Метод гидромех 2014_3

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)

11

4.7 Визначають середній діаметр частинок, м

4.8За графіком залежності Ly = f(Ar) (рис.3) за визначеним числом Архімеда визначають число Лященко (Lyвин) при ε = 1

4.9Визначають швидкість винесення ωвин

4.10 Визначають витрату повітря при якій відбувається винесення частинок, м3/с

де D – діаметр циліндра, м

5.Звіт о виконаної роботі повинен містить:

1.Мета роботи.

2.Основні теоретичні положення.

3.Схема установки.

4.Таблиця вимірювань.

5.Результати розрахунків ωкр, ωвин, d, V.

6.Висновки.

6.Контрольні питання

1.Визначення процесу псевдозрідження.

2.Переваги та недоліки псевдозрідження.

3.Призначення процесу псевдозрідження.

4.Варіанти взаємодії газу з шаром зернистого матеріалу залежно від середньої швидкості його руху.

5.Що таке критична швидкість?

6.Що таке швидкість винесення?

7.Як виглядає графічна залежність опору шару від швидкості газу?

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)

12

Рис. 3. Залежність числа Ly від числа Ar і порізність шару ε.

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)

13

Лабораторна робота № 3

ВИВЧЕННЯ ПРОЦЕСУ ОСАДЖЕННЯ ТВЕРДИХ ЧАСТИНОК ПІД ДІЄЮ СИЛИ ТЯЖІННЯ

Мета роботи: визначити дійсну та теоретичну швидкість осадження частинок

1. Теоретичні відомості

Відокремлення частинок від частинок (дисперсної фази) від дисперсійного середовища, в якому вони перебувають в завислому стані, під дією сили тяжіння називають відстоюванням або осіданням. Якщо густина частинок більша від густини середовища, завислі частинки осідають на дно посудини, і, навпаки, якщо густина середовища більша від густини завислих частинок, останні спливають на поверхню. Рушійною силою процесу осідання є різниця густин частинок та середовища.

Швидкість осідання частинок залежить від густини і розміру частинок, густини та в’язкості середовища. Це основний показник, що характеризує процес осідання, від нього залежить продуктивність та розміри відстійника.

Для ламінарного режиму осідання (число Архімеда Ar ≤ 3,6) частинок швидкість осадження можливо визначити за формулою Стокса:

де d – діаметр частинки, м;

ρч – густина частинки, кг/м3; ρс – густина середовища, кг/м3;

µс – динамічна в’язкість середовища, Па·с.

З формули Стокса випливає, що для збільшення швидкості процесу осідання бажане зменшення в’язкості та густини середовища, або збільшення розміру частинок. Тому для прискорення (інтенсифікації) процесу застосовують наступні способи:

1)Нагрівання неоднорідної системи до температур допустимих технологічними умовами – це зменшує в’язкість та густину середовища.

2)Додавання коагулянтів (желатин, пектин, бентоніт) – це збільшує розміри частинок у результаті злипання.

2.Опис установки

Схема установки представлена на рис.1. Установка складається з трьох скляних трубок (1), які заповнені різними рідинами: гліцерином, касторовою то соняшниковою олією. На поверхні кожної трубки нанесені мітки, що позначають початок та кінець шляху осадження частинок. У якості частинок застосо-

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)

14

вують сталеву, алюмінієву та капронову кульки (2). Трубки закріплені у рамі, яка обертається (3).

Рис.1. Схема установки 1 – трубка, 2 – кулька, 3 – рама, 4 – станина.

3. Результати вимірювань

4.Обробка результатів вимірювань

4.1Визначають дійсну швидкість осадження кульок, м/с

4.3 Визначають теоретичну швидкість осадження кульок, м/с

Якщо Ar ≤ 3,6, тоді для розрахунку теоретичної швидкості осадження використовують формулу Стокса

ос d2g( ч c ) 18 c

Якщо Ar ≥ 3,6, тоді для розрахунку теоретичної швидкості осадження використовують метод Лященко. Знаючи число Архімеда (Ar) використовують залежність Ly = f(Ar) (рис. 2), з якої визначають чисельне значення числа Лященко (Ly), далі визначають швидкість осадження

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)

15

4.4 Визначають коефіцієнт відхилення дійсної швидкості осадження від теоретичної, це коефіцієнт форми, який враховує відмінність форми частинки від форми кулі

1.Мета роботи.

2.Основні теоретичні положення.

3.Схема установки.

4.Таблиця вимірювань.

5.Результати розрахунків осд , Ar, oc , φ.

6.Висновки.

7.Контрольні питання

1.Які системи називають неоднорідними?

2.Які задачі вирішують гідромеханічні процеси?

3.Що є рушійною силою процесу осідання?

4.На що впливає швидкість осідання частинок?

5.Від чого залежить швидкість осідання?

6.Способи інтенсифікації процесу осідання.

7.Приклади коагулянтів та їх призначення.

8.Наведіть формулу Стокса.

9.Методика визначення швидкості дослідним шляхом.

10.Методика визначення швидкості розрахунковим шляхом.

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)

16

Рис. 2. Залежність числа Re і Ly від числа Ar для осадження однієї частинки в нерухомому середовищі: 1 і 6 – кулькоподібні; 2 – округлі; 3 – кутасті; 4 – подовжені; 5 – пластинчасті.

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)

17

Лабораторна робота № 4

ВИПРОБУВАННЯ ВІДСТІЙНИКА

Мета роботи: вивчення процесу розділення суспензії у полі сил тяжіння; визначити діаметр частинок, для яких розраховано відстійник.

1. Теоретичні відомості

Осадження – це процес розділення рідких і газових неоднорідних систем під дією гравітаційних сил або відцентрових сил, або сил електричного поля. Відповідно розрізняють гравітаційне відстоювання, центрифугування та електроочищення. Гравітаційне відстоювання здійснюється у відстійниках.

Відстійники проектують у розрахунку на осідання частинок найменшого розміру, що містяться у суспензії. Тривалість перебування суспензії в апараті має бути більша за час осідання частинок найменшого розміру на дно апарата з відповідної висоти (τп ≥τо). Тривалість перебування суспензії, с:

де ωп – швидкість потоку рідини у відстійнику, м/с; l – довжина відстійника, м.

Час осідання частинок на дно апарата, с:

де ωсm – швидкість осідання у стиснених умовах, м/с; h – висота рівня суспензії у відстійнику, м.

При незначній концентрації частинок у суспензії, останні рухаються не торкаючись одна одної – це вільне осідання. У разі збільшення концентрації частинок умови осідання характеризуються тертям між частинками та їх взаємними зіткненнями. Таке осідання називається стисненим. Швидкість осідання у стиснених умовах, м/с:

де ωос – швидкість вільного осідання, м/с.

Продуктивність відстійника по освітленій рідині визначається з рівняння:

де F – площа відстійника, м2;

Згідно з рівнянням (4) продуктивність відстійника залежить від площі поверхні осідання та швидкості осідання і не залежить від його висоти.

2. Опис установки

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)

19

4.7 Визначають, використовуючи формулу Стокса, діаметр частинок, для яких розраховано відстійник, м

5. Звіт о виконаної роботі повинен містить:

1.Мета роботи.

2.Основні теоретичні положення.

3.Схема установки.

4.Таблиця вимірювань.

5.Результати розрахунків V, f, ωn, ωcm, ωoc, d.

6.Висновки.

6.Контрольні питання

1.Які системи називають неоднорідними?

2.Які задачі вирішують гідромеханічні процеси?

3.Під дією яких сил можливо розділяти неоднорідні системи?

4.Які частинки осідають першими: великі, середні чи малі?

5.Як визначають тривалість перебування суспензії в апараті?

6.Як визначають час осідання частинок на дно апарата?

7.Яка умова повинна виконуватись при розрахунку відстійника?

8.Що таке вільне та стиснене осідання?

9.Як розрахувати продуктивність відстійника?

10.Від чого залежить продуктивність відстійника?

Лабораторна робота № 5

ВИПРОБУВАННЯ РАМНОГО ФІЛЬТР-ПРЕССА

Мета роботи: ознайомитися з будовою фильтр-преса; визначити константи рівняння фільтрації.

1. Теоретичні відомості

Print to PDF without this message by purchasing novaPDF (http://www.novapdf.com/)

20

Процес фільтрації застосовується для розділення неоднорідних гетерогенних систем. Фільтруванням називається процес розділення неоднорідних систем з твердою дисперсною фазою, заснованою на затриманні твердих частинок пористими перегородками, які пропускають дисперсійне середовище і затримують дисперсну фазу. Рушійною силою фільтрування є різниця тисків до і після фільтрувальної перегородки ΔΡ.

При проходженні неоднорідної системи крізь фільтрувальну перегородку можливі три випадки:

1.Частинки не потрапляють в пори перегородок, при цьому утворюється шар осаду.

2.Частинки дисперсної системи проникають в пори перегородок і закупорюють пори, не утворюючи осаду.

3.Проміжний вид фільтрування, коли частинки утворюють осад і проникають в пори. .

Вхарчовій промисловості суспензії фільтрують на рамних фильтр - пресах під надлишковим тиском. Тверді частинки суспензії при фільтруванні затримуються фільтрувальною перегородкою, на якій утворюється шар осаду. Після цього процес відділення твердих частинок від зовнішньої рідкої фази відбувається вже в шарі осаду, проходячи крізь пори.

Експериментально встановлено, що рідина, що фільтрується крізь пори осаду протікає в ламинарном режимі. Тому виведення рівняння фільтрації ґрунтується на законі ламинарного руху рідини в капілярах, вираженим законом Пуазейля і має вигляд:

де V – об’єм фільтрату який пройшов крізь 1м2 фільтрувальної перегородки за час τ,

Vекв – об’єм фільтрату, при проходженні якого крізь 1м2 фільтрувальної перегородки на ній утворюється шар осаду, опір якого дорівнює опору фільтрувальної перегородки.

Vекв, К – константи фільтрування, Vекв характеризує гідравлічний опір фільтрувальної перегородки, К – режим процесу фільтрування, фізичні властивості осаду і фільтрату.

Vекв і К визначають експериментально, для цього проводять досліди при Р=const; при цьому заміряють об’єми фільтрату ΔV і час Δτ, за який зібрали ці об’єми.

2. Опис установки Установка складається з рамного фильтр-пресса 1, напірного бака 2,

ємкості для підготовки суспензії 3 і компресора 4.