Lab._rab._Issled._gidravl._psevdoozh._sloya

лах одной секции неравномерно;

–частицы в псевдоожиженном слое интенсивно истираются;

–пыль, образующаяся при истирании частиц, уносится, и рабочая скорость ожижающего агента ограничивается скоростью уноса твердых частиц из слоя. Это вызывает необходимость в пылеулавливающих устройствах;

–при псевдоожижении частиц диэлектрических материалов возможно возникновение зарядов статического электричества, что

приводит к взрывоопасности установки.

Перечисленные недостатки метода псевдоожижения не являются определяющими и могут быть частично или полностью устранены [1].

2. Цель лабораторной работы

Получение зависимости Pсл от скорости фильтрации υ; определение скорости начала псевдоожижения υпс, диаметра частиц d, веса слоя Gсл и

скорости газа υун, при котором начинается унос твердых частиц из аппарата.

3. Описание экспериментальной установки

Установка состоит из трех стеклянных колонок 1–3, смонтированных на раме (рисунок 4).

Рис. 4. Схема лабораторной установки

В нижней части каждой колонки имеется сетка 4, на которой находится слой частиц различной плотности и зернистости. Это могут быть ча-

11

стицы сухого песка, полимерная крошка, частицы активированного угля, древесные опилки и т. д. Воздух, подаваемый воздуходувкой 5, проходит через ротаметр 6 и поступает под слой твердых частиц в колонку, в которой проводится опыт по псевдоожижению.

Гидравлическое сопротивление псевдоожиженного слоя в каждой колонке измеряют U-образным дифференциальным манометром 7. Расход воздуха, проходящий через колонку, определяют по показаниям ротаметра 6 и градуировочному графику.

4. Методика проведения лабораторной работы

Включают в сеть воздуходувку 5 (рис. 4). Начальный расход воздуха устанавливают таким, чтобы поплавок ротаметра 6 находился на уровне 2–3 делений. Затем увеличивают расход воздуха через 2 деления шкалы ротаметра в диапазоне делений до 20, через 3 деления – в диапазоне от 20 до 40 делений и через 5 делений – в диапазоне делений выше 40. Для каждого из этих расходов измеряют по манометру 7 перепад давления в мм вод. ст. Результаты измерений записывают в отчетную таблицу. Количество измерений определяется максимальным расходом воздуха, при котором U-образная трубка манометра работает на всю шкалу.

В отчетную таблицу заносятся показания ротаметра в делениях шкалы. Расход воздуха G в м3/с определяется по градуировочному графику.

В четвертую колонку заносятся показания манометра 7 P в мм вод. cт., который измеряет перепад давления в слое частиц и сетке, то есть:

P = Pc + Pсл .

Гидравлическое сопротивление сетки определяется по градуировочному графику в зависимости от числа делений шкалы ротаметра.

Гидравлическое сопротивление слоя частиц определяется как:

Рсл = Р − Рс . Скорость фильтрования υ определяется как:

υ = G .

S

где S – площадь сечения колонки, м2; G – расход воздуха, м3/с.

5 Обработка экспериментальных данных и оформление отчета

1. По данным таблицы 1 строят для каждого слоя частиц график зависимости Рсл от скорости фильтрации υ. По этому графику определяют ско-

рость начала псевдоожижения υпс. Затем вычисляют критерий Лященко (10) для скорости начала псевдоожижения и по графику Lу = f (Ar,ε ) (рис. 5) на-

ходят при ε = 0,40 соответствующее значение критерия Архимеда.

12

2.Из выражения для критерия Архимеда (11) находят диаметр частиц.

3.По графику на рис. 5 находят при ε =1 предельное значение критерия Lу , при котором начинается унос частиц из слоя. По этому предель-

ному значению критерия Lу из выражения (10) определяют скорость уно-

са частиц υун.

Значения физических констант воздуха, необходимые для выполнения расчетов, брать из справочной литературы при температуре воздуха в лаборатории и атмосферном давлении.

Рис. 5. Зависимость критерия Lу от критерия Ar при различных значениях ε

13

6.Контрольные вопросы

1.Что понимается в гидродинамике под термином «псевдоожиженный слой»?

2.Каковы преимущества и недостатки применения псевдоожиженного слоя?

3.Какие критические скорости существуют при псевдоожижении?

4.Изобразите и поясните график зависимости гидравлического сопротивления слоя от скорости фильтрации.

5.Чем объясняется постоянство величины гидравлического сопротивления для псевдоожиженного слоя?

6.Какие состояния зернистого слоя могут быть?

7.Какова структура псевдоожиженного слоя. Какие режимы псевдоожижения существуют?

8.Что понимается под числом псевдоожижения? Что оно характеризует?

9.Что называется пористостью зернистого слоя?

10.Как изменяется пористость зернистого слоя в процессе псевдоожижения?

11.Каков принцип работы лабораторной установки?

14

Список рекомендуемой литературы

1.Дытнерский Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. Изд. 3-е. В 2-х кН.: Ч. 1. Теоретические основы процессов химической технологии. Гидромехаиические и тепловые процессы и аппараты. М. : Химия, 2002. – 400 с.

2.Павлов К. Ф., Романков П. Г., Носков А. А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учебное пособие для вузов под ред. чл.-корр. АН России П. Г. Романкова. – 12-е изд., стереотипное. Перепечатка с издания 1987 г. М.: ООО ТИД «Альянс», 2005. – 576 с.

3.Учебное пособие по лабораторному курсу «Процессы и аппараты химических производств» / Н. В. Тябин [и др.]; под ред. Н. В. Тябина; ВПИ. – Волгоград, 1973. – 265 с.

15

У чебн ое из дани е С ост авит ели:

Вячеслав Александрович Балашов Александр Борисович Голованчиков Михаил Евгеньевич Кисиль Светлана Борисовна Воротнева

ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРАВЛИКИ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ

Методические указания к лабораторной работе

Темплан 2012 г. (учебно-методическая литература). Поз. № 131. Подписано в печать 10.07.2012 г. Формат 60×84 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура Times. Печать офсетная. Усл. печ. л. 0,93.

Тираж 10 экз. Заказ .

Волгоградский государственный технический университет. 400005, г. Волгоград, пр. Ленина, 28, корп. 1.

Отпечатано в типографии ИУНЛ ВолгГТУ 400005, г. Волгоград, пр. Ленина, 28, корп. 7.

16