siêu cao (từ 10−3 - 10−8 Torr) hoạt động dựa trên
nguyên lý khuếch tán các phân tử khí nhờ sự hấp phụ của các phân tử dầu bị bay hơi. CHƯƠNG IV:
1. Thế nào là hệ không khí không đồng nhất:
● hệ ko đồng nhất hay hệ dị thể hỗn hợp khí hay lỏng có lẫn các hạt rắn hay lỏng
● Hệ không đồng nhất là hỗn hợp tồn tại hai pha dị thể VD: Khí-rắn,
Lỏng-lỏng, lỏng-rắn,…Gồm 2 pha: pha phân tán và pha liên tục.
● Pha phân tán là pha gồm các hạt nhỏ phân tán vào môi trường phân tán (pha liên tục)
● Pha liên tục là gồm các phần tử bao quanh các phần tử của pha phân
tán, hoặc để các khe hổng cho cha pha phân tán đi vào.
2. Thiết bị nào có thể dùng để làm sạch hệ khí?
Mục đích của phân riêng hệ khí?
● Nguyên tắc: Phân riêng tách lấy một trong hai pha: có giá trị hoặc có
nguy cơ xâm hại đến môi trường hoặc để tiếp tục cho công đoạn sản
xuất,..dựa trên các tính chất hóa lý của nó.
● Mục đích: tách các hạt rắn hay lỏng lơ lửng trong môi trg khí hay lỏng ra khỏi nó
3. Xichlon đơn, xichlon tổng hợp
● Lắng trong thiết bị mà dòng hỗn hợp chuyển động quanh 1 đg tâm cố định là cyclon
● nguyên tắc làm việc của cyclon là dựa vào lực quán tính với mọi loại cyclone
● lạoi cyclon nào làm tăng độ sạch của khí hơn, ngay cả đối với trg hợp
độ bụi rất nhỏ là NIOGAS do việ nghiên cứu khoa học về làm sạch
khí công nghiệp và vệ sinh chế tạo
● hiệu suất của cyclon giảm khi nào tăng vận tốc chuyển động của dòng
khí (tăng trở lực của của cyclon) quá giới hạn
● hỗn hợp khí bụi vào thiết bị cyclone lắng theo phương tiếp tuyến của cyclone
● Loại này có trở lực giảm và khả năng làm sạch tốt kể cả trường hợp
nồng độ bụi rất nhỏ
● Giảm bán kính ( đường kính) xylong tăng được lực ly tâm, tâm vận tốc lắng
7. Thiết bị loại sủi bọt:
● Cấu tạo : 1phòng rỗng,2 tấm lưới, 3đáy nón, 45cửa tràn
● Khí vào cửa phía dưới qua các lỗ lưới sục vào lớp chất lỏng bên trên
lưới tạo thành bọt. Các hạt bụi kích thước nhỏ qua lỗ lưới thì bị chất
lỏng lọt xuống cuốn theo chảy xuống đáy nón 3. Khí sạch đi lên phía trên qua cửa ngoài.
8. Thiết bị lọc tay áo:
● Cấu tạo gồm thân 3, bên trong có túi vải 5 gọi là tay áo gắn trên tấm
lưới phân phối 4. Đầu dưới túi vải hở và đầu trên kín. Toàn bộ túi vải
được treo trên khung 11. Bụi đi từ dưới lên qua lưới vào trong túi,
Khí sạch đi qua lớp vải ra ngoài còn bụi giữ lại trong túi.
● Chiều dày lớp bụi trên bề mặt vải lọc tang thì trở lực cũng tăng, nên
phải định kỳ rũ bụi bằng hệ thống cơ học 10. Cùng với bộ phân rũ bụi
ngta còn thổi không khí sạch và theo chiều ngược lại để làm sạch vải.
● Ưu điểm cấu tạo rất đơn giản, độ làm sạch cao ngay cả đối với khí có nồng độ bụi thấp
● Hạn chế: ở nhiệt độ độ ẩm và trạng thái khí đồng thời vải dễ bị hư hỏng.
9. Làm sạch khí bắng phương pháp điện trường (nguyên lý, cấu tạo cơ
bản của thiết bị loại tấm, ống)
● Dưới tác động của điện trường, những hạt có điện tích sẽ bị hút về các
cực khác nhau, trung hòa điện và rơi xuống đáy. Điện trường thường
có điện áp cao, giúp lọc bụi tĩnh điện đạt hiệu suất lên đến 99,8%. Ưu
điểm của phương pháp này không chỉ là làm sạch khí thải ở nhiệt độ
cao mà còn không cần làm nguội. Gồm tự ion hoá và bị ion hoá
● Ưu điểm: làm sạch cao đạt đến 90-99%
Năng lượng tiêu hao ít và trở lực không quá 3-15mm H2O
Có thể làm việc nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn hoá học
Có thể tự động hoá và cơ khí hoá hoàn toàn
Cấu tạo thiết bị loại tấm và ống:
● Loại ống: Khí vvaof thiết bị ở cửa 1 bên trong có điện cực ống 2 và
điện cực dây 4. tất cả điện cực được treo trên khung 5 Khí sạch ra cửa
3. Bụi lnanwgs trên bề mặt phía trong của điện cực ống và định kỳ
được rũ xuống nhờ bộ cơ lắc 8. đáy phễu 9 chứa bụi để định kỳ tháo
ra ngoài. Ống được nối đất
● Ưu điểm: điện thế của điện trường lớn, nên làm sạch khí tốt, vận tốc
khí đi trong thiết bị lớn hơn, do đó cho phép tăng năng suất, thuận lợi
hơn khi có độ ẩm nhỏ khó làm sạch
● Nhược điểm: Khó lắp ráp cồng kềnh tốn kim loại và khó rũ bụi năng
lượng tiêu hao tính theo chiều dài dây dẫn lớn.
● Loại tấm: Điện cực lắng là những tấm kim loại 3 đặt song song s
nhau. Giữa các tấm đặt điện cực dây 4 chúng được treo trên khung. KHí sạch tháo ra cửa 5