5127
.pdf
10
2. Расчет порозности произвести по формуле (1). Результаты расчетов занести в табл. 7.
3. Определить расход воздуха VВ по тарировочной кривой (рис. 3) в каждом из замеров.
4. Рассчитать фиктивные скорости воздуха wо по формуле (4).
5. При проведении опыта определялось P – сопротивление слоя вместе с перегородкой. Необходимо определить сопротивление
слоя PЭ без перегородки в каждом из замеров по формуле |
|
PЭ P PП. |
(16) |
6. По формуле (12) рассчитать значения сопротивления слоя PТ для различных значений wо и H.
7. Построить график зависимости PТ = f(wо) при различных зна-
|
|
|
|
чениях |
H |
(см. |
рис. 4), |
|
PТ, |
|
|
|
нанести на график PЭ = |
||||
|
|
|
||||||
Па |
|
H3 |
|
f(wо) экспериментальные |
||||
|
|
|
H2 |
точки (из табл. 8) с коор- |
||||
|
|
|
||||||
|
|
|
динатами (wо; PЭ) для |
|||||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
H1 |
различных |
значений |
H. |
||
|
|
|
Сравнить опытные и тео- |
|||||
|
|
|
|
ретические данные. |
|
|||
|
|
|
|
8. |
Рассчитать значе- |
|||
|
|
|
|
ния фактора формы Ф и |
||||
|
|
|
|
удельной |
поверхности |
а |
||
|
|
|
|
для всех значений wо и H |
||||
|
|
|
wo, м/с |
по формулам |
(13) |
и |
||
|
|
|
(14), |
приняв |
значение |
|||
|
Рис. 4. Зависимость сопротивления |
константы |
k по табл. 5. |
|||||
|
|
слоя от скорости воздуха |
Затем определить средние |
|||||
|
|
|
|
арифметические |
значения |
|||
величин Ф и а и сравнить их со справочными данными (табл. 3 и 4). 9. Сделать выводы по работе.
4. ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОЙ РАБОТЫ
1. Перед работой все студенты обязаны пройти инструктаж по технике безопасности.
2. Все виды работ выполняются студентами только по указанию и под руководством преподавателей и лаборантов.
11
3. При обнаружении неисправности следует немедленно сообщить об этом преподавателю или лаборанту, а при необходимости отключить стенд.
4. ЗАПРЕЩАЕТСЯ:
а) оставлять без присмотра находящийся в работе стенд; б) производить исправления в электросхеме;
в) производить работы на оборудовании, не относящемся к данной работе.
5. ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ
Отчет оформляется на листах бумаги формата А4 (297х210 мм) и должен содержать:
–титульный лист установленного образца;
–кратко изложенные теоретические положения;
–принципиальную схему лабораторной установки;
–таблицы измеренных и рассчитанных величин;
–графики зависимости PТ = f(wо) с нанесенными на них опытными точками;
–анализ результатов и выводы по работе.
6.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.Цель работы.
2.Что называется насыпной плотностью, порозностью и удельной поверхностью зернистого материала?
3.Каковы экспериментальные способы определения насыпной плотности, порозности и удельной поверхности зернистого слоя?
4. Как на лабораторной установке измеряют расход воздуха и сопротивление зернистого слоя?
5. Что называется фактором формы частиц зернистого слоя? Каковы значения этой величины для различных частиц?
6. Экспериментальное определение фактора формы.
7. Какие существуют режимы течения жидкости (газа) через зернистый слой? Как определить режим течения жидкости (газа) через зернистый слой? Каковы критические значения чисел Рейнольдса?
12
8. Каковы условия, необходимые для корректного проведения эксперимента по определению основных параметров зернистого слоя?
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1.Касаткин, А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии / А. Г. Касаткин. – М.: Альянс, 2005. – 750 с.
2.Общий курс процессов и аппаратов химической технологии. кн. 1 / под ред. В. Г. Айнштейна. – М.: Высш. шк., 2002. – 887 с.
3.Аэров, М.Э. Аппараты со стационарным зернистым слоем /
М.Э. Аэров, О.М. Тодес, Д. А. Наринский. – Л.: Химия, 1979. – 176 с.
4.Аэров, М. Э. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем / М. Э. Аэров, О. М. Тодес. – Л.: Химия, 1968. – 510 с.
5.Павлов, К. Ф. Пpимеpы и задачи по куpсу пpоцессов и аппаpатов химической технологии / К. Ф. Павлов, П. Г. Pоманков, А. А. Носков. – М.: Альянс, 2005. – 576 c.
13
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица 1
Насыпная плотность некоторых зернистых материалов [5]
Материал |
Плотность |
|
Насыпная |
|
||||
Т , кг/м3 |
плотность Н , кг/м3 |
|
||||||
Апатит |
3190 |
1850 |
|
|||||
Гипс кристаллический |
2240 |
1300 |
|
|||||
Зола |
2200 |
680 |
|
|
||||
Земля сухая |
1800 |
1300 |
|
|||||
Известняк |
2650 |
1800 |
|
|||||
Кварц |
2650 |
1500 |
|
|||||
Кокс |
1300 |
500 |
|
|
||||
Колчедан серный |
5000 |
3300 |
|
|||||
Песок сухой |
1500 |
1200 |
|
|||||
Селитра натриевая |
2260 |
1200 |
|
|||||
Сода кристаллическая |
1450 |
800 |
|
|
||||
Соль каменная |
2350 |
1020 |
|
|||||
Уголь древесный |
1450 |
200 |
|
|
||||
Уголь каменный |
1350 |
800 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|
Средняя порозность слоя шаров одинакового размера [4] |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
Материал шаров |
|
d, мм |
|
|
|
|
||
Стекло |
|
0,8 |
|
|
0,42 |
|
||
|
|
|
|
|
|
0,37 |
|
|
Стекло |
|
1,1 |
|
|
0,48 |
|
||
|
|
|
|
|
|
0,41 |
|
|
Стекло |
|
3,2 |
|
|
0,395 |
|
||
|
|
|
3,65 |
|
|
|
|
|
Стекло |
|
6,5 |
|
0,394 |
|
|||
Свинец |
|
2,0 |
|
|
|
0,40 |
|
|
|
|
2,1 |
|
0,39 |
|
|||
Сталь |
|
3,18; 3,95 |
|
|
0,41 |
|
||
|
|
|
|
|
|
0,39 |
|
|
14
Таблица 3
Удельная поверхность зернистого слоя для сферических частиц
Размер частиц |
|
Порозность слоя |
Удельная поверх- |
|
|||||
d, мм |
|
[4] |
ность a, м2/м3 [4] |
|
|||||
1 |
|
|
2 |
|
|
|
3 |
|
|
0,028 |
|
|
0,39 |
|
|
304500 |
|
||
|
0,38 |
|
|
|
|
|
|
||
0127 |
|
|
0,39 |
|
|
47700 |
|
||
|
0,38 |
|
|
|
|
|
|
||
0,279 |
|
|
0,39 |
|
|
20800 |
|
||
|
0,38 |
|
|
|
|
|
|
||
0,8 |
0,37 |
|
|
6000 |
|
||||
0,8 |
0,38 |
|
|
5900 |
|
||||
0,8 |
0,39 |
|
|
5750 |
|
||||
0,8 |
0,4 |
|
|
5600 |
|
||||
0,8 |
0,41 |
|
|
5500 |
|
||||
0,8 |
0,42 |
|
|
5400 |
|
||||
1,1 |
0,38 |
|
|
5000 |
|
||||
1,1 |
0,39 |
|
|
4800 |
|
||||
1,1 |
0,40 |
|
|
4600 |
|
||||
1,1 |
0,41 |
|
|
4400 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4 |
|
Значения фактора формы для различных зернистых слоев [4] |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Материал |
|
d, мм |
|
|
|
Ф |
|||
Песок морской |
|
1,5 |
|
0,35 |
|
0,76 |
|
||
Песок речной |
|
1,2 |
|
|
0,39 |
|
0,76 |
|
|
|
|
|
2,5 |
|
|
|
|
|
|
Песок горный |
|
1,6 |
|
|
0,39 |
|
0,74 |
|
|
|
|
|
2,4 |
|
|
|
|
|
|
Активированный |
|
1 |
|
|
0,5 |
|
0,64 |
|
|
уголь |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Антрацит |
|
1,0 |
|
0,54 |
|
0,66 |
|
||
Глинозем |
|
1 |
|
|
0,5 |
|
0,68 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
Силикагель |
|
3 |
|
|
0,49 |
|
0,50 |
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
Алюмосиликагель |
|
2,5 |
|
0,52 |
|
0,556 |
|
||
15
Таблица 5
Значения констант k в уравнении (14) для монодисперсного слоя шаров
Материал |
d, мм |
|
|
|
|
k |
|||||
Металл |
|
|
|
0,4 |
|
0,43 |
5,7 |
|
|||
|
0,15 |
|
0,38 |
|
|
7,0 |
|||||
Металл |
0,5 |
|
|
|
0,375 |
3,9 |
|||||
|
|
0,8 |
0,35 |
|
|
|
|||||
Металл |
2,5 |
|
|
0,39 |
4,52 |
||||||
|
|
|
7,15 |
|
|
|
|
|
|
||
Сталь |
1,65 |
0,446 |
5,4 |
||||||||
Стекло |
0,255 и более |
|
0,45 |
4,5 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
0,35 |
|
|
5,1 |
||
Силикагель |
|
|
|
0,4 |
|
0,49 |
5,6 |
||||
|
0,15 |
|
0,36 |
|
|
|
|
||||
Зерна пшена |
|
|
- |
|
|
0,42 |
4,5 |
||||
|
|
|
|
|
|
0,32 |
|
|
|
|
|
Таблица 6
Порозность зернистого слоя в центре и вблизи стенки аппарата
|
Порозность |
Порозность у |
Характеристика элементов слоя |
в ядре слоя |
стенки |
|
ц [4] |
с [4] |
Шары металлические полированные |
0,8 |
0,45 |
Шары пробковые |
0,37 |
0,53 |
Цилиндры деревянные |
0,26 |
0,41 |
Гранулы расплавленного корунда |
0,37 |
0,5 |
Гранулы расплавленного магнетита |
0,4 |
0,5 |
13 12 11 10 9 7 6 5 4 3 2 1
Размер частиц d, м
Высота слоя H, м
Подъем поплавка ротаметра, дел.
Объемный расход воздуха, VВ, м3/с
Скорость воздуха, wо м/с
Сопротивление перегородкиPП, мм вод. ст.
Сопротивление слоя и перегородки P , мм вод. ст.
Сопротивление слояPЭ, мм вод. ст. (ф. 16)
Сопротивление слоя PЭ, Па
Сопротивление слоя, рассчитанное по форм. (12) PТ, Па
Фактор формы Ф
Удельная поверхность а, м2/м3
2 № наблюдений Журнал
8 Таблица
2 1
3
4
5
6
7
8
9
Материал
Размер частиц d, м
Истинная плотность Т, кг/м3
Навеска материала М, кг
Объем слоя V, м3
Насыпная плотность Н, кг/м3
Порозность слоя
Температура воздуха t, С
Вязкость воздуха , Па с
наблюдений Журнал |
16 |
№1 |
|
7 Таблица
17
10-4м3/с
2,6
2,2
1,8
VВ
1,4
1,0
0,6
0,2
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
Рис. 3. Тарировочная кривая ротаметра-расходомера
18
Составитель
Елена Юрьевна Старикова
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СЛОЯ ЗЕРНИСТОГО МАТЕРИАЛА
Методические указания к лабораторной работе № 12 по дисциплине «Процессы и аппараты химической технологии± для студентов направления подготовки 241000.62 «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии± и направления подготовки 240100.62 «Химическая технология± всех форм обучения
Печатается в авторской редакции
Рецензент Ю. О. Афанасьев
Подписано в печать 22.11.2012. Формат 60 84/16.
Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 40 экз. Заказ .
КузГТУ. 650000, Кемерово, ул. Весенняя, 28.
Типография КузГТУ. 650000, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4a.