Лабораторная работа № 5.
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКОГО ПЕРЕМЕШИВАНИЯ В ЖИДКИХ СРЕДАХ.
Цель работы.
1. Ознакомление с различными конструкциями мешалок.
2. Проверка критериального уравнения процесса перемешивания, определение постоянных А и m из графика, построенного на основании опытных данных, сопоставление их с литературными данными.
Теоретическая часть.
Перемешивание - один из наиболее распространенных процессов химической технологии. Наиболее распространенным способом перемешивания в жидких средах является механическое перемешивание при помощи мешалок. Наибольшее распространение на химических заводах получили механические перемешивающие устройства, которые подразделяются на четыре группы: лопастные, пропеллерные, турбинные, специальные.
Для описания течения жидкости в аппарате с мешалкой при установившемся режиме можно воспользоваться общим критериальным уравнением гидродинамики:
,
где
-
критерий Эйлера;
-
критерий Рейнольдса;
-
критерий Фруда;
Г1, Г2 – симплексы геометрического подобия.
При
условии геометрического подобия аппарата
и мешалки обобщенная критериальная
зависимость примет вид:
В
тех случаях, когда на поверхности
перемешиваемой жидкости не образуется
воронки, влияние силы тяжести будет
пренебрежимо малым и на этом основании
из выражения можно исключить критерий
Фруда
,
или в явном виде
,
где А и m
– постоянные, определяемые экспериментально.
Если прологарифмировать выражение, то
получим уравнение
,
которое на графике в координатах
изобразится
прямой линией.
Схема установки
-
Бак для жидкости. 2- мешалка. 3- перегородка. 4- червячный редуктор 5- двигатель. 6- автотрансформатор. 7- пускатель. 8- тахометр. 9- шплинт.
Таблица опытных данных
|
№п/п |
Тип мешалки |
dм,м |
n,об/мин |
I,A |
|
1 |
листовая |
0,106 |
60 |
10 |
|
2 |
64 |
25 |
||
|
3 |
68 |
45 |
||
|
4 |
72 |
55 |
||
|
5 |
78 |
70 |
||
|
6 |
85 |
85 |
||
|
7 |
96 |
90 |
||
|
1 |
турбинная |
0,106 |
60 |
10 |
|
2 |
66 |
30 |
||
|
3 |
72 |
45 |
||
|
4 |
78 |
55 |
||
|
5 |
84 |
65 |
||
|
6 |
90 |
75 |
||
|
7 |
96 |
85 |
Значения экспериментальных данных
|
№п/п |
nм,мин^(-1) |
Мкр,Н*м |
N,Вт |
Reм |
Euм |
Lg(Reм) |
Lg(Euм) |
A |
m |
|
1 |
60 |
0,0012 |
0,00754 |
11236 |
0,5634194 |
4,050612 |
-0,24917 |
9,517E-11 |
2,47493 |
|
2 |
64 |
0,003 |
0,020106 |
11985,07 |
1,2379821 |
4,07864 |
0,092714 |
|
|
|
3 |
68 |
0,0054 |
0,038453 |
12734,13 |
1,9739174 |
4,104969 |
0,295329 |
|
|
|
4 |
72 |
0,0066 |
0,049763 |
13483,2 |
2,1519491 |
4,129793 |
0,332832 |
|
|
|
5 |
78 |
0,0084 |
0,068612 |
14606,8 |
2,3336898 |
4,164555 |
0,368043 |
|
|
|
6 |
85 |
0,0102 |
0,090792 |
15917,67 |
2,3862468 |
4,201879 |
0,377715 |
|
|
|
7 |
96 |
0,0108 |
0,108573 |
17977,6 |
1,9807713 |
4,254732 |
0,296834 |
|
|
|
1 |
60 |
0,0012 |
0,00754 |
11236 |
0,5634194 |
4,050612 |
-0,24917 |
|
|
|
2 |
66 |
0,0036 |
0,024881 |
12359,6 |
1,3969076 |
4,092004 |
0,145168 |
|
|
|
3 |
72 |
0,0054 |
0,040715 |
13483,2 |
1,7606856 |
4,129793 |
0,245682 |
|
|
|
4 |
78 |
0,0066 |
0,05391 |
14606,8 |
1,8336134 |
4,164555 |
0,263308 |
1,801 |
-0,12 |
|
5 |
84 |
0,0078 |
0,068612 |
15730,4 |
1,8684827 |
4,19674 |
0,271489 |
|
|
|
6 |
90 |
0,009 |
0,084823 |
16854 |
1,8780646 |
4,226703 |
0,273711 |
|
|
|
7 |
96 |
0,0102 |
0,102542 |
17977,6 |
1,8707284 |
4,254732 |
0,272011 |
|
|
Пример расчета:
= 0,00012*10=0,0012(Н*м)
=0,0012*60*(3,14/30)=0,00754(Вт)
=
=
=0,5634194
ВЫВОД:
В данной лабораторной работе мы ознакомились с прибором для перемешивания воды. Изучив его работу, мы установили зависимость между мощностью, потребляемой механической мешалкой, от числа оборотов. Проводили опыт на двух насадках (листовая, турбинная). Для каждой насадки измеряли по 6 раз значения оборотов, напряжения, силы тока. Используя эти данные, мы определяли зависимость числа оборотов от напряжения через критерии Рейнольдса и Эйлера.