Контрольные вопросы

1. Что называется процессом фильтрования суспензии?

2. Как проводится осветление промышленных сточных вод на насыпных фильтрах?

3. От каких факторов зависит продолжительность фильтрования при постоянной разнице давлений?

4. Графический метод определения постоянных фильтрования.

5. Расчет скорости фильтрования с использованием постоянных фильтрования.

6. Что представляет собой измерительный цилиндр Снеллена?

7. Методика определения прозрачности воды по методу Снеллена.

8. Как осуществляют расчет производительности фильтра с использованием постоянных фильтрования?

9. В каких единицах измеряется динамический коэффициент вязкости жидкой фазы суспензии?

10. В каких единицах измеряется скорость фильтрования?

.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«МАТИ» - РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ имени К.Э.ЦИОЛКОВСКОГО

Кафедра «Промышленная экология и безопасность производства»

Лабораторная работа по Промышленной экологии

«Определение коэффициентов кинематической и динамической вязкости сточных вод и расчет на их основе площади поверхности нефтеловушек»

Составители: Кривошеин Д.А.

Федотова Н.В.

Москва 2011

Лабораторная работа

«Определение коэффициентов кинематической и динамической вязкости сточных вод и расчет на их основе площади поверхности нефтеловушек»

Цель работы: 1. Определить кинематический и динамический коэффициенты вяз­кости сточных вод. 2. По полученным данным провести расчет площади поверхности нефтеловушек.

Жидкость представляет собой вещество, которое испытывает непосредственную деформацию под действием касательного напряжения (напряжения сдвига).

Сопротивление жидкости такой деформации, т.е. проявление сил внутреннего трения, называется ее вязкостью. Для газов и обычных (ньютоновских) жидкостей вязкость - величина постоянная, если статическое давление и температура постоянны.

Рассмотрим два слоя жидкости, расположенные один от другого на расстоянии (рис. 3.1).

Рисунок 3.1

Верхний слой движется параллельно, относительно нижнего, со скоростью , м/с.

Для поддержания этого движения в ньютоновских жидкостях необходима сила (в Н), величина которой может быть получена по формуле:

(3.1)

где – динамический коэффициент вязкости, Па∙с; – поверхность соприкосновения слоев жидкости, м².

Напряжение сдвига определяется по следующему дифференциаль­ному уравнению:

(3.2)

где – градиент скорости, с.

Если вязкость жидкости является функцией касательного напряжения, а также температуры и давления, то такая жидкость называется неньютоновской.

Отношение величины к плотности жидкости носит название кинематического коэффициента вязкости (кинематическая вязкость):

(3.3)

В системе СИ размерность динамического коэффициента вязкости среды — Па∙с, а кинематического коэффициента вязкости среды - м²/с. Динамический коэффициент вязкости используют при расчете различных устройств, используемых для очистки сточных вод, таких как: отстойники, фильтры.

Используемая аппаратура

Вискозиметр Уббелоде. Вискозиметр типа ВПЖ-1 с висячим уровнем состоит из измери­тельного резервуара, ограниченного двумя кольцевыми отметками и . Этот резервуар переходит в капилляр и резервуар , который соединен с изогнутой трубкой 3 и трубкой 1.

Раствор наливают в резервуар через трубку 1, которая достаточно широка, чтобы в нее входила пипетка. Резервуар должен быть заполнен не полостью, примерно ³/₄ объема. Засасывание производят через трубку 2 при закрытой трубке 3 до тех пор, пока жидкость заполнив резервуар , не поднимется выше риски . После этого прикрыв трубку 2, открывают трубку 3 и дают вытечь жидкости из резервуара . Затем вновь открывают трубку 2 и измеряют время, за которое мениск проходит от риски до риски . Раствор, вытекая из капилляра, стекает дальше по стенкам резервуара .

Рис 3.2. Пипетка винтовая, емкость 10 мл.

Определение вязкости сточных вод

Испытуемая жидкость заливается в чистый вискозиметр через труб­ку 1 так, как описано выше. На концы трубок 2 и 3 надевают резиновые трубки, причем первая из них снабжена пипеткой, вторая - краном. Виско­зиметр устанавливают вертикально в жидкостный термостат так, чтобы уровень термостатирующей жидкости находился несколько выше резер­вуаров на трубке 2. При температуре опыта выдерживают прибор 15 мин. Пипеткой засасывают, при закрытой трубке 3, жидкость выше отметки , примерно до 1/2 самого верхнего расширения и перекрывают кран, соеди­ненный с трубкой 2. Если вязкость жидкости менее 500-1000 сст, откры­вают кран на трубке 2 и освобождают зажим на трубке 3. При более вязких жидкостях сначала открывают трубку 3, затем трубку 2. Далее измеряют время снижения уровня жидкости в трубке 2 от отметки до отметки . Необходимо при этом обращать внимание на то, чтобы к моменту подхода уровня жидкости к отметке резервуаре образовался висячий уровень, а в капилляре не было бы пузырьков воздуха.

Вязкость измеряют по следующей формуле:

(3.4)

где - кинематическая вязкость, м²/с; - время истечения жидкости, с; - ускорение силы тяжести в месте измерения, м²/с.

Для определения вязкости сточных вод проводят пять эксперимен­тов, результаты которых заносят в следующую таблицу 3.1.

Таблица 3.1

Определение кинематической вязкости сточных вод

Номер опыта	1	2	3	4	5
Время истечения жидкости τ, с

Используя полученные данные по формуле (3.4) находят значение кинематической вязкости сточных вод . Среднее значение ки­нематической вязкости пo формуле:

(3.5)

где - значения кинематической вязкости, полученные, соответственно в первом, втором, третьем, четвертом и пятом эксперимен­тах, м²/с.

Полученные результаты заносим в табл. 3.2. Определяем среднеквадратичное отклонение:

(3.6)

при =5, полученные данные заносим в табл. 3.2.

Находим выборочное значение коэффициента вариации:

(3.7)

Полученные данные заносим в табл. 3.2. Затем рассчитываем динамический коэффициент вязкости среды ( , Па·с) по следующей формуле:

(3.8)

где - полученные ранее значения кинематической вязкости исследуемых сточных вод, м²/с; - плотность исследуемой жидкости при данной температуре, кг/м³; - индекс суммирования (в данном случае равен пяти)

Определяем среднее значение по формуле:

(3.9)

где - значения динамической вязкости, рассчитан­ные для первого, второго, третьего, четвертого и пятого экспериментов, Па·с.

Полученные данные заносим в табл. 3.2.

Находим величину среднеквадратичного отклонения:

(3.10)

при =5, полученные данные заносим в табл. 3.2. Вычисляем значение коэффициента вариации:

(3.11)

Полученные результаты заносим в табл. 3.2.

Таблица 3.2