Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Прогнозирование реологических характеристик модельных топлив. Лабораторный практикум
.pdf
Рис. 1.3. Лопастной планетарный смеситель ЛПС-1400:
1 – электродвигатель; 2 - направляющая смесительного барабана; 3 - пульт управления;
4 – основание; 5 - смесительная камера цилиндрической формы; 6 - лопасти мешалки;
7 – крышка смесителя; 8 – редуктор
Основные технические данные и характеристики приведены в
табл. 1.1.
Технические характеристики
лопастного планетарного смесителя ЛПС-1400
Таблица 1.1
№
Габаритные размеры, не более
Наименование показателей Значение
1
длина×ширина×высота, мм
2 Объем смесительной камеры
номинальный
рабочий, см3, не более
500×320×800
1400
900
3 Рабочее давление в смесительной камере, МПа атмосферное, вакуум
4 Привод основной электродвигатель
тип
мощность, кВт
частота вращения, мин-1
5А80МА4
1
(2…1410)
5 Среда в рубашке вода
6 Масса, кг 60
71
В смеситель небольшими порциями загружают требуемое количество смешанной вручную топливной массы, тщательно очищают
прокладку и люк от ее остатков и устанавливают крышку. После этого на 5 мин включают двигатель смесителя и проверяют правильность распределения по смесителю массы, которая должная полностью захватываться лопастями мешалок.
Далее включают вакуум-насос и включают двигатель мешалки.
Смешение массы производят в течение 1 часа. После смешения массы
смеситель и вакуум-насос выключают. Для разгрузки смесителя корпус его отсоединяют от несущей крышки и массу выгружают латунными или алюминиевыми лопатками в приемный лоток.
Обработка результатов эксперимента
Провести визуальный осмотр полученного модельного топлива.
Сделать вывод.
Задание
Приготовить модельное топливо заданного состава (табл. 1.2).
Исходные данные
№ вар Состав модельных топлив № вар Состав модельных топлив
1
2 14
3 15
4
5 17
6 18
7
8
Бутилкаучук – 60 %
Алюминиевая пудра – 7 %
Хлорид калия – 33 %
Бутилкаучук – 55 %
Алюминиевая пудра – 7 %
Хлорид калия – 38 %
Бутилкаучук – 50 %
Алюминиевая пудра – 7 %
13
16
19
Эпоксидная смола – 60 %
Алюминиевая пудра – 7 %
Хлорид калия – 33 %
Эпоксидная смола – 55 %
Алюминиевая пудра – 7 %
Хлорид калия – 38 %
Эпоксидная смола – 50 %
9
Хлорид калия – 43 %
Алюминиевая пудра – 7 %
10
Бутилкаучук – 45 %
20
Хлорид калия – 43 %
11
Алюминиевая пудра – 7 %
Таблица 1.2
12
Хлорид калия – 48 %
72
Содержание отчета по лабораторной работе
Отчет по лабораторной работе должен включать следующие
пункты.
1. Цель работы.
2. Приборы и материалы.
3. Описание лабораторной установки.
4. Последовательность выполнения работы.
5. Результаты работы.
6. Вывод.
Лабораторные работы выполняются индивидуально. Отчет
оформляется в тетради или на листах формата А4.
Контрольные вопросы
1. Назовите основные компоненты смесевого твердого ракетного топлива и
их назначение в топливной массе.
2. Чем модельное топливо отличается от реального топлива? Приведите
пример состава модельного топлива.
3. Опишите процесс получения модельного топлива. В чем заключается
отличие от процесса получения реального топлива?
4. Какое оборудование используется для приготовления реального и мо-
дельного топлива?
5. Какие факторы или параметры при получении модельного топлива вли-
яют на получение однородного состава?
Лабораторная работа № 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ МОДЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ
НА ВИСКОЗИМЕТРЕ ГЕППЛЕРА
Цель работы – определить вязкость модельных топлив.
Приборы и материалы: вискозиметр Гепплера, гири от 0,5 до
3 кг, сушильный шкаф, химическая посуда, вакуум-насос, секундомер, измерительный сосуд, шаровой стержень. В качестве материала
для определения вязкости используются модельные топлива состава:
бутилкаучук – хлорид калия – алюминиевая пудра и эпоксидная смола – хлорид калия – алюминиевая пудра.
73
Последовательность выполнения работ
S
V
G
V
S
T
K
1. Подготовить рабочее место для проведения эксперимента.
2. Подготовить модельное топливо: вакуумировать в вакуум-
шкафе при температуре 100–120 °С до исчезновения пузырьков.
3. Наполнить корпус измерительного сосуда таким образом, что-
бы шар находился в верхней части корпуса и был со всех сторон
окружен испытуемым материалом.
4. Поместить измерительный сосуд в вискозиметр Гепплера. Ис-
пытания проводить при комнатной температуре.
5. Повесить на плечо консистометра груз (вес груза подобрать
экспериментальным путем).
6. Засечь время и отпустить плечо консистометра.
7. После прохождения измерительного стержня с шаром
расстояния в 10 мм секундомер остановить и записать показания
секундомера.
8. Число измерений для каждого шарового стержня должно быть
не менее 3.
Обработка результатов эксперимента
Результаты эксперимента занести в табл. 2.1.
Результаты эксперимента
№
Путь,
см
Нагрузка,
кг
Диаметр шарового
стержня, мм
эксперимента, с
Таблица 2.1
Время
Рассчитать динамическую вязкость модельных топлив по формуле
G
η
K
Gt
001,0001,0 ==
K
, (2.1)
где η – динамическая вязкость в Па·с при данной температуре;
– нагрузка, г;
– скорость потока, см/с;
– пройденный путь, см;
– время прохождения, с;
– постоянная аппарата, Па·с·(см/г·с).
Размеры шаровых стержней указаны в табл.
74
2.2.
Размеры шаровых стержней
Таблица 2.2
Шаровой
стержень
Диаметр
шара, мм
Поверхность
разреза, см
2
Постоянная К,
П·(см/г·с)
Диапазон вязко-
сти, пуазы
Ι (нормальн.) 16 2 100 4·103…17·108
ΙΙ (маленьк.) 12,7 1,27 570 2,2·104…1010
Задание
Определить вязкость модельных топлив заданного состава
(табл. 2.3), используя шаровые стержни разного диаметра. Построить
график зависимости количество сыпучего компонента – вязкость.
Сделать вывод.
Таблица 2.3
Исходные данные
№ вар Диаметр шарового стержня, мм Состав модельных топлив
1 12,7 Бутилкаучук – 60 %
2 16
Алюминиевая пудра – 7 %
3 19
Хлорид калия – 33 %
4 12,7 Бутилкаучук – 55 %
5 16
6 19
Алюминиевая пудра – 7 %
Хлорид калия – 38 %
7 12,7 Бутилкаучук – 50 %
8 16
9 19
Алюминиевая пудра – 7 %
Хлорид калия – 43 %
10 12,7 Бутилкаучук – 45 %
11 16
12 19
Алюминиевая пудра – 7 %
Хлорид калия – 48 %
13 12,7 Эпоксидная смола – 60 %
14 16
15 19
Алюминиевая пудра – 7 %
Хлорид калия – 33 %
16 12,7 Эпоксидная смола – 55 %
17 16
18 19
Алюминиевая пудра – 7 %
Хлорид калия – 38 %
19 12,7 Эпоксидная смола – 50 %
20 16
Алюминиевая пудра – 7 %
Хлорид калия – 43 %
75
Содержание отчета по лабораторной работе
Отчет по лабораторной работе должен включать следующие
пункты.
1. Цель работы.
2. Приборы и материалы.
3. Описание лабораторной установки.
4. Последовательность выполнения работы.
5. Результаты работы.
6. Вывод.
Лабораторные работы выполняются индивидуально. Отчет
оформляется в тетради или на листах формата А4.
Контрольные вопросы
1. Что такое вязкость? Каков физический смысл вязкости?
2. Ротационные и капиллярные вискозиметры. От чего зависит выбор при-
бора для измерения вязкости топлив?
3. Назначение и принцип работы вискозиметра Гепплера при определении
вязкости.
4. Какие параметры оказывают влияние на вязкость модельных топлив и
почему?
5. Как изменяется вязкость с изменением диаметра шарового стержня при
определении вязкости на вискозиметре Гепплера? Объясните происходящие
Лабораторная работа № 3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ МОДЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ
НА ВИСКОЗИМЕТРЕ BROOKFIELD НВDV-II+PRO
Цель работы – определить вязкость модельных топлив.
Приборы и материалы: сушильный шкаф, вакуум-насос, химиче-
ская посуда, вискозиметр Brookfield НВDV-II+Pro, электронные весы,
набор шпинделей, термоячейка, сита. В качестве материала для определения вязкости используются модельные топлива состава: бутилкаучук – хлорид калия – алюминиевая пудра и эпоксидная смола – хлорид калия – алюминиевая пудра.
76
1. Подготовить рабочее место для проведения эксперимента.
2. Подготовить модельное топливо: вакуумировать в вакуум-
шкафе при температуре 100–120 °С до исчезновения пузырьков.
3. Перед проведением измерений необходимо провести настрой-
ку вискозиметра. Для начала необходимо установить «нуль» прибора:
поставьте выключатель питания, расположенный на задней панели, в
положение «включено». Ждите, не нажимая никаких кнопок, и через
некоторое время на дисплее будет выведено сообщение о необходимости удаления шпинделя с последующим нажатием любой кнопки.
Снимите измерительный шпиндель и нажмите на любую кнопку, при
этом запустится процедура автоматической установки нуля прибора.
По истечении приблизительно 15 с на дисплее будет выведено сообщение о необходимости установки шпинделя с последующим нажатием на любую кнопку. Установите измерительный шпиндель и
нажмите любую кнопку – на дисплее появится «стандартный информационный экран вискозиметра» [52].
4. Выберите шпиндель. Правильно выбирать такие шпиндели и
скорости вращении, при которых отсчет момента лежит в диапазоне
от 10 до 100 %.
При работе с вязкими веществами выбирайте маленькие шпиндели и/или низкие скорости вращения. Если выбранный шпиндель/скорость вращения приводит к перегрузке, уменьшите скорость
или выберите меньший шпиндель.
В ходе выбора может обнаружиться, что существует несколько различных комбинаций шпиндель/скорость вращения, которые отвечают
требованию попадания в диапазон отсчетов момента 10–100 %. В этом
случае может быть использована любая из приемлемых комбинаций.
5. Наполнить корпус измерительного сосуда таким образом, чтобы шпиндель находился в верхней части корпуса и был со всех сторон окружен испытуемым материалом. Подсоедините шпиндель к
нижнему валу вискозиметра: слегка поднимите вал и, крепко удерживая вал одной рукой, другой рукой наверните на него шпиндель (левая резьба!). Избегайте приложения боковых усилий к валу вискози-
77
метра. Проверьте уровень погружения шпинделя и горизонтальной
установки вискозиметра.
6. Перед измерением выдержите измерительный сосуд с погруженным в жидкость шпинделем при заданной температуре не менее
30 мин.
7. Включите двигатель вискозиметра нажатием кнопки MOTOR
ON/OFF|ESCAPE. Перед снятием показаний шпиндель должен выполнять не менее 5 оборотов.
8. Запишите измеренные значения вязкости, напряжения сдвига,
скорости сдвига и момента кручения.
9. Выключите двигатель вискозиметра нажатием кнопки MOTOR
ON/OFF|ESCAPE.
10. Отсоедините шпиндель от нижнего вала вискозиметра. Извлеките шпиндель из измерительного сосуда и очистите его.
11. Установите выключатель питания, расположенный на задней
панели, в положение «выключено».
12. Число измерений для каждого шпинделя должно быть не
менее 3.
Обработка результатов эксперимента
Данные полученные в ходе эксперимента занесите в табл. 3.1.
Результаты эксперимента
Скорость
№ шпин-
№
деля
вращения
ротора,
об/мин
Вязкость,
Па·
Скорость
Напряжение
сдвига, 1
сдвига, Н/м
с
Таблица 3.1
Момент
2
кручения, %
Постройте графики зависимости вязкость – скорость сдвига, вяз-
кость – напряжение сдвига и вязкость – скорость вращения ротора.
Задание
Путем подбора (момент кручения должен быть в диапазоне
10–100 %) выбрать скорость вращения ротора из следующего ряда:
78
0,3; 0,5; 0,6; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 10,0; 12,0; 20,0; 30,0;
50,0; 60,0; 100,0. Для модельных топлив, приведенных в табл. 3.2,
определить вязкость. Для выбранной скорости вращения ротора провести 3 измерения. Построить графики зависимости вязкость – скорость сдвига, вязкость – напряжение сдвига и вязкость – скорость
вращения ротора. Сделать вывод.
Исходные данные
№ вар № шпинделя Состав модельных топлив
1 27
2 28
3 29
4 27
5 28
6 29
7 27
8 28
9 29
10 27
11 28
Бутилкаучук – 60 %
Алюминиевая пудра – 7 %
Хлорид калия – 33 %
Бутилкаучук – 55 %
Алюминиевая пудра – 7 %
Хлорид калия – 38 %
Бутилкаучук – 50 %
Алюминиевая пудра – 7 %
Хлорид калия – 43 %
Бутилкаучук – 45 %
Алюминиевая пудра – 7 %
Таблица 3.2
12 29
13 27
14 28
15 29
16 27
17 28
18 29
19 27
Хлорид калия – 48 %
Эпоксидная смола – 60 %
Алюминиевая пудра – 7 %
Хлорид калия – 33 %
Эпоксидная смола – 55 %
Алюминиевая пудра – 7 %
Хлорид калия – 38 %
Эпоксидная смола – 50 %
Алюминиевая пудра – 7 %
20 28
Хлорид калия – 43 %
Содержание отчета по лабораторной работе
Отчет по лабораторной работе должен включать следующие
пункты.
1. Цель работы.
2. Приборы и материалы.
79
3. Описание лабораторной установки.
4. Последовательность выполнения работы.
5. Результаты работы.
6. Вывод.
Лабораторные работы выполняются индивидуально. Отчет
оформляется в тетради или на листах формата А4.
Контрольные вопросы
1. Как классифицируют жидкости по вязкости? К какому виду жидкостей
относятся модельные топлива? Какие существуют виды неньютоновских жидкостей? Дать определение каждому понятию.
2. Назначения вискозиметра Brookfield DV-II+Pro. Принцип действия.
3. Какую вязкость измеряют на вискозиметре Brookfield DV-II+Pro? Каков
физический смысл этой вязкости?
4. Изменяется ли вязкость модельного топлива при использовании шпинделей разных номеров? Если изменяется – объясните почему.
5. Как изменяется вязкость модельных топлив с изменением сыпучего
компонента? Объясните происходящие изменения.
Лабораторная работа № 4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ТЕКУЧЕСТИ ТОПЛИВА
НА ВИСКОЗИМЕТРЕ ГЕППЛЕРА
Цель работы – определить показатель текучести модельного
топлива.
Приборы и материалы: сушильный шкаф, вакуум-шкаф, химическая посуда, вискозиметр Гепплера, гири от 0,5 до 3 кг, секундомер,
измерительный сосуд, шаровой стержень. В качестве материала для
определения вязкости используются модельные топлива состава: бутилкаучук – хлорид калия – алюминиевая пудра и эпоксидная смола –
хлорид калия – алюминиевая пудра.
Последовательность выполнения работ
1. Подготовить рабочее место для проведения эксперимента.
2. Подготовить модельное топливо: вакуумировать в вакуум-
шкафе при температуре 100–120 °С до исчезновения пузырьков.
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]