Лабораторная работа №2.
ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ.
Цель работы: практическое ознакомление с процессом псевдоожижения зернистых материалов, экспериментальное определение основных параметров кипящего слоя. Сопоставление полученных данных со значениями, определенными по расчетным зависимостям.
Теоретическая часть.
Гидравлическое сопротивление слоя зернистого материала
pсл hм ( м г )g
Фиктивная скорость газа
Wф |
VГ |
2 |
|
|
0,785 Dа п |
Критерий Архимеда характеризует отношение разности сил тяжести и подъемной к подъемной силе.
Ar g dэ3 Т Г
vГ2 Г
vГ Г / Г - Кинематическая вязкость газа, м2/с
Скорость начала псевдоожижения для слоя монодисперсных частиц можно определить по формуле О.М.Тодеса.
Renc |
|
|
|
|
|
Ar |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
1400 5, 22 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Ar |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
Wnc |
Renc Г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
dЭ Г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Re ун |
|
|
|
|
|
Ar |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 0.61 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Ar |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Скорость уноса |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Wун |
|
|
Reун Г |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Г dЭ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Re WФ dЭ Г / Г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Порозность кипящего слоя рассчитывается по критериальному уравнению |
|
||||||||||||||||||||
(18Re 0.36Re2 |
)0.21 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
Ar |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Из уравнения Pсл H (1 )( Т Г ) g Ho (1 o )( Т |
Г ) g устанавливается |
||||||||||||||||||||
зависимость между высотами кипящего и неподвижного слоев. |
|
||||||||||||||||||||
H H |
|
|
1 o |
|
|
|
|
|
|
|
1 H |
|
|
|
1 o |
|
|
||||
o |
1 |
следовательно |
o |
H |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Схема установки.
материал
6
1
Н
5 7
8 2 3 4 1- аппарат, 2- газораспределительная решетка, 3- линейка, 4- дифманометр, 5- ротаметр, 6- загрузочный бункер, 7- штуцер для выгрузки материала, 8- кран.
Таблица опытных данных.
№ |
|
Число делений |
|
Расход воздуха м3/с |
Показания |
Высота слоя |
|
|
ротаметра |
|
|
манометра мм. рт. |
|
|
|
|
|
|
ст. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
5 |
0,002 |
0,002 |
0,11 |
|
2 |
|
10 |
0,0027 |
0,003 |
0,111 |
|
3 |
|
15 |
0,0032 |
0,004 |
0,111 |
|
4 |
|
20 |
0,0038 |
0,005 |
0,112 |
|
5 |
|
25 |
0,0047 |
0,006 |
0,113 |
|
6 |
|
30 |
0,0051 |
0,015 |
0,12 |
|
7 |
|
35 |
0,0058 |
0,017 |
0,13 |
|
8 |
|
40 |
0,0064 |
0,018 |
0,14 |
|
9 |
|
45 |
0,007 |
0,02 |
0,15 |
|
10 |
|
50 |
0,0077 |
0,023 |
0,16 |
|
10 |
|
50 |
0,0077 |
0,023 |
0,16 |
|
9 |
|
45 |
0,007 |
0,021 |
0,145 |
|
8 |
|
40 |
0,0064 |
0,019 |
0,14 |
|
7 |
|
35 |
0,0058 |
0,018 |
0,13 |
|
6 |
|
30 |
0,0051 |
0,015 |
0,121 |
|
5 |
|
25 |
0,0047 |
0,007 |
0,115 |
|
4 |
|
20 |
0,0038 |
0,005 |
0,112 |
|
3 |
|
15 |
0,0032 |
0,004 |
0,111 |
|
2 |
|
10 |
0,0027 |
0,003 |
0,11 |
|
1 |
|
5 |
0,002 |
0,002 |
0,11 |
3. Пример расчета одного из режимов.
Dаппарата=0,092м; Толщина решетки=0,005м; Dотверстия=0,002м; Живое сечение=8,3%;
;
g=9,8
По данным таблицы находим гидравлическое сопротивление слоя зернистого материала
pсл hм ( м г )g
рсл 0,002·(1000-1,0576)·9,8=19,5793Па
Фиктивная скорость газа
Wф VГ 2
0,785 Dап
Wф 0,002/(0,785·0,008464)=0,301013 м/с
Критерий Архимеда характеризует отношение разности сил тяжести и подъемной к подъемной силе.
Ar |
g d 3 |
|
|
|
|
Г |
|
|
|
|
|||
v2 |
|
Г |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
э |
|
|
Т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г |
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
vГ |
Г / Г - Кинематическая вязкость газа, м2/с |
|
|||||||||||
v |
Г |
0,0000172 /1,0576 1,626 10 5 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ar |
9,8 (210 3 )3 |
|
|
1270 1,0576 |
3,6 |
105 |
|||||||
(1,62610 5 )2 |
1,0576 |
Скорость начала псевдоожижения для слоя монодисперсных частиц можно определить по формуле О.М.Тодеса.
Renc |
|
|
|
|
|
|
Ar |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
1400 5, 22 |
|
Ar |
|
|||||||||||||||||||
Renc |
|
|
|
3,6 105 |
78,805 |
|||||||||||||||||
1400 5, 22 |
5 |
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
3,6 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
W Re пс г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
nc |
|
dэ г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
W 78,805 0,0000172 0,524 |
|
|||||||||||||||||||||
nc |
2 10 3 1,0576 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Re ун |
|
|
Ar |
|
|
|
|
|
3,6 105 |
|
|
|
931,552 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
18 0.61 Ar |
|
|
|
|
|
5 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
18 0.61 3,6 10 |
|
||||||||||||||||
Скорость уноса |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
W |
Re ун Г |
|
|
|
931,552 0,000017 2 |
7,575 |
||||||||||||||||
|
|
|
1,05762 10 3 |
|||||||||||||||||||
ун |
|
Г d Э |
|
|
|
|
|
|
Re W |
d |
Э |
|
Г |
/ |
Г |
0,301013 2 10 3 1,0576 / 0,0000172 37,0175 |
|||||||||||||||||||
|
|
Ф |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Порозность кипящего слоя рассчитывается по критериальному уравнению |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
0.21 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
0.21 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
(18Re 0.36Re |
|
) |
( |
18 37,0175 0.36 37,0175 |
) |
0.300464 |
|
|
||||||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
Ar |
|
|
|
|
|
|
|
|
3,6 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Из уравнения P |
H (1 )( |
Т |
|
Г |
) g H |
o |
(1 |
o |
)( |
Т |
|
Г |
) g |
|||||||||||||
|
|
|
|
сл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
устанавливается зависимость между высотами кипящего и неподвижного слоев.
H H |
|
|
1 o |
следовательно |
|
1 H |
|
|
1 o |
1 0,11 |
1 0, 4 |
0,4 |
o |
1 |
2 |
o |
|
0,11 |
|||||||
|
|
|
|
|
H |
|
Таблица расчетных данных.
|
Pсл |
W |
Re |
(18Re 0.36Re |
|
)0.21 |
1 Ho |
H |
|
|
|
|
|
2 |
|
1 o |
|
№ |
|
Ф |
|
Ar |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00000 |
0,000000 |
0,000000 |
|
|
|
0,400000 |
|
1 |
19,57927 |
0,301013 |
37,017550 |
0,300464 |
|
|
0,400000 |
|
2 |
29,36891 |
0,406367 |
49,973693 |
0,329474 |
|
|
0,405405 |
|
3 |
39,15854 |
0,481620 |
59,228080 |
0,347848 |
|
|
0,405405 |
|
4 |
48,94818 |
0,571924 |
70,333346 |
0,368039 |
|
|
0,410714 |
|
5 |
58,73781 |
0,707380 |
86,991243 |
0,395461 |
|
|
0,415929 |
|
6 |
146,84453 |
0,767582 |
94,394753 |
0,406774 |
|
|
0,450000 |
|
7 |
166,42380 |
0,872937 |
107,350896 |
0,425521 |
|
|
0,492308 |
|
8 |
176,21344 |
0,963240 |
118,456161 |
0,440675 |
|
|
0,528571 |
|
9 |
195,79271 |
1,053544 |
129,561426 |
0,455107 |
|
|
0,560000 |
|
10 |
225,16162 |
1,158899 |
142,517569 |
0,471151 |
|
|
0,587500 |
|
10 |
225,16162 |
1,158899 |
142,517569 |
0,471151 |
|
|
0,587500 |
|
9 |
205,58235 |
1,053544 |
129,561426 |
0,455107 |
|
|
0,544828 |
|
8 |
186,00307 |
0,963240 |
118,456161 |
0,440675 |
|
|
0,528571 |
|
7 |
176,21344 |
0,872937 |
107,350896 |
0,425521 |
|
|
0,492308 |
|
6 |
146,84453 |
0,767582 |
94,394753 |
0,406774 |
|
|
0,454545 |
|
5 |
68,52745 |
0,707380 |
86,991243 |
0,395461 |
|
|
0,426087 |
|
4 |
48,94818 |
0,571924 |
70,333346 |
0,368039 |
|
|
0,410714 |
|
3 |
39,15854 |
0,481620 |
59,228080 |
0,347848 |
|
|
0,405405 |
|
2 |
29,36891 |
0,406367 |
49,973693 |
0,329474 |
|
|
0,400000 |
|
1 |
19,57927 |
0,301013 |
37,017550 |
0,300464 |
|
|
0,400000 |
|
|
0,00000 |
0,000000 |
0,000000 |
0,000000 |
|
|
0,400000 |
График зависимости Р от WФ .
Р
WФ
График зависимостей 1 и 2 .
WФ
Вывод: в ходе проделанной работы ознакомились с процессом псевдоожижения зернистых материалов, экспериментально определили основные параметры кипящего слоя, такие как:
гидравлическое сопротивление слоя зернистого материала р1сл 19,5793Па, с плотностью воздуха равной 1,0576 кг/,
фиктивную скорость газа W1ф 0,301013 м/с, с диаметром аппарата Dаппарата=0,092м;
Скорость начала псевдоожижения для слоя монодисперсных частиц Wnc 0,767 мс
С критерием
Renc 78,805
И скорость уноса
W |
|
7,575 |
м |
|
|
|
|
|
ун |
с |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
С критерием |
|
|
|
|
|
|
||
Re ун 931,552 |
|
|
|
|
|
|
||
Была найдена опытная порозность псевдоожиженного слоя 2 |
0,4 |
и |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
расчетная порозность псевдоожиженного слоя 1 0.300464 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
1 |
и 2 от WФ . |
|
|
По найденным значениям была построена графическая зависимость |
|
|
|
|