Головна

Вивчення гідродинаміки псевдозрідженого шару.

  1.  По-третє, показати коло основних специфічних проблем філософії, а також яке практичне значення має вивчення філософії і її історії для сучасної людини.
  2.  Питання. Типові помилки сімейного виховання та шляхи їх подолання. Вивчення сім'ї як умова педагогічної взаємодії.
  3.  Всебічне вивчення всіх напрямків діяльності вчителя, колективу школи - це
  4.  Геодезичне вивчення району будівництва АЕС.
  5.  ГЛАВА 12 ПОРУШЕННЯ гідростатику І ГІДРОДИНАМІКИ ОЧІ. ГЛАУКОМА
  6.  Глава 3. ПСИХОЛОГО-ПЕДАГОГІЧНЕ ВИВЧЕННЯ ОСОБИСТОСТІ СТУДЕНТА
  7.  Глава 8. Статистичне вивчення взаємозв'язку

Мета роботи:

1. Експериментальне визначення залежності гідродинамічного опору шару від фіктивної швидкості повітря, знаходження швидкості псевдорідинному і швидкості витання.

2. Аналітичне визначення діаметра частинок, маси і порозности шару.

основи теорії

При сучасному рівні виробництва ряд процесів хімічної технології проводять при взаємодії газів (або рідин) з шаром сипучого матеріалу (змішання, адсорбція, сушка, гранулювання, каталітичні процеси і т. П.).

Якщо через нерухомий шар сипучого матеріалу, що лежить на пористої перегородки, пропускати знизу вгору потік газу (рідини), то стан шару буде різним у залежності від фіктивної швидкості середовища, під якою розуміється її витрата, віднесений до поперечного перерізу апарату. Розрізняють чотири групи режимів зваженого шару в порядку зростання швидкості середовища (в подальшій повітря):

I-псевдозрідження (в тому числі киплячий, віброкиплячого, що проходить киплячий шар);

II -фонтанірованіе (в т. Ч, аерофонтанний шар);

III - пневмотранспорт (вт. Ч. Висхідний, спадний, горизонтальний, "дюнами" і т. П.);

IV -закрученние потоки (в т. Ч. Поодинокі, зустрічні, Супутні, вихровий шар і т. П.).

Псевдозрідженим (киплячий) шар отримав свою назву за зовнішню схожість з поведінкою киплячій рідини (він "тече", має бульбашки, "кипить", приймає форму судини, в якому знаходиться).

Процес перекладу сипучого матеріалу в "плинне" стан називається псевдозріджених, а суміш сипучого матеріалу і ожіжающего агента в стані повного псевдорідинному називається псевдоожіженнимслоем. На рис. I показані різні стадії псевдоожіженіяслоя в міру зростання фіктивної швидкості повітря.

Швидкість повітря, при якій всі частинки шару переходять у завислий стан, називається швидкістю псевдорідинному wпс, Або першої критичної швидкістю.

При подальшому збільшенні швидкості повітря настає такий момент, коли частинки матеріалу починають нестися з апарату (явище пневмотранспорта). Така швидкість повітря називається швидкістю виносу wун, Або другий критичної швидкістю. Інтервал між двома критичними швидкостями, називається діапазоном існування псевдозрідженого шару, а ставлення будь-якій швидкості повітря з цього інтервалу до швидкості псевдорідинному називається числом псевдорідинному.

До основних характеристик псевдоожиженного шару відносяться: перепад тиску в шарі ?Pсл, Швидкість псевдорідинномуwпс, Швидкість винесення (витання) wун,, число псевдорідинному К =wраб/wпс і порозность шару  (Як для нерухомого, так і для зваженого шару).

wф1 wф2wф3

а - нерухомий шар; б - псевдозріджений шар; в - пневмотранспорт.

Малюнок 1 - Стадії псевдозрідженим шаром

а - ідеальна кріваяпсевдоожіженія б - реальна крива псевдорідинному

I - Прямий хід; II - Зворотний хід.

Малюнок 2 - Криві псевдорідинному

Залежність перепаду тиску в шарі? Рсл від фіктивної швидкості повітря wф називається кривої псевдорідинному.

На рис. 2а показана ідеальна крива псевдорідинному. Висхідна гілка ОА відповідає режиму фільтрації повітря через шар, при якому все більша і більша частка частинок втягується в рух. Горизонтальний ділянку АВ зображує псевдозріджений стан, при якому всі частки шару інтенсивно перемішуються. Сталість перепаду тиску в шарі пояснюється рівністю сил динамічного впливу потоку середовища на шар з одного боку і сили тяжіння за вирахуванням підйомної (архимедовой) сили з іншого боку:

P = G-A (1)

Якщо середовищем є газ, то щільністю середовища можна знехтувати, т. Е. Не враховувати підйомну силу:

P = G (2)

Розділивши обидві частини рівності (2) на площу поперечного перерізу апарату S, отримаємо умову рівноваги шару в стані псевдорідинному:

 (3)

Т. е. Втрати тиску в псевдозрідженому шарі не залежить від швидкості повітря.

Теоретично гідродинамічний опір псевдозрідженим шаром виражається залежністю:

 (4)

де: , Н0 - Відповідно порозность і висота нерухомого шару;  = 0,4.

Лінія ВС (рис. 2а) характеризує зменшення опору шару при масовому віднесенні частинок, так як зменшується вага шару G (див. Формулу (3).

Критичні швидкості (першу і другу) зручно визначати по узагальненої залежності Тодеса, справедливою для всіх режимів руху повітря в шарі:

 (5)

Підставляючи в (5) значення порозности  = 0,4 або  = 1, отримаємо залежності для розрахунку відповідно першої і другої критичних швидкостей.

порозностью (Об'ємною часткою порожнеч), називається відношення вільного об'єму між частинками до обсягу всього шару:

 (6)

де: Vсл, Vм - Обсяг шару і матеріалу відповідно, м3;

,  - Насипна і уявна густина матеріалу, кг / м3

З рівняння (5) можна знайти теоретичне значення поточної порозностіслоя:

 (7)

На практиці при невпорядкованою засипці частинок неправильної форми величина порозности коливається в межах 0,35 - 0, 45. для нерухомого шару сферичних монодісперстних частинок приймають  = 0,4, а при віднесенні частинок  = 1.

Промислові сушарки стійко працюють в інтервалах порозности:

- Сушарки киплячого шару,  = 0,55 - 0,75;

- Аерофонтанние сушарки,  = 0,75 - 0,9;

- Труби-сушарки,  = 0,9 - 0,95.

На відміну від описаної вище ідеальної кривої псевдорідинному ОАВС, на рис. 2б представлена ??реальна крива псевдорідинному для монодисперсні шару, на якій чітко видно пік перепаду тиску в шарі  . Характерно, що пік спостерігається тільки при зростанні швидкості повітря (прямий хід - крива 1 на рис. 2б). При убуванні швидкості повітря (зворотний хід - крива 2) пік зникає. Якщо знову збільшувати швидкість повітря, то пік також не спостерігається. Це пояснюється тим, що щільність упаковки частинок в нерухомому шарі до початку псевдорідинному трохи вище, ніж в нерухомому шарі після псевдорідинному. Тому при первинному збільшенні швидкості воздухадополнітельние витрати енергії необхідні для подолання сил інерції частинок, взаємного зчеплення (когезії) частинок і тертя їх об стінки апарату. При вторинному збільшенні швидкості повітря ці сили незначні. Величина піку тиску залежить від властивостей твердих частинок, геометричної форми апарату і конструкції опорно - розподільчих грат. В апаратах постійного поперечного перерізу  = (0,3 - 0,5) ·? Рсл, В конічних - значно більше.

Перевагами псевдозрідженим шаром є збільшення поверхні контакту фаз і їх відносних швидкостей руху, зменшення всередині дифузного опору твердої фази в масообменних процесах. До недоліків слід віднести зниження рушійної сили процесів, обумовлене вирівнюванням полів температур і концентрацій в шарі; поршнеобразованіе, каналообразования, стирання твердих частинок і труднощі рівномірного розподілу повітря по перетину апарату, особливо в апаратах промислового масштабу.

Опис експериментальної установки

Установка для комплексного вивчення параметрів зважених шарів показана на малюнку 3. Вона має загальний вентилятор 1, апарат киплячого шару 2, апарат фонтанує шару 3 і циклон 4, забезпечений збіркою уловленого матеріалу 5. Витрата повітря на псевдозрідження регулюється поворотним клапаном 6 і вимірюється за допомогою трубки Піто-Прандтля 8, підключеної до блоку U - образних манометрів 10. Шар сипучого матеріалу знаходиться на

газорозподільної решітці 11.

1 - вентилятор; 2 - апарат киплячого шару; 3 - апарат фонтанує шару; 4 - циклон; 5 - збірник уловленого матеріалу; 6,7 - поворотні крани; 8,9 - трубки Піто-Прандтля; 10 - блок U-образних манометрів; 11 - газорозподільна решітка; 12,13 - сітки; 14 - мірна лінійка

Малюнок 3 - Схема експериментальної установки

Методика виконання роботи

Сипучий матеріал засипається в апарат киплячого шару 2 зверху, змиритися висота нерухомого шару Н0 по лінійці 14. Потім включається вентилятор 1 при повністю відкритому крані 6. Знімаються 2-3 точки в режимі псевдорідинному, поступово зменшуючи витрати повітря краном 6, при цьому перепад тиску в шарі залишається постійним. Важливо знайти точку, відповідну переходу псевдоожиженного шару в фільтруючий (зменшується перепад тиску в шарі). У режимі фільтрації знімаються також 2-3 точки, зменшуючи витрати повітря до нуля.

Для кожної точки вимірюють такі параметри: витрата повітря Vв (Трубки а-б на блоці манометрів 10) за допомогою тарувального графіка, розміщеного на установці; перепад тиску в шарі ?Pсл(g-  ); висоту шару Нсл

за допомогою мірної лінійки 14. Результати вимірювань заносять в таблицю 1.

Таблиця 1 - Результати вимірювань

 Витрата повітря  Перепад тиску  Висота  швидкість  порозность шару
 ?h, мм. вод. ст. Vв· 103, м3/ с  ?h 'мм. вод. ст  ?Pсл, Па Hсл, м wф, М / с
             
             
             
             
             
             
             

Обробка результатів вимірювань

За даними таблиці 1 будується крива псевдорідинному - залежність перепаду тиску в шарі від фіктивної швидкості повітря:

wф=vв/ (0,785 · D2).

За кривою псевдорідинному визначаються перша критична швидкість і відповідний їй перепад тиску в шарі, за яким розраховується маса шару Мсл за формулою (3).

З рівності (4) знаходиться поточна порозность шару  , Будується графік залежності  і наноситься на криву псевдорідинному .

Використовуючи графік залежності  (Рис.4), визначають середній діаметр частинок шару d і другу критичну швидкість - швидкість віднесення wун. Для цього по швидкості wпс розраховується критерій Лященко:

потім при  = 0,4 знаходиться відповідне значення критерію Архімеда:

,

з якого визначається шуканий діаметр. За даним значенням Ar при  = 1 визначається інше критичне значення Lyун, З якого знаходиться шукана швидкість wун.

Розрахункові значення заносяться в таблицю 2.

Таблиця 2 - Розрахункові значення

wпс Lyпс Ar Lyун d wун
           

Необхідні дані для розрахунку: D = 0,147 м; ?в= 1,2 кг / м3; ?м= 1280 кг / м3; ?в= 15,06 · 10-6м2/ С.

Малюнок 4 - Залежність

Контрольні питання

1. що називається псевдозріджених?

2. чим відрізняється псевдозріджений шар від фільтруючого?

3. що називається порозностью шару?

4. що називається кривою псевдорідинному?

5. ніж обумовлено наявність піку тиску на реальною кривою псевдорідинному?

6. чому крива псевдорідинному знімається на зворотному ході?

7. що таке число псевдорідинному?

8. як залежить порозность від числа псевдорідинному?

9. чим відрізняється швидкість витання часток від швидкості виносу?

Лабораторна робота № 5

 Визначення констант фільтрування |  Вивчення гідродинаміки фонтанує шару


 Визначення витрат потужності на перемішування в апараті з мішалкою |  Вивчення роботи циклону |  Гідравлічні випробування кожухотрубного теплообмінника |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати