1

1. TRÍCH YẾU

1.1. Mục đích thí nghiệm

Khảo sát đặc tính động lực học lưu chất và khả năng hoạt động của cột chêm bằng cách xác

định:

- Ảnh hưởng của vận tốc dòng khí và lỏng lên tổn thất áp suất (độ giảm áp) khi đi qua

cột.

- Sự biến đổi của hệ số ma sát cột khô fck theo chuẩn số Reynolds (Re) của dòng khí và

suy ra các hệ thức thực nghiệm.

- Sự biến đổi của thừa số liên hệ giữa độ giảm áp của dòng khí qua cột khô và qua cột

ướt theo vận tốc dòng lỏng.

- Giản đồ giới hạn khả năng hoạt động của cột (giản đồ ngập lụt và gia trọng).

1.2. Phương pháp thí nghiệm

Cho dòng khí với các lưu lượng khác nhau qua cột có chứa các vật chêm bằng sứ. Lần lượt

khảo sát độ giảm áp khi chỉ có dòng khí chuyển động qua cột (cột khô) và khi có dòng khí

chuyển động qua cột khi dòng lỏng chảy từ trên xuống có lưu lượng thay đổi qua từng chế độ

(cột ướt).

1.3. Kết quả thô

G (%) Cột

khô

Cột ướt

v = 0,2 v = 0,4 v = 0,6 v = 0,8 v = 1,0 v = 1,2

10 2 2 3 2 2 3 4

15 3 4 4 5 7 7 9

20 6 8 7 9 11 11 13

25 9 10 11 13 17 15 19

30 11 14 15 19 23 22 33

35 14 17 19 23 33 35 52

40 19 21 25 30 39 43 72

45 22 27 31 39 62 64 96

50 26 31 37 59 82 87 145

55 31 39 45 75 106 142 188

60 36 45 55 102 127 177

65 43 53 73 127 168 230

70 50 60 94 157 205

75 55 79 134 222 265

80 61 92 153 255 337

85 69 107 185 315

90 77 123 235 385

95 85 144 282

100 94 162 338

*Số in nghiêng: điểm ngập lụt

2

1.4. Nhận xét kết quả thô

- Đối với chế độ cột khô: khi tăng dần phần trăm thể tích lưu lượng dòng khí qua cột

chêm thì độ sụt áp trong cột tăng dần từ 2 mmH2O với 10% thể tích khí đến 94 mmH2O

với 100% thể tích khí qua hệ thống cột chêm. Kết quả phù hợp với lý thuyết.

- Đối với chế độ cột ướt: độ sụt áp cũng tăng dần khi tăng phần trăm thể tích lưu lượng

dòng khí qua hệ thống và nhiều hơn so với cột khô. Khi tăng lưu lượng dòng lỏng phun

vào hệ thống thì điểm ngập lụt xảy ra nhanh hơn do trở lực của dòng lỏng tăng dần.

Theo kết quả thí nghiệm, điểm ngập lụt xảy ra khi lưu lượng khí qua cột khoảng 95%

đối với v = 0,2 lít/phút và khi lưu lượng khí qua cột khoảng 50% khi tăng lưu lượng

dòng lỏng lên đến v = 1,2 lít/phút.

2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Độ giảm áp của dòng khí

Độ giảm áp Pck của dòng khí qua cột phụ thuộc vào vận tốc khối lượng G của dòng khí qua

cột khô (không có dòng chảy ngược chiều). Khi dòng khí chuyển động trong các khoảng

trống giữa các vật chêm tăng dần vận tốc thì độ giảm áp cũng tăng theo. Sự gia tăng này theo

lũy thừa từ 1,8 đến 2,0 của vận tốc dòng khí.

Pck = Gn với n = 1,8 – 2,0 (1)

Khi có dòng lỏng chảy ngược chiều, các khoảng trống giữa những vật chêm bị thu hẹp lại.

Dòng khí do đó di chuyển khó khăn hơn vì một phần thể tích tự do giữa các vật chêm bị

lượng chất lỏng chiếm cứ. Khi tăng vận tốc dòng khí lên, ảnh hưởng cản trở của dòng lỏng

tăng lên đều đặn cho đến một trí số tới hạn của vận tốc khí, lúc đó độ giảm áp của dòng khí

tăng vọt lên. Điểm ứng với trị số tới hạn của vận tốc khí này được gọi là điểm gia trọng. Nếu

tiếp tục tăng vận tốc dòng khí quá trị số tới hạn này, ảnh hưởng cản trở hỗ tương giữa dòng

lỏng và dòng khí rất lớn, Pc tăng mau chóng không theo phương trình (1) nữa. Dòng lỏng lúc

này chảy xuống cũng khó khăn, cột chêm ở điểm lụt.

Đường biểu diễn log(Pc/Z) (độ giảm áp suất của dòng khí qua một đơn vị chiều cao của phần

chêm trong cột) dự kiến như trình bày trên hình 1.

Hình 1: Ảnh hưởng của G và L đối với độ giảm áp cột khô Pc

3

2.2. Hệ số ma sát fck theo Rec khi cột khô

Chilton và Colburn đề nghị một hệ thức liên hệ giữa độ giảm áp của dòng khí qua cột chêm

khô với vận tốc khối lượng của dòng khí qua cột.

wh

hg

ckckD

ZGfP

2

2 , N/m2

Z: chiều cao phần chêm, m.

G: vận tốc khối lượng dòng khí dựa trên một đơn vị tiết diện cột, kg/s.m2.

Dh: kích thước đặc trưng của vật chêm, m.

g: khối lượng riêng của pha khí, kg/m3.

h: hệ số điều chỉnh dùng cho vật chêm rỗng.

w: hệ số hiệu chỉnh ảnh hưởng của thành cột lên độ xốp của cột chêm.

Sherwood tổng hợp kết quả của một số nghiên cứu và đưa ra trị số sau cho vòng sứ Raschig:

h = 0,35

w = 1

Tuy nhiên, Zhavoronkov đề nghị một hệ thức khác chính xác hơn vì đã đưa được trị số độ xốp

của cột chêm vào hệ thức:

eG

ckck

D

ZGfP

2

22 , N/m

2

: độ xốp của vật chêm.

:4

aDe

đường kính tương đương của vật chêm, m.

a: diện tích bề mặt riêng của vật chêm, m2/m

3.

Hệ số ma sát fck là hàm số theo chuẩn số vô thứ nguyên Rec, với Rec được tính theo công thức

sau:

4e

c

GD GRe

a

: độ nhớt của dòng khí, kg/ms.

Zhavoronkov đã xác định được khi dòng khí chuyển từ chế độ chảy tầng sang chế độ chảy rối

ứng với trị số Rec = 50. Trong vùng chảy rối, 50 < Rec < 7000 với cột chêm ngẫu nhiên. Ta

được:

0 2

3 8ck ,

c

,f

Re

Tuy nhiên, các hệ thức tổng quát trên không được chính xác lắm vì không xem xét được toàn

bộ ảnh hưởng của hình dạng vật chêm.

4

2.3. Độ giảm áp Pcư khi cột ướt

Sự liên hệ giữa độ giảm áp cột khô Pck và cột ướt Pcư có thể biểu diễn như sau:

Pcư = Pck

Do đó, có thể dự kiến: fcư = fck

Với : hệ số phụ thuộc vào mức độ xối tưới của dòng lỏng L, kg/m2s.

Leva đề nghị ảnh hưởng của L lên như sau:

= 10L

hay log = L

Giá trị tùy thuộc vào loại, kích thước, cách thức sắp xếp vật chêm (xếp ngẫu nhiên hay theo

thứ tự) và độ lớn của lưu lượng dòng lỏng L. Thí dụ với vật chêm là vòng sứ Raschig

12,7mm, chêm ngẫu nhiên, độ xốp = 0,586; giá trị của L từ 0,39 đến 11,7 kg/m2s và cột hoạt

động trong vùng dưới điểm gia trọng.

= 0,084

Một số tài liệu còn biểu diễn sự phụ thuộc giữa tỉ số ck

cö

p

p

với hệ số xối tưới như sau:

32

1 753

2

L

L L

G, qA

Re F g

Khi A < 0,3 cho vật chêm bằng sứ có d < 30 mm, ta có:

3

1

1

4

cu

ck

LL

L

p

p ( A )

GRe

Fa

2.4. Điểm lụt của cột chêm

Khi cột chêm bị ngập lụt, chất lỏng chiếm toàn bộ khoảng trống trong phần chêm, các dòng

chảy bị xáo trộn mãnh liệt, hiện tượng này rất bất lợi cho sự hoạt động của cột chêm. Gọi giá

trị của GL tương ứng với trạng thái này là GL*

.

Hình 2: Giản đồ lụt của cột chêm

5

Zhavoronkov kết luận rằng trạng thái ngập lụt xảy ra khi hai nhóm số sau có sự liên hệ nhất

định với nhau cho mỗi cột.

2

0,2ck G1 td3

L

f a v

2g

và G2

L

L

G

fck: hệ số ma sát cột khô.

v: vận tốc dài của dòng khí ngay trước khi vào cột, m/s.

tđ: độ nhớt tương đối của chất lỏng so với nước, ,

nöôùc

l

tñ

nếu chất lỏng là nước thì tđ

= 1.

Do đó sự liên hệ 1, 2 trên giản đồ log1 - log2 sẽ xác định một giản đồ lụt của cột chêm,

phần giới hạn hoạt động của cột chêm dưới đường này.

3. THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

3.1. Sơ đồ thiết bị thí nghiệm

Thiết bị thí nghiệm gồm có:

- Cột thủy tinh, bên trong là các vòng sứ Raschig xếp chêm ngẫu nhiên.

- Hệ thống cấp khí gồm có:

- Bơm (quạt) thổi khí BK.

- Ống dẫn khí.

- Áp kế sai biệt chữ U.

- Lưu lượng kế khí F có độ chia từ 8 đến 100%.

- Hệ thống cấp nước gồm:

- Thùng chứa nước bằng nhựa N.

- Bơm chất lỏng BL.

- Lưu lượng kế lỏng Fl có độ chia từ 0 đến 1,6.

3.2. Các số liệu liên quan đến cột chêm

- Cột thủy tinh:

Đường kính d = 0,09 m.

Chiều cao H = 0,805 m.

Chiều cao phần chêm Z = 0,42 m.

- Vật chêm xếp ngẫu nhiên, vòng Raschig đường kính 12,7 mm, bề mặt riêng a = 370 –

380 m2/m

3, độ xốp = 0,586.

- Đường kính ống thép ở đáy cột D = 0,09 m.

6

Hình 3: Sơ đồ hệ thống thí nghiệm cột chêm

3.3. Phương pháp thí nghiệm

- Khóa lại tất cả van lỏng (từ 1 đến 4).

- Mở van 5 và khóa van 6.

- Cho quạt chạy trong 5 phút để thổi hết ẩm trong cột. Tắt quạt.

- Mở van 1 và 2, sau đó cho bơm chạy.

- Mở van 3 và từ từ khóa van 1 để điều chỉnh mức lỏng ở đáy cột ngang bằng với ống

định mức g. Tắt bơm và khóa van 3.

- Đo độ giảm áp của cột khô:

Khóa tất cả các van lỏng lại. Mở van 6 còn van 5 vẫn đóng. Cho quạt chạy rồi từ từ

mở van 5 để chỉnh lưu lượng khí vào cột.

7

Ứng với mỗi giá trị lưu lượng khí đã chọn ta đọc Pck trên áp kế U theo mmH2O.

Đo xong tắt quạt, nghỉ 5 phút.

- Đo độ giảm áp khi cột ướt:

Mở quạt và điều chỉnh lưu lượng khí qua cột khoảng 15 – 20%.

Mở van 1 và cho bơm chạy. Dùng van VL tại lưu lượng kế để chỉnh lưu lượng lỏng

(lưu lượng kế lỏng có vạch chia 0,1; 0,2; …; 1,6). Nếu VL đã mở tối đa mà phao vẫn

không lên thì dùng van 1 để tăng lượng lỏng.

Ứng với lưu lượng lỏng đã chọn (ví dụ: 0,1; 0,2…) cố định, ta chỉnh lưu lượng khí

và đọc độ giảm áp Pcư giống như Pck trước đó. Chú ý là tăng lượng khí đến điểm

lụt thì thôi.

Chú ý:

- Trong quá trình đo độ giảm áp của cột ướt cần canh giữ mức lỏng ở đáy cột luôn ổn

định ở ¾ chiều cao đáy bằng cách chỉnh van 4. Nếu cần, tăng cường van 2 để nước

trong cột thoát về bình chứa (van 2 dùng để xả nhanh khi giảm lưu lượng khí).

- Khi tắt máy phải tắt bơm lỏng BL trước, mở tối đa van 4 sau đó tắt quạt BK.

- Nếu sơ xuất để nước tràn vào ống dẫn khí thì mở van xả nước ở phía bảng.

4. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

4.1. Kết quả

Bảng 1: Các trị số kết quả trong trường hợp cột khô

G, kg/m2.s ∆Pck/Z, (N/m

2)/m fck Reck

0,083 46,71 8,055 45,952

0,125 70,07 5,370 68,927

0,166 140,14 6,041 91,903

0,208 210,21 5,800 114,879

0,249 256,93 4,923 137,855

0,291 327,00 4,603 160,830

0,332 443,79 4,783 183,806

0,374 513,86 4,376 206,782

0,415 607,29 4,189 229,758

0,457 724,07 4,127 252,734

0,498 840,86 4,028 275,709

0,540 1004,36 4,099 298,685

0,581 1167,86 4,110 321,661

0,623 1284,64 3,938 344,637

0,664 1424,79 3,839 367,613

0,706 1611,64 3,846 390,588

0,748 1798,50 3,829 413,564

0,789 1985,36 3,793 436,540

0,831 2195,57 3,786 459,516

8

Bảng 2: Các trị số kết quả trong trường hợp cột ướt

L = 0,2

G (kg/(m2.s)) ∆Pcư/Z ((N/m

2)/m) fcư Recư

0,083 46,714 8,055 26,327

0,125 46,714 7,160 26,327

0,166 186,857 8,055 26,327

0,208 233,571 6,444 26,327

0,249 327,000 6,265 26,327

0,291 397,071 5,589 26,327

0,332 490,500 5,286 26,327

0,374 630,643 5,370 26,327

0,415 724,071 4,994 26,327

0,457 910,929 5,193 26,327

0,498 1051,071 5,035 26,327

0,540 1237,929 5,052 26,327

0,581 1401,429 4,932 26,327

0,623 1845,214 5,657 26,327

0,664 2148,857 5,790 26,327

0,706 2499,214 5,965 26,327

0,748 2872,929 6,116 26,327

0,789 3363,429 6,426 26,327

0,831 3783,857 6,525 26,327

L = 0,4

G (kg/(m2.s)) ∆Pcư/Z ((N/m

2)/m) fcư Recư

0,083 70,071 12,083 52,655

0,125 93,429 7,160 52,655

0,166 163,500 7,048 52,655

0,208 256,929 7,089 52,655

0,249 350,357 6,713 52,655

0,291 443,786 6,247 52,655

0,332 583,929 6,293 52,655

0,374 724,071 6,166 52,655

0,415 864,214 5,961 52,655

0,457 1051,071 5,991 52,655

0,498 1284,643 6,153 52,655

0,540 1705,071 6,959 52,655

0,581 2195,571 7,726 52,655

0,623 3129,857 9,595 52,655

0,664 3573,643 9,628 52,655

0,706 4321,071 10,313 52,655

0,748 5488,929 11,685 52,655

0,789 6586,714 12,585 52,655

0,831 7894,714 13,613 52,655

9

L = 0,6

G (kg/(m2.s)) ∆Pcư/Z ((N/m

2)/m) fcư Recư

0,083 46,714 8,055 78,982

0,125 116,786 8,950 78,982

0,166 210,214 9,062 78,982

0,208 303,643 8,377 78,982

0,249 443,786 8,503 78,982

0,291 537,214 7,562 78,982

0,332 700,714 7,552 78,982

0,374 910,929 7,757 78,982

0,415 1378,071 9,505 78,982

0,457 1751,786 9,986 78,982

0,498 2382,429 11,412 78,982

0,540 2966,357 12,107 78,982

0,581 3667,071 12,905 78,982

0,623 5185,286 15,896 78,982

0,664 5956,071 16,047 78,982

0,706 7357,500 17,560 78,982

0,748 8992,500 19,144 78,982

L = 0,8

G (kg/(m2.s)) ∆Pcư/Z ((N/m

2)/m) fcư Recư

0,083 46,714 8,055 105,310

0,125 163,500 12,530 105,310

0,166 256,929 11,076 105,310

0,208 397,071 10,955 105,310

0,249 537,214 10,293 105,310

0,291 770,786 10,850 105,310

0,332 910,929 9,817 105,310

0,374 1448,143 12,331 105,310

0,415 1915,286 13,211 105,310

0,457 2475,857 14,113 105,310

0,498 2966,357 14,208 105,310

0,540 3924,000 16,015 105,310

0,581 4788,214 16,850 105,310

0,623 6189,643 18,974 105,310

0,664 7871,357 21,208 105,310

10

L = 1,0

G (kg/(m2.s)) ∆Pcư/Z ((N/m

2)/m) fcư Recư

0,083 70,071 12,083 131,637

0,125 163,500 12,530 131,637

0,166 256,929 11,076 131,637

0,208 350,357 9,666 131,637

0,249 513,857 9,845 131,637

0,291 817,500 11,507 131,637

0,332 1004,357 10,824 131,637

0,374 1494,857 12,729 131,637

0,415 2032,071 14,016 131,637

0,457 3316,714 18,906 131,637

0,498 4134,214 19,802 131,637

0,540 5372,143 21,925 131,637

L = 1,2

G (kg/(m2.s)) ∆Pcư/Z ((N/m

2)/m) fcư Recư

0,083 93,429 16,110 157,964

0,125 210,214 16,110 157,964

0,166 303,643 13,090 157,964

0,208 443,786 12,244 157,964

0,249 770,786 14,768 157,964

0,291 1214,571 17,097 157,964

0,332 1681,714 18,124 157,964

0,374 2242,286 19,094 157,964

0,415 3386,786 23,360 157,964

0,457 4391,143 25,031 157,964

Bảng 3: Các trị số kết quả khi cột lụt

G* (kg/(m2.s)) L/G* Π1 Π2

0,789 5,007 0,2032 0,1670

0,664 8,918 0,1458 0,2975

0,581 13,590 0,1195 0,4534

0,498 19,818 0,0860 0,6612

0,415 28,539 0,0621 0,9521

4.2. Đồ thị

11

Hình 4: Đồ thị log (Pck/Z) theo logG

Hình 5: Đồ thị log (Pcư/Z) theo logG và L

y = 1,7093x + 3,4585 R² = 0,9971

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

-1,20 -1,00 -0,80 -0,60 -0,40 -0,20 0,00

log

(P

ck/Z

)

logG

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

-1,20 -1,00 -0,80 -0,60 -0,40 -0,20 0,00

log

(P

cư/Z

)

logG

L=0,2 L=0,4 L=0,6

L=0,8 L=1 L=1,2

12

Hình 6: Đồ thị logfck theo Rec

Hình 7: Đồ thị logfcư theo Rec

y = 3E-11x4 - 4E-08x3 + 2E-05x2 - 0,0042x + 1,0289 R² = 0,9225

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 500,00

log

f ck

Re

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

00 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

log

f cư

Rec

L = 0,2 L = 0,4 L = 0,6

L = 0,8 L = 1,0 L = 1,2

13

Hình 8: Đồ thị log theo L

Hình 9: Giản đồ lụt của cột

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

logσ

L

G = 15 G = 30

G = 35 G = 40

y = -0,6694x - 1,192 R² = 0,982

-1,4

-1,2

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

-0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0

logΠ

1

logΠ2

14

5. BÀN LUẬN

5.1. Ảnh hưởng của G lên độ giảm áp khi cột khô và khi cột ướt.

Đối với cột khô:

Khi G tăng từ 10 – 100% (logG thay đổi từ -1,08 đến -0,08) thì độ giảm áp của dòng khí

qua một đơn vị chiều cao của phần chêm trong cột cũng tăng.

Qua đồ thị ta thấy logG và độ giảm áp log(∆Pck/Z) phụ thuộc tuyến tính với nhau Đúng

như trình bày trong hình 1.

Đối với cột ướt:

Khi G tăng thì độ giảm áp cũng tăng, nhưng khi đó log∆Pck/Z không phụ thuộc tuyến tính

như trường hợp cột khô mà phân chia thành các vùng khác nhau.

Bắt đầu từ điểm gia trọng nếu tiếp tục tăng vận tốc khí thì ảnh hưởng giữa dòng lỏng và

dòng khí rất lớn, Pc tăng mau chóng không theo phương trình: Pck = Gn.

Khi đó, nếu tăng vận tốc khí lên nữa thì tháp sẽ chuyển sang làm việc ở chế độ cuốn theo

chất lỏng bị cuốn ngược trở ra theo dòng khí.

Vì thế, ta cần giới hạn điểm làm việc nằm trong khoảng điểm gia trọng và điểm lụt. Để an

toàn, có thể giới hạn điểm làm việc dưới điểm gia trọng, nhưng không được nhỏ quá, vì khi

đó hiệu suất quá trình sẽ thấp.

y = 1,7093x + 3,4585 R² = 0,9971

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

-1,20 -1,00 -0,80 -0,60 -0,40 -0,20 0,00lo

g(

Pck/Z

)

logG

15

5.2. Mục đích và cách sử dụng giản đồ f theo Re

Mục đích: Giản đồ f theo Re biểu diễn sự phụ thuộc của hệ số ma sát vào lưu lượng của

dòng lưu chất.

Đối với cột khô: Khi hệ số Re tăng (lưu lượng dòng khí tăng) thì f giảm.

Đối với cột ướt:

Lúc đầu khi tăng Re thì hệ số ma sát giảm, tuy nhiên sau đó đến một giá trị Re nhất định

thì hệ số ma sát f giữa hai pha lại tăng lên.

Lập đồ thị nhằm xác định được lưu lượng hợp lý để vận hành cột để trở lực nhỏ và thu

được hiệu suất truyền khối tốt nhất giữa hai pha với nhau mà cột vẫn không bị lụt.

Theo lý thuyết: Khi Re tăng thì hệ số ma sát giảm, tuy nhiên do sai số trong quá trình thí

nghiệm dẫn tới Re và f thay đổi không theo quy luật.

Nếu biết một trong hai giá trị Re hoặc f thì có thể dùng đồ thị để xác định giá trị còn lại

như sau: Từ giá trị f hoặc Re đã biết, kẻ một đường thẳng đứng theo phương ngang hoặc theo

phương đứng, cắt đồ thị f - Re tại một điểm. Từ giao điểm đó, kẻ một đường thẳng vuông góc

với trục còn lại thì sẽ xác định được giá trị cần tìm.

5.3. Sự liên hệ giữa các đối tượng khảo sát có theo như dự đoán không? Nếu không

giải thích lý do.

Đối với chế độ cột khô: Sự phụ thuộc của log(∆Pck/Z )theo logG là tuyến tính, khi tăng

logG bằng cách tăng phần trăm thể tích dòng khí qua hệ thống thì độ sụt áp cũng tăng theo

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

-1,20 -1,00 -0,80 -0,60 -0,40 -0,20 0,00

log

(P

cư/Z

)

logG

L=0,2 L=0,4 L=0,6 L=0,8 L=1 L=1,2

16

nên log(∆Pck/Z). Theo kết quả thí nghiệm, đồ thị phụ thuộc của log(∆Pck/Z) theo logG phù

hợp với dự đoán.

Đối với chế độ cột ướt: Sự phụ thuộc của log(∆Pcư/Z) theo logG là phi tuyến. Mối liên

hệ giữa log(∆Pcư/Z) theo logG có nhiều đoạn khác nhau, tuy nhiên đồ thị kết quả thí nghiệm

chưa phân chia ra từng vùng hoạt động rõ ràng như dự đoán.

- Sự liên hệ giữa logfck và Re:

Khi Re tăng thì logfck giảm nên kết quả thí nghiệm phù hợp theo lý thuyết dự đoán.

- Logfcư theo Re:

y = 3E-11x4 - 4E-08x3 + 2E-05x2 - 0,0042x + 1,0289 R² = 0,9225

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

00 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

log

f ck

Re

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

00 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

log

f cư

Rec

L = 0,2 L = 0,4 L = 0,6 L = 0,8 L = 1,0 L = 1,2

17

Theo kết quả thí nghiệm, quan hệ giữa logfcư theo Re không giống như lý thuyết dự đoán.

Nguyên nhân do sai số trong quá trình thí nghiệm: lưu lượng dòng lỏng và dòng khí không

ổn định, lưu lượng dòng khí thay đổi nhanh nên đọc độ chênh lệch áp suất khi chưa ổn định

và phụ thuộc nhiều vào người đọc, mực nước không duy trì hoàn toàn ổn định ở mức ¾ đáy

cột, sai số trong các thao tác và các lần đo…

- Giản đồ lụt của cột 1 theo 2:

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00

Π1

Π2

y = -0,6694x - 1,192 R² = 0,982

-1,4

-1,2

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

-0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0lo

gΠ

1

logΠ2

18

Khác so với dự đoán, đường cong thực nghiệm có võng xuống dưới trong khi theo dự

đoán lý thuyết thì đường cong hướng lên trên. Do đó, phần giới hạn hoạt động của cột chêm ở

dưới đường log1 - log2 sẽ bị giảm xuống.

Nguyên nhân chủ yếu do quá trình xác định điểm ngập lụt chưa chính xác, nên xác định

chênh lệch áp suất không chính xác dẫn đến sai số trong tính toán 1; 2

- Logσ theo L: theo lý thuyết là đường thẳng phụ thuộc tuyến tính, tuy nhiên khi thực

nghiệm thì có nhiều điểm kì dị không phụ thuộc tuyến tính.

Giải thích lý do, nguyên nhân sai số:

- Lưu lượng dòng lỏng do hệ thống cấp vào chưa ổn định, hệ thống phun chất lỏng và sự

phân bố của dòng lỏng trong cột chêm không đồng đều.

- Hệ thống không hoàn toàn hết chất lỏng trong quá trình tiến hành làm thí nghiệm cột

khô.

- Do hiệu ứng thành bình nên chất lỏng không chảy đều khắp cột mà hướng chảy ra

thành, diện tích truyền khối bị thay đổi.

- Mực nước không duy trì hoàn toàn ổn định ở mức ¾ đáy cột.

- Lưu lượng dòng khí không ổn định, việc thay đổi lưu lượng dòng khí đi vào hệ thống

được điều chỉnh chưa chính xác.

- Lưu lượng dòng khí thay đổi nhanh nên đọc độ chênh lệch áp suất khi chưa ổn định và

phụ thuộc nhiều vào người đọc.

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

logσ

L

G = 15 G = 30 G = 35 G = 40

19

- Quá trình quan sát điểm ngập lụt không thống nhất giữa các chế độ làm việc xác định

điểm ngập lụt chưa chính xác.

- Sai số trong các thao tác và các lần đo.

- Vòng sứ có kích thước không đều nhau.

- Khi tính toán chưa xem xét được toàn bộ ảnh hưởng của hình dạng vật chêm.

6. PHỤ LỤC

Tính fck bằng công thức:

ZG

DPf

eKck

ck

..

...

2

2

2

Tính fcư bằng công thức:

fcư = .fck

Tính Reck bằng công thức:

4e

c

GD GRe

a

(: độ nhớt của không khí lấy ở 500C)

Tính bằng công thức:

Pcư = .Pck

Tính chuyển đổi lưu lượng:

- Lưu lượng khí:

2 (%). .0,286( / . )

60.

KGG kg s m

F

K: khối lượng riêng của dòng khí lấy ở 500C.

- Lưu lượng lỏng:

2

. .3,785

. 60. .1000

L

gallonL

phutkgL

s m F

L: khối lượng riêng của lỏng lấy ở nhiệt độ thường.

F: tiết diện của cột chêm, tính bằng công thức:

2 23 14 0 09

0 00644 4

d , ,F ,

(m

2)

7. TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Vũ Bá Minh, Truyền khối, Đại học Bách Khoa Tp.HCM.

[2] Phạm Văn Bôn – Vũ Bá Minh – Hoàng Minh Nam, Ví dụ và bài tập - tập 10, Đại học

Bách Khoa Tp.HCM

20