Изучение гидродинамики взвешенного слоя

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Изучение гидродинамики взвешенного слоя

Изучение гидродинамики взвешенного слоя

Лабораторная работа №4

"Изучение гидродинамики взвешенного слоя"

Цель работы: получение экспериментальной и расчетной зависимостей гидравлического сопротивления слоя ΔР, высоты слоя h и порозности ε от скорости газа ωкр; проверка основного уравнения взвешенного слоя.

Описание установки

Установка (рис 1.1) состоит из стеклянной колонки 1 с внутренним диаметром D=0,055 м, воздуходувки 2 для подачи воздуха в колонку, ротаметра 3 для измерения расхода воздуха, регулировочного вентиля 4 и дифферинциального U-образного манометра 5 для гидравлического сопротивления слоя. На газопроницаемую поддерживающую решетку в нижней части колонки помещено 0,23 кг твердого материала плотностью ρтв=1330 кг/м3 из шарообразных частиц диаметром d=1·10-3 м, образующего слой высотой h0. Для предотвращения уноса частиц в атмосферу в верхней части колонки установлена сетка, а для измерения температуры воздуха – термометр 6.

Методика проведения работы

Открыть вентиль 4 и включить воздуходовку 2, перемешивая частицы твердого материала в режиме псевдоожиженного слоя 2–3 мин. После этого установить такой начальный расход воздуха в колонке, при котором поплавок ротаметра занимал бы положение в начале шкалы. Затем измерить высоту слоя h, снять показания ротаметра 3, дифферинциального манометра 5 и термометра 6. Записав результаты измерений в табл. 1.1, повторить эту операцию, каждый раз увеличивая расход воздуха на 2–3 деления шкалы ротаметра.

Обработка измерений результатов

Таблица опытных данных

1. Определяем фиктивную скорость воздуха по формуле

, м/с

м/с  м/с

м/с  м/с

 м/с  м/с

 м/с  м/с

 м/с  м/с

 м/с  м/с

 м/с  м/с

2. Рассчитываем порозность зернистого слоя по формуле:

3. Пересчитываем показания дифференциального манометра Δh, м вод. ст. в ΔР, Па

где ΔР – сопротивление, выраженное перепадом давления, Па;

ρ – плотность жидкости, высотой которой выражено Δh, кг/м3;

g – ускорение свободного падения, м/с2;

Δh-сопротивление, выраженное перепадом высот, м.

4. Рассчитываем критерий Архимеда по формуле:

;

где d-диаметр шарообразных частиц, d=1·10-3 м;

ρтв=1330 кг/м3;

ρ=1,217 кг/м3;

μ=18,25·10-6 Па·с.

5. Графически находим критерий Лященко

Ly=0,4

6. Рассчитываем ωкр по формуле:

;

м/с

7. Строим графики зависимости ΔРсл=f(ω0); hрасч= f(ω0); εрасч= f(ω0); ΔРсл.эксп= f(ω0); hэксп= f(ω0); εэксп= f(ω0).

8. Определяем ωкр=0,315 м/с

9. Рассчитываем значения числа Рейнольдса по формуле:

Рассчитав значение критерия Рейнольдса, можно сделать вывод, что режим движения воздуха в каналах неподвижного слоя зернистого материала турбулентный, т. к. Re>2.

Результаты расчетов заносим в таблицу 1.1

Таблица 1.1

Вывод: в ходе лабораторной работы были получены экспериментальные и расчетный зависимости гидравлического сопротивления слоя ΔР, высоты слоя h и порозности ε от скорости газа ω0; была определена критическая скорость газа ωкр.