Министерство образования Российской Федерации

Казанский государственный технологический университет

Кафедра ПАХТ

Лабораторная работа № 20

Изучение процесса массоотдачи при растворении твердого вещества в аппарате с механическим перемешиванием.

Выполнил:

Студент группы 513142

Пак Е. Р.

Проверила:

Нургалиева А. А.

Казань 2006г.

Изучение процесса массоотдачи при растворении твердого вещества в аппарате с

механическим перемешиванием.

Цель работы: экспериментальное определение коэффициентов мссоотдачи и обобщение их зависимости от интенсивности перемешивания в виде критериального уравнения.

Описание установки.

Лабораторная установка состоит из бочка с перегородками и лопастной мешалкой. Бачок выполнен из органического стекла. Размеры лопастей и перегородок, расположение мешалки в сосуде определены исходя из принятых соотношений размеров для нормализованных аппаратов и составляют:D_Б = 240 мм – диаметр бочка; d_м = 0,66 ∙ D_Б =160 мм – диаметр окружности, ометаемой лопастной мешалкой; в=0,1∙D_Б = 24 мм – ширина лопасти мешалки; h= = 0.3 ∙D_Б= 70 мм – глубина погружения мешалки; Н_Б = 0,8 ∙D_Б= 192 мм – высота бочка; число лопастей – 2. частота вращения мешалки регулируется изменением напряжения, подводимого к коллекторному электродвигателю, и высвечивается на табло.

Температура воды замеряется термометром. Таблетка закрепляется на иголках таблеткодержателя, поэтому она растворяется по всей поверхности равномерно.

Контрольно-измерительные приборы: аналитические весы с набором разновесов; микрометр; термометр с ценой деления 0,1 ⁰С; секундомер.

Порядок выполнения работы

Для выполнения необходимо иметь 4 подготовленных таблеток, примерно одинаковых размеров.

1. Наполнить бачок до уровня Н_Б = D_Б.

2. Взвесить таблетки на аналитических весах с точность до 0,01 г и пронумеровать их.

3. Обмерить таблетки и записать их размеры с точностью ±0,01 мм

4. Включить электродвигатель, установить требуемое число оборотов мешалки. Опыты проводить при числах оборотов мешалки в пределах 60 – 135 об/мин. Скорость мешалки определяется с помощью электронного тахометра 8 или визуально.

5. Закрепить таблетку в таблеткодержателе, опустить ее в бачок с одновременным включением датчика контроля времени и выдержать там 60 секунд. По истечении контрольного отрезка времени, когда свет сигнальной лампы датчика перейдет в режим мигания, вынуть таблетку и осторожно вытереть фильтровальной бумагой.

6. Записать номер таблетки и положить в сушильный шкаф на 20 – 30 минут.

7. Выполнить эти же операции с остальными таблетками при других частотах вращения мешалки, выдерживая таблетки в сосуде в течение установленного времени.

8. Таблетки после высушивания взвесить и записать их массу.

9. Результаты измерений записать в таблицу №1

Таблица результатов измерения таблица №1

№ таблеток	М0, кг	М, кг	DT, м	НТ,, м	t, c	n, об/мин	Т, 0С	Снас, кг/м3	D, м2/с	Примечание
1	0,0026	0,0024	0,01148	0,01258	60	35	22	341	1,594 10-9
2	0,00159	0,00117	0,0129	0,00859	60	83
3	0,0019	0,00135	0,00124	0,00953	60	101
4	0,00277	0,002	0,01395	0,00922	60	123

Обработка опытных данных

Таблица расчетных величин

№ таблеток	n, c-1	F, м2	, м/с	Nu’жоп	Reм	lg Nu’жоп	lg Reм	B*граф	В*ан	mграф	mан	Nu’жрасграф	Nu’жрасан
1	0,58	0.00066	0,000053	2729	11334	3.44	4.05	12,6	10	0.57	0.6	2570	2692
2	1,38	0.00061	0,000044	3436	26968	3.54	4.43					4266	4571
3	1,68	0.00061	0,000034	4447	32830	3.65	4.52					4786	5129
4	2,05	0.00071	0,000053	5357	40061	3.73	4.60					5248	5754

А). вычисление поверхности таблетки

1. F =3.14 0.01148(0.01258 + 0.5 0.01148) = 0.00066 м²

2. F =3.14 0.0129(0.00859 + 0.5 0.0129) = 0.00061 м²

3. F =3.14 0.0124(0.00953 + 0.5 0.0124) = 0.00061 м²

4. F =3.14 0.01395(0.00922 + 0.5 0.01395) = 0.00071 м²

Б) коэффициент массоотдачи

1. _ж = (0,0026 – 0,00294)/ 0,00066 341 60 = 0,000027 м/с

2. _ж = (0,00159 – 0,00117)/ 0,00061 341 60 = 0,000034 м/с

3. _ж = (0,0019 – 0,00135)/ 0,00061 341 60 = 0,000044 м/с

4. _ж = (0,00277 – 0,002)/ 0,00071 341 60 = 0,000053 м/с

В) Критерий Рейнольдса

Re_м = ρd_м²n/μ

1. Re_м = 1000 ∙0.16²∙0.58/1310 ∙10 ^-6= 11334

2. Re_м = 1000 ∙0.16²∙1.38/1310 ∙10 ^-6= 26968

3. Re_м = 1000 ∙0.16²∙1.68/1310 ∙10 ^-6= 32830

4. Re_м = 1000 ∙0.16²∙2.05/1310 ∙10 ^-6= 40061

Г) диффузионный критерий Нуссельта:

Nu’_ж = β_ж ∙d_м / D

1. Nu’_ж =0,000027∙0,16 / 1.583∙10 ^-9 = 2729

2. Nu’_ж =0,000034∙0,16 /1.583∙10 ^-9 = 3436

3. Nu’_ж = 0,000044∙0,16 /1.583∙10 ^-9 = 4447

4. Nu’_ж = 0,000053∙0,16 /1.583∙10 ^-9 = 5357

Д) определение коэффициентов В* и m

Графический метод

№ таблеток	lg Nu’жi	lg Reмi
1	3.44	4.05
2	3.54	4.43
3	3.65	4.52
4	3.73	4.60

Из графика получим, что lgB*= 1,1, В* =12,6

m = 0,57

Аналитический метод

составляем уравнение

lgNu’_ж1 + lgNu’_ж2 = 2lgB* + m( lgRe_м1+ lgRe_м2)

lgNu’_ж3 + lgNu’_ж4 = 2lgB* + m( lgRe_м3+ lgRe_м4)

3,44 + 3,54 = 2 lgB* + m (4.05 + 4.43)

3,65 + 3,73 = 2l gB* + m(4.52 + 4.6)

6.98 = 2 lgB* + 8.48 m

7.38 = 2 lgB* + 9.12m

m=0.6

lgB*= 1

В* =10

Для аналитического метода

lgNu’_ж = lgB* + m_ilgRe_Mi

1.lgNu’_ж1 = 1 + 0,6 ∙4.05 = 3,43 Nu’_ж = 2692

2.lgNu’_ж2 = 1 + 0,6 ∙4.43 = 3,66 Nu’_ж = 4571

3.lgNu’_ж3 = 1 + 0,6 ∙4.52 = 3,71 Nu’_ж = 5129

4.lgNu’_ж4 = 1 + 0,6 ∙4.60 = 3,76 Nu’_ж = 5754

Для графического метода

lgNu’_ж = lgB* + m_ilgRe_Mi

1.lgNu’_ж1 = 1,1 + 0,57 ∙4.05 = 3,41 Nu’_ж = 2570

2.lgNu’_ж2 = 1,1 + 0,57 ∙4.43 = 3,63 Nu’_ж = 4266

3.lgNu’_ж3 = 1,1 + 0,57 ∙4.52 = 3,68 Nu’_ж = 4786

4.lgNu’_ж4 = 1,1 + 0,57 ∙4.60 = 3,72 Nu’_ж = 5248

Вывод: провели опыт и экспериментально определили коэффициент массотдачи. Разными способами определили критерий Нуссельта.