Опытные и расчетные данные

Q1, м3/с	, м/с	Rе	λ		Р0, Па	Р, Па	Т, с	Q, м3/с	Δ, %

Контрольные вопросы

1. Для каких целей используется монтежю?

2. Что такое производительность и напор насоса?

3. От чего зависит время передавливания?

4. Какими критериями можно описать движение реальных жидкостей по трубопроводам?

Лабораторная работа 4

Изучение гидродинамики взвешенного слоя

Ц е л ь р а б о т ы – изучение гидродинамики взвешенного слоя, определение критической скорости псевдоожижения, гидродинамического сопротивления, порозности зернистого слоя.

1. Теоретические сведения

Процессы взаимодействия газов и жидкостей с твердыми зернистыми материалами, при проведении которых твердые частицы приобретают подвижность друг относительно друга за счет обмена энергией с взвешенным потоком, называют псевдоожиженными.

Условием перехода неподвижного слоя твердых частиц во взвешенное состояние является равенство силы давления со стороны среды и веса слоя, приходящегося на единицу площади его поперечного сечения.

Основной гидродинамической характеристикой взвешенного слоя является постоянство перепада давления:

ΔΡ_сл = G_сл / S = соnst,

где G_сл – вес слоя\ кг; S – площадь поперечного сечения, м².

Постоянство величины ΔΡ_сл при увеличении расхода газа и его фиктивной скорости вплоть до скорости уноса твердых частиц объясняется тем, что одновременно с повышением расхода газа (и фиктивной скорости) увеличивается порозность взвешенного слоя ε. Поэтому действительная скорость газа между частицами, определяющая силу воздействия потока на частицу, остается постоянной.

Критическую скорость псевдоожижения определяют из уравнения

Rе_кр = ,

где ω_кр – скорость газа, отнесенная к сечению аппарата, м/с; ρ_с – плотность среды, кг/м³; d – эквивалентный диаметр, м; μ – динамический коэффициент вязкости, Паּс.

В практике часто определяют рабочую скорость потока, которая больше ω_кр. Отношение рабочей скорости ω к критической скорости потока ω_кр есть число псевдоожижения К_ω.

К_ω = ω / ω_кр.

где ω – рабочая скорость потока, м/с.

ω = Q / S = Q / a ּ b, (16)

где a,b – размеры решетки (табл. 4), м.

Наряду со скоростью начало псевдоожижения ω_кр важной характеристикой кипящего слоя является его порозность ε, т.е. объемная доля газа (жидкости) в слое. Если плотность среды значительно меньше плотности твердых частиц, то

ε = 1 – (h₀ / h) · (1 – ε₀), (17)

где h₀ – высота неподвижного слоя, м; h – высота взвешенного слоя, м; ε₀ – порозность неподвижного зернистого слоя.

ε₀ = 1 – (ρ_нас / ρ),

где ρ_нас – насыпная плотность твердых частиц, кг/м³; ρ – плотность твердых частиц, кг/м³.

Расчет критической скорости псевдоожижения возможен из уравнения

ΔΡ = ΔΡ_реш + ΔΡ_сл , (18)

ΔΡ_реш = , (19)

где ΔΡ_реш – гидродинамическое сопротивление решетки, Па; φ – доля живого сечения решетки, (табл. 4); С – коэффициент сопротивления решетки, зависящий от d₀/δ (δ – толщина решетки, d₀ – диаметр отверстия) [2, рис. 3.7]; ρ – плотность твердых частиц, кг/м³; ω – скорость потока, м/с.

ΔΡ_сл = ρ_нас g h₀ , (20)

где ρ_нас – насыпная плотность твердых частиц, кг/м³; h₀ – высота неподвижного слоя, м.

Для облегчения расчетов используют графическую зависимость критерия Лященко (Lу) от критерия Архимеда (Аr) и порозности слоя [2, рис. 3.8.]. Зависимость позволяет определить скорость потока, необходимую для достижения порозности взвешенного слоя, состоящего из частиц известного диаметра, или решить обратную задачу. При этом

Lу = ,

г де ω – скорость потока, м/с; ρ_с – плотность среды, кг/м³; μ – динамический коэффициент вязкости газа, Па·с; ρ – плотность частиц, кг/м³.

Аr = , (21)

где d – диаметр частиц, м.