Кінетика віджиму вологи зі зразків шкіри за допомогою гідравлічного преса

1. Ціль роботи.

Ціль роботи – поглибити знання з тем: „Основи гідравлики. Основне рівняння гідростатики”. „Закон Паскаля. Гідростатичні машини”.

2. З а в д а н н я.

1. Вивчити теоретичний матеріал за темою.

2. Ознайомитись з експериментальним стендом і виконати необхідні виміри.

3. Провести обробку результатів вимірювань та скласти звіт.

3. Теоретичні відомості.

Робота гідростатичних машин, до яких відносяться і гідропреси, заснована на використанні основного рівняння гідростатики:

= const (4.1) чи (4.1а)

Член z у рівнянні гідростатики, що представляє собою висоту розташування даної точки над довільно обраною площиною порівняння, називається нівелірною висотою. Вона, як і інший член цього рівняння , виражається в одиницях довжини: .

Величину називають напором тиску, чи пьезометричним напором.

Отже, відповідно до основного рівняння гідростатики, для кожної точки нерухомої рідини сума нівелірної висоти, і пьезометричного напору є величиною постійною.

Члени основного рівняння гідростатики мають визначений енергетичний зміст. Нівелірна висота z, яка також називаеться геометричним (висотним) напором, характеризує питому потенційну енергію положення даної точки над обраною площиною порівняння, а пьезометрический напір – питому потенційну енергію тиску в цій точці. Сума зазначених енергій, яка називається повним гідростатичним напором, чи просто статичним напором, дорівнює загальної потенційної енергії, що приходиться на одиницю ваги рідини.

Отже, основне рівняння гідростатики являє собою окремий випадок закону збереження енергії: питома потенційна енергія у всіх точках нерухомої рідини є величина постійна.

Рівняння (4.1а) можна записати й у формі:

p + gz = p_О + gz_О (4.1б) чи p = p_О + g (z_О - z) (4.1в)

Останнє рівняння є вираженням закону Паскаля, відповідно до якого тиск, створюваний у будь-якій точці нерухомої нестисливої рідини, передається однаково всім точкам її об’єму. Дійсно, відповідно до рівняння (4.1в), при будь-якій зміні тиску p_О в точці z_О тиск p у всякій іншій точці рідини зміниться настільки ж.

Таким чином, якщо прикласти відносно невелике зусилля до поршня 1 (Рис. 4 -1), що рухається в циліндрі меншого діаметра d1, і створити тиск p на поршень, то, відповідно до закону Паскаля, такий же тиск p буде приходитися на поршень 2 у циліндрі більшого діаметра d2. При цьому сила тиску на поршень 1 складе: F1 = p ,

а сила тиску на поршень 2: F₂ = p . (4.2)

У результаті поршень у циліндрі більшого діаметра передасть силу тиску, у стільки разів більшу, ніж сила, прикладена до поршня в циліндрі меншого діаметра, у скількі поперечний переріз циліндра 2 більше, ніж циліндра 1. Таким способом за допомогою порівняно невеликих зусиль здійснюють пресування матеріалу 3, поміщеного між поршнем 2 і нерухомою плитою 4.

Однієї з багатьох функцій гідравлічних пресів у хімічній промисловості, поряд із пресуванням і брикетуванням, є віджим вологи з різних матеріалів. Як відомо, механічні способи видалення вологи, такі як віджим, відстоювання, фільтрування, центрифугування, не призводять до повного зневоднювання, і ступінь вологості матеріалів залишається значно вище, ніж після проведення процесу сушіння. Проте зазначені способи, зокрема, віджим знайшли широке застосування в промисловості через свою більшу економічність. Ці способи застосовуються також як перша стадія видалення вологи з матеріалів, що надалі піддаються процесу сушіння.

Вологість визначається масою вологи, що міститься в одиниці маси вологого матеріалу: (4.3)

причому M_В.М = M_C + M_ВЛ (4.4)

де M_В.М – маса вологого матеріалу, M_С – маса сухого матеріалу, M_ВЛ – маса води.

Вологовміст визначається масою вологи, що міститься в одиниці маси сухого матеріалу: (4.5)

Маса абсолютно сухого матеріалу не міняється в процесі сушіння, і для спрощення розрахунків звичайно користаються величинами w^C. Величини w і w^C зв’язані між собою залежністю:

(4.6) чи (4.6а)

Знаючи масу вологого матеріалу M_В.М = M_C + M_ВЛ і його вологість w, або вологовміст w^C можна визначити масу сухого матеріалу:

M_C = M_В.М · (1 – w) = (4.7)

У свою чергу маса вологи: M_ВЛ = M_В.М· w (4.8)