Лабораторна робота № 6 визначення ефективного коефіцієнта змішування

(з елементами НДРС)

Мета роботи: Експериментальне визначення ефективного коефіцієнта змішування у випадку послідовного перекачування різносортних рідин по магістральному трубопроводу.

В результаті проведення лабораторного заняття студенти повинні:

знати формули для визначення ефективного коефіцієнта змішування і методи експериментального його визначення;

вміти пояснити фізичну картину процесу змішування рідин для ламінарного і турбулентного режимів.

6.1 Основні теоретичні положення

Утворення суміші в зоні контакту двох послідовно транспортованих рідин за ламінарного режиму руху проходить внаслідок конвективної дифузії, а за турбулентного режиму – внаслідок конвективної дифузії, обумовленої нерівномірністю осереднених швидкостей по перерізу труби, і турбулентним перемішуванням рідин в зоні суміші під впливом турбулентних пульсацій. Поширення зони суміші проходить по обидві сторони від початкової межі їх розділення.

Протяжність зони суміші збільшується з перебігом часу пропорційно величині , де - ефективний коефіцієнт змішування (коефіцієнт турбулентної дифузії), який характеризує інтенсивність поздовжнього поширення зони суміші; - час руху зони суміші.

Інтенсивність поздовжнього поширення суміші описується законом Фіка

, (6.1)

де - швидкість дифузії; - градієнт концентрації нафтопродукту, що рухається позаду.

Експериментально ефективний коефіцієнт змішування можна визначити двома способами:

Метод В.С.Яблонського, А.Ш.Асатуряна, І.Х.Хізгілова, який базується на визначенні дисперсії кривої розподілу концентрації.

Дисперсія зв’язана з величиною ефективного коефіцієнта змішування залежністю

, (6.2)

де - дисперсія кривої розподілу концентрації

, (6.3)

; - миттєва концентрація одного із компонентів суміші; - відносний час; - поточний час; - середня швидкість перекачування; - довжина трубопроводу.

Метод, який базується на дослідженні інтегральної характеристики розподілу концентрації різносортних рідин по довжині зони суміші. В цьому випадку визначається кількість сторонніх рідин, що попадають у вихідні нафтопродукти.

У випадку розділення суміші в перерізі, де ,

формула для визначення ефективного коефіцієнта змішування рідин має вигляд

, (6.4)

де ; - кількість рідини, що рухається попереду, яка попадає в рідину, що рухається позаду; - кількість рідини, що рухається позаду, яка попадає в рідину, що рухається попереду