Лабораторна робота “дослідження гідравіки зваженого шару”
Мета лабораторної роботи:
I) ознайомитися з процедурою переходу зернистого матеріалу в псевдозріджений стан,
2) навчитися визначати основні гідродинамічні характеристики псевдозрідженого шарую /еквівалентний діаметр частинок, порозність, критичну швидкість і швидкість "кипіння", гідравлічний опір/.
1.Основні теоретичні положення
Псевдозріджений шар, тобто шар зважених у повітряному потоці твердих часточок, можна отримати, продуваючи повітря знизу нагору через розташований на ґратах шар досить однорідного по розмірах зернистого матеріалу. При досягненні визначеної швидкості повітря в апараті починається інтенсивний рух часточок матеріалу, що нагадує бурхливе кипіння.
Основні відомості по псевдозрідженому шарую приведені в [I]. Для гідравлічного розрахунку апаратів із псевдозрідженим шаром використовують емпіричні критеріальні залежності.
Найбільше поширення одержали залежності, що базуються на числі Рейнольдса:
, (1)
де Rеkp - критичне значення числа Рейнольдса, при якому зернистий шар переходить у легкорухомий зважений стан в - густина повітря, кг/м3, в — динамічна в'язкість повітря, Па с. Критичне число Рейнольдса можна визначити за формулою Тодеса:
(2)
Критерій Архімеда знаходимо за рівнянням
(3)
Якщо густиною повітря в порівнянні з густиною твердих часточок зневажити, отримаємо
(4)
Використовуючи приведені залежності з урахуванням критерію r можна по еквівалентному діаметрі часточок dэ, знаючи їхню густину тв визначити значення Rе kр , а потім - швидкість повітря, при якій шар перейде в зважений стан.
Для розрахунків також застосовується графічна залежність між критеріями Лященко й Архімеда (Ly = f(Ar)) при значеннях порозності 0,4...1,0, що відповідає області існування зваженого шару шарових часточок [I].
Критерії Лященко має вид:
, (5)
де
-
фактична
швидкість газу (повітря) м/с
Якщо
,
густиною повітря можна зневажити, цей
вираз критерію спрощується6
(6)
Графік, приведений у [1], використовують у такий спосіб. Для зернистого шару експериментально визначають критичну швидкість кр і по ній знаходять значення критерію Lу.
Використовуючи графік, за значенням Lу при = 0,4 визначають значення критерію Архімеда, з якого можна обчислити середній діаметр часточок.
По цьому ж графіку при = I можна визначити граничне значення критерію Лященко і швидкість ун , при якій відбувається винесення часточок з шару.
2. Опис установки.
Основні елементи установки /рис. 1, 2/: I - циліндроконічний корпус апарата, 2 - шар матеріалу /силікагелю/, 3 - повітророзподільні ґрати, 4 - пилосос; 5 - трубка Піто, 6 - вольтметр, 7 - амперметр; 8 - тумблер; 9 - ЛАТР;
10 - сигнальна лампа; 11, 12 --образні манометри; 13 - розетка на 220 В.
Повітря на установку подається пилососом 4, включеним у режим нагнітання. Витрата повітря, що надходить на установку, виміряється за допомогою трубки Пито 5 і діфманометра 11. Перепад тисків у шарі виміряється за допомогою манометра 12.
Пилосос включається за допомогою вилки 14 у розетку 13.
Напруга на пилосос змінюється за допомогою ЛАТРу 9. Контроль за зміною напруги і струму на електродвигун пилососа здійснюється вольтметром 6 і амперметром 7.