ПАХТ 2 семестр ЛР16

Цель работы:

1) визуальное изучение гидродинамических режимов работы насадочной колонны и их характерных особенностей;

2) опытное определение гидравлических сопротивлений сухой и орошаемой насадок;

3) расчет скорости воздуха в точке инверсии фаз;

4) расчет гидравлического сопротивления сухой и орошаемой насадок;

5) сопоставление расчетных и опытных гидравлических сопротивлений для значения плотности орошения, заданного преподавателем;

6) расчет фактора гидродинамического состояния двухфазной системы f, сопоставление его с опытным значением.

Описание установки

Установка (рис. 4) состоит из модели насадочного аппарата I, ротаметра 2 для измерения расхода воды и ротаметра 3 для измерения расхода воздуха, вентиля 9 для регулирования расхода воды, U-образного манометра 4 для измерения перепада давления в слое насадки, вентилятора 5 с однофазным электродвигателем М, лабораторного автотрансформатора 6 для регулирования частоты вращения ротора электродвигателя с целью изменения расхода воздуха в колонне. Привод вентилятора включается тумблером 7. О наличии электропитания на приводе сигнализирует контрольная лампочка 8.

Модель аппарата 0100 мм выполнена из органического стекла. В качестве насадки использованы керамические кольца Рашига 15x15x2, засыпанные навалом высотой слоя 0.3 м.

Основные характеристики насадки: свободный объем V_CB = 0.54 м³/м³; удельная поверхность а = 330 м²/м³; эквивалентный диаметр d₃ = 0.00655 м.

Схема установки

1 - насадочная колонна

2, 3 - ротаметры

4 - U-образный дифманометр

5 - вентилятор 6-ЛАТР

7 - тумблер

8 - контрольная лампа

9 - вентиль

М – электродвигатель

Таблица №1

№	Воздух						Вода				Сопротивление, Па
	Показания ротаметра3	, м3/с	, кг/с	, м/с	Reг	Показания ротаметра2		, м3/с	, кг/с	сухой насадки				Орошаемой насадки
1	13	1,1	1,375	0,14		20		2,4	0,024	40		14,66	50		22
2	25	1,7	2,125	0,22						50		23,76	70		40
3	37	2,3	2,875	0,29						70		43,76	90		84
4	47	2,8	3,5	0,36						80		64,89	130		148
5	57	3,2	4	0,4						90		78,53	240		197
6	64	3,6	4,5	0,46						100		100,95	300		303
7	70	4	5	0,5						120		117,56	380		526
8	81	4,5	5,625	0,57						170		148,63	700		641

Обработка опытных данных

1. 

2. 

3. 

S = πd²/4 = 3.14 × 0.1²/4 = 0.00785 м/с

4. 

1.= 7,62×0,3×1,25×0,14²/0,00655×2×0,54²=14,66 Па

2. =5,64×0,3×1,25×0,22²/0,00655×2×0,54²=23,76 Па

3. =5,3×0,3×1,25×0,29²/0,00655×2×0,54²=43,76 Па

4. =5,1×0,3×1,25×0,36²/0,00655×2×0,54²=64,89 Па

5. =5×0,3×1,25×0,4²/0,00655×2×0,54²=78,53 Па

6. =4,86×0,3×1,25×0,46²/0,00655×2×0,54²=100,95 Па

7. =4,79×0,3×1,25×0,5²/0,00655×2×0,54²=117,56 Па

8. =4,66×0,3×1,25×0,57²/0,00655×2×0,54²=148,63 Па

4. гидродинамический фактор f определяем по уравнениям

∆р_ор = ∆р_сух + ∆р_г-ж = ∆р_сух(1 + ∆р_г-ж/∆р_сух) = ∆р_сух(1+ f)

1. f_э= 5/4 ―1 = 0,25

2. f_э= 7/5―1 =0,4

3. f_э= 9/7―1 = 0,29

4. f_э= 13/8 ―1 = 0,625

5. f_э= 24/9 ―1 = 1,67

6. f_э= 30/10 ―1 =2

7. f_э= 38/12 ―1 = 2,17

8. f_э= 70/17 ―1 = 3,11

1. С = ехр(3×0,14/0,5735 – 0,853) – 0,175 = 0.7113

2. С = ехр(3×0,22/0,5735 – 0,853) – 0,175 = 1.1719

3. С = ехр(3×0,29/0,5735 – 0,853) – 0,175 = 1.7675

4. С = ехр(3×0,36/0,5735 – 0,853) – 0,175 = 2.6266

5. С = ехр(3×0,4/0,5735 – 0,853) – 0,175 =3.2785

6. С = ехр(3×0,46/0,5735 – 0,853) – 0,175 =4.552

7. С = ехр(3×0,5/0,5735 – 0,853) – 0,175 =5.652

8. С = ехр(3×0,57/0,5735 – 0,853) – 0,175 =8.2289

1. f_p= 0,7113(0,024/1,375×10^-3)^0.405(1,26/1000)^0,255(1310/16,7)^0,045= 0.5062

2. f_p= 1,1719(0,024/2,125×10^-3)^0.405(1,26/1000)^0,255(1310/16,7)^0,045= 0.6991

3. f_p= 1,7576(0,024/2,875×10^-3)^0.405(1,26/1000)^0,255(1310/16,7)^0,045= 0.9278

4. f_p= 2,6266(0,024/3,5×10^-3)^0.405(1,26/1000)^0,255(1310/16,7)^0,045= 1.2803

5. f_p= 3,2785(0,024/4×10^-3)^0.405(1,26/1000)^0,255(1310/16,7)^0,045= 1.5139

6. f_p= 4,552(0,024/4,5×10^-3)^0.405(1,26/1000)^0,255(1310/16,7)^0,045= 2.0041

7. f_p= 8,2289(0,024/5×10^-3)^0.405(1,26/1000)^0,255(1310/16,7)^0,045= 3.4716

8. f_p= 29,76(0,024/5,625×10^-3)^0.405(1,26/1000)^0,255(1310/16,7)^0,045= 3.3098

5. Гидравлическое сопротивление орошаемой насадки рассчитываем по уравнению:

∆р_ор = ∆р_сух + ∆р_г-ж = ∆р_сух(1 + ∆р_г-ж/∆р_сух) = ∆р_сух(1+ f)

1. ∆р_ор = 14,66 (1 + 0.5062) =22.0809 Па

2. ∆р_ор =23,76 (1 + 0.6991) =40.3706Па

3. ∆р_ор =43,76 (1 + 0.9278) =84.3605Па

4. ∆р_ор =64,89 (1 + 1.2803) =147.9687Па

5. ∆р_ор =78,53 (1 + 1.5139) =197.4166Па

6. ∆р_ор =100,95 (1 + 2.0041) =303.2639Па

7. ∆р_ор =117,56 (1 + 3.4716) =525.6813Па

8. ∆р_ор =148,63 (1 + 3.3098) =640.5656Па

1.6021	1.699	-0.8539
1.699	1.8451	-0.6576
1.8451	1.9542	-0.5376
1.9031	2.1139	-0.4437
1.9542	2.3802	-0.3979
2	2.4771	-0.3372
2.0792	2.5798	-0.301
2.2304	2.8451	-0.2441

Вывод: визуально изучили гидродинамические режимы работы насадочной колонны. Определили гидравлическое сопротивление сухой и орошаемой насадок опытным и расчетным способами.

9