Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технология материалов. Лабораторный практикум. Учебное пособие
.pdf
трубы зернистый материал отделяется от газа в сепарирующем
устройстве, а газ после обеспыливания выбрасывается из системы.
Рис. 5.5. Схемы пневмотранспорта:
а — вертикальный пневмотранспорт; б — горизонтальный
пневмотранспорт; 1 — поток умеренной концентрации; 2 — транспорт
«дюнами»; 3 — поток на разгонном и стабилизированном участках
Таким образом, пневмотранспортный трубопровод состоит из двух
участков. В первом из них длиной lp, где происходит разгон твердых
частиц до постоянной скорости
зернистого материала уменьшается снизу вверх. На втором
(стабилизированном) участке длиной lc скорость и концентрация
зернистого материала в потоке постоянны.
Потоки газа и жидкости используются в ряде производств
строительных материалов для перемещения зернистых материалов с
целью их транспортировки на различные расстояния, а также для
осуществления физических и химических процессов между общими
фазами. Перемещение зернистых материалов газовым потоком
называется пневмотранспортом, а перемещение жидкостным потоком
- гидротранспортом. При производстве портландцемента по сухому
способу для транспортировки сырьевой смеси используют пневмотранспорт, а по мокрому способу (перемещение шлама) гидротранспорт, в керамической промышленности - для перемещения
пластических масс посредством гидротранспорта и т.д.
Отметим, что в качестве величины, характеризующей расход газа,
использована фиктивная скорость v0 , равная объему газа ΔV,
прошедшему через слой, отнесенного к площади S поперечного
сечения слоя и времени Δτ :
(разгонный участок), концентрация
51
)/(
0
SVv
c
mc
V
VV
V
V
75.4
75.4
0
6.018
Re
Ar
Ar
md0
0
Re
2
3
)(
gd
Ar
mm
(5.1)
Важнейшей характеристикой слоя сыпучего материала является
порозность ε - объемная доля пустот в слое:
, (5.2)
где
- общий объем, занимаемый слоем;
с
- объем, занимаемый
m
частицами твердой фазы.
Для неподвижного слоя шарообразных частиц порозность
составляет приблизительно ε ≈ 0,4, независимо от диаметра этих
частиц. Порозностьпсевдосжиженного слоя увеличивается с
повышением расхода газа. Когда объем слоя становится намного больше, чем объем твердой фазы, порозность стремится к единице.
Отношение vnc/vунназывается числом псевдоожижения,
характеризующим интенсивность перемешивания частиц в кипящем слое.
Основные параметры кипящего слоя могут быть вычислены по
полуэмпирическому уравнению:
. (5.3)
Здесь Re - число Рейнольдса, определяемое по фиктивной скорости,
диаметру частиц dm, плотности ρ и коэффициенту динамической вязкости
газа μ
, (5.4)
где Ar— число Архимеда, равное
, (5.5)
где р- плотность частиц твердой фазы; g - ускорение свободного
падения (g= 9,81 м/с2).
52
С целью обобщения опытные данные, полученные для разных систем,
g
v
Ar
Rе
Ly
m
)(
23
0
3
представляют в виде зависимости между безразмерными числами подобия
ЛященкоLy и Архимеда Ar
. (5.6)
Зависимость Ly = f(Ar) при разных значениях порозности слоя е
представлена в логарифмических координатах на рис. 5.6 . Благодаря тому
что число Лященко не содержит величины диаметра частиц, а число
Архимеда - скорости газа, графики на рис. 5.6 позволяют найти любую из
трех величин (d
или ε), если известны две из них dm, v0.
m,v0
Описание установки
Установка, схема которой изображена на рис. 5.7, состоит из
прозрачного вертикального цилиндрического корпуса 1, имеющего
внутренний диаметр 120 мм, и слоя сыпучего материала 2, лежащего
на распределительной решетке 3.Верхняя сетка 4, помещенная в
корпус 1, служит для предотвращения уноса материала при большом
расходе воздуха.
Воздух подается вентилятором 5 по воздухопроводу 6. Для
измерения объемного расхода воздуха предусмотрен газовый счетчик
7 и для измерения перепада давления ΔР- дифманометр 8. Для
регулирования расхода воздуха служит лабораторный
автотрансформатор 9, позволяющий изменять напряжение, подаваемое
на электродвигатель вентилятора.
53
Рис. 5.6. Зависимость критерия Ly от критерия Ar и порозности ε слоя
54
Рис. 5.7. Схема установки для изучения гидравлики псевдоожиженного слоя
55
Порядок выполнения работы
№
опыnа
Продолжительность
замера Δτ,с
Показания счетчика в начале и в
конце замера V, м3
Показания
дифманометр
а ΔР, кгс/м2
в
в
ТР
ТP
0
0
293.1
1. Записывают температуру воздуха t
Р
в лаборатории.
б
и барометрическое давление
в
2. Включают вентилятор и при неподвижном слое материала
записывают показания газового счетчика начале опыта и через 60 с, а
так же показания дифманометра.
3. Изменив напряжение на автотрансформаторе и выбрав расход
воздуха, обеспечивающий скорость в неподвижном слое, близкую к
скорости начала псевдоожижения, повторяют измерения.
4. Увеличив напряжение на автотрансформаторе, переводят слой в
псевдоожиженное состояние и повторяют измерения при трех
pacxодах воздуха. При этом на одном из режимов устанавливают
минимальный расход воздуха, при котором сыпучий материал еще
находится в псевдоожиженном состоянии во всем объеме слоя.
5. Результаты измерений заносят в табл. 5.1.
Таблица 5.1
Обработка результатов
1. Рассчитывают плотность воздуха при температуре tв и
давлении Р
:
б
(5.7)
Здесь Р0=760 мм рт. ст., Т
2. По (5.1) находят фиктивную скорость воздуха в каждом опыте.
3. Измеренный перепад давления ΔР выражают в Паскалях,
результаты расчетов заносят в табл. 5.2 и строят графические
зависимости ΔР от фиктивной скорости v0 для неподвижного и
псевдоожиженного слоя.
=273 К.
0
56
Величина
№ опыта
1 2 3 4 5
6
Фиктивная скорость
воздуха v0, м/с
Сопротивление слоя
ΔР, Па
g
v
Ly
m
nc
nc
)(
23
g
v
Ly
m
ун
ун
)(
23
Таблица 5.2
4. По координатам точки пересечения графических зависимостей ΔР
слоя от v0 находят величину скорости начала псевдоожижения vnc и
рассчитывают для нее число Лященко;
. (5.8)
При этом плотность твердой фазы принимают ρm=1200 кг/м
коэффициент динамической вязкости воздуха находят по номограмме (2)
при температуреопыта.
5.По найденному значению Ly
рис. 10 число Архимеда Ar. Рассчитывают диаметр dm частиц сыпучего
материала в слое по формуле (5.5) .
6. По (5.3) вычисляют число Reпспри ε=0,4 и затем по (5.4) скорость
начала псевдоожиженияvnc. Вычисленное значение скорости сравнивают
с найденным из опыта vnc.
7.По найденному числу Архимеда при порозности ε=1,0 находят на
рис.5.6 число Лященко уноса:
8.Рассчитывают скорость начала уноса vун по (5.9) при той же
температуре.
1. Что такое фиктивная, действительная и критическая скорости
2. Назовите силы, действующие на частицу.
газа?
при порозности ε=0,4 находят на
пс
Контрольные вопросы
57
. (5.9)
3
,
3. Что такое пóрозность слоя? В каких пределах изменяется
пóрозность взвешенного слоя?
4. Какой характер имеет зависимость пóрозности слоя от расхода
газа?
5. Объясните методику расчета диаметра частиц и скорости уноса.
6. Гидротранспорт и пневмотранспорт, области их применения.
Лабораторная работа №6
ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОСТИ И СКОРОСТИ
ГАШЕНИЯ ВОЗДУШНОЙ ИЗВЕСТИ
Цель работы: определение активности извести, скорости и
температуры гашения.
Основные понятия
В основу классификации современного широкого блока вяжущих
веществ, как правило, положены условия, в которых они проявляют
свои вяжущие свойства. С этой точки зрения вяжущие можно
разделить на четыре группы: воздушные, гидравлические,
автоклавные, термотвердеющие.
Воздушные вяжущие вещества при затворении водой схватываются,
твердеют и превращаются в камень только на воздухе. Образовавшийся камень длительно сохраняет прочность также только в
воздушной среде. Такие материалы применяют лишь в надземных
сооружениях, не подвергающихся действию воды и в основном для
внутренних помещений. К этой группе относятся строительная
воздушная известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие материалы.
Гидравлические вяжущие вещества (цементы) способны при
затворении водой после предварительного затвердевания на воздухе
продолжать твердеть в воде, сохраняя и наращивая свою прочность. К
ним относятся портландцемент, глиноземистый цемент,
шлакопортландцемент и др.
Автоклавные вяжущие материалы превращаются в камень лишь при
гидротермальной обработке в среде насыщенного водяного пара при
температурах 150...200°С и давлении 0,9-1,3 МПа, т.е. в автоклаве. Это
известково-кремнеземистые вяжущие, на основе которых получают
силикатный кирпич и силикатные бетоны.
Термотвердеющие вяжущие вещества твердеют только при термообработке при температурах выше 20°С, как правило, до 400°С,
например, фосфатные цементы.
58
Строительной известью называют группу минеральных вяжущих
веществ, получаемых в результате измельчения и обжига, ниже
температуры спекания, карбонатных, кальциево-магниевых
(известняка, доломита, мела, магнезита и др.) горных пород. К горным
породам предъявляются требования по ГОСТ 5331 - 0: содержание
СаСОз≥72%, MgCO3≤ 8%, (Si0
+ А12О
2
+ Fe203) ≤ 20%.
э
Известь делится на воздушную и гидравлическую:
- гидравлическая известь при затворении водой схватывается на
воздухе, но твердеет и сохраняет прочность камня не только на
воздухе, но и под водой, применение гидравлической извести в
настоящее время ограничено, поскольку по своим вяжущим свойствам
она значительно уступает портландцементам и рассматриваться не
будет;
- воздушная известь, затворенная водой, схватывается, твердеет и
сохраняет прочность в воздушно-сухих условиях.
По объему производства воздушной извести Российская Федерация
занимает первое место в мире. Доля использования воздушной извести
(в дальнейшем - известь) от ее общего объема производства
следующая:
в строительстве — 25%; для кладочных и штукатурно-отделочных
работ;
в производстве стеновых строительных материалов - 24%; для
производства силикатного кирпича и других изделий автоклавного
твердения;
в металлургии - 24%; для выплавки стали, агломерации и
флюсования руд;
в химической промышленности - 12%; для производства соды,
карбида и др.;
в пищевой промышленности - 10%; для производства сахара;
в других отраслях народного хозяйства.
Известь для строительства и производства стеновых строительных
материалов (в дальнейшем строительная известь) должна отвечать
требованиям ГОСТ 9179-77, в соответствии с которым известь
подразделяется на:
- известь негашеную комовую;
- известь негашеную молотую (кипелку);
- известь гашеную гидратную (пушенку).
В свою очередь из негашеной молотой извести (кипелки) можно
получить известковое тесто и известковое молоко.
59
Для получения известкового теста к 1 кг негашеной молотой извести
добавляют 1,2-1,4 л воды, а для известкового молока - 3 и более литра
воды.
Химическая формула извести СаО (оксид кальция). Для получения
извести (СаО) необходимо куски горной породы () карбоната
кальция размером до 80 мм подвергнуть воздействию высокой
температуры. На практике размеры кусков СаС0
(карбонат кальция)
3
достигают 200 мм.
Полученные в процессе производства известковые вяжущие
материалы характеризуются следующими показателями:
- известь негашеная комовая:
а) плотность куска – 1600 – 2500 кг/м3;
б) плотность насыпная – 800 – 1000 кг/м3;
в) твердость по шкале Мооса- 2-3;
г) пористость – 18 – 45%.
- известь гашеная гидратная (пушенка):
а) плотность насыпная - 400-650 кг/м3;
б) удельная теплоемкость при 0 °С - 1,1 кДж/кг град;
при 400 °С - 1,5 кДж/кг град;
в) теплота гашения - 1160 кДж/кгСаО.
Удельный расход горной породы для производства негашеной
комовой извести составляет:
- известняка - 1,65-1,75 т/т извести;
- мергеля - 1,75-1,90 т/т извести;
- мела - 2,0-2,3 т/т извести.
В целом по РФ удельный выпуск извести составляет:
- негашеной комовой - 90%;
-остальные- 10%.
Сырьем для производства строительной извести служат горные
породы, содержащие, в основной, углекислый кальций - СаС0
(карбонат кальция). Разработку залежей горных пород ведут открытым
способом с помощью взрывных работ. Размеры кусков после взрывов
могут составлять D
=
1300 мм, поэтому после добычи и
mах
транспортировании исходные куски горной породы подвергаются
крупному дроблению. С этой целью используют щековые или
конусные дробилки крупного дробления, которые измельчают
материал до крупности 400 мм.
После механического разделения на виброгрохоте материал,
прошедший через просеивающую поверхность, поступает на среднее, а
затем мелкое дробление, в щековые или конусные дробилки, а не
прошедший - направляется обратно на крупное дробление.
3
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]