Лабораторная работа по технической термодинамике и теплотехнике - файл n1.doc

Лабораторная работа по технической термодинамике и теплотехнике
скачать (259.4 kb.)
Доступные файлы (3):
n1.doc456kb.30.11.2005 13:13скачать
n2.doc214kb.30.11.2005 16:17скачать
n3.doc148kb.30.11.2005 16:12скачать

n1.doc

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ДЕМОНСТРАЦИЯ «КИПЯЩЕГО» СЛОЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ПСЕВДООЖИЖЕНИЯ ЗЕРНИСТОГО МАТЕРИАЛА
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Демонстрация «кипящего» слоя и экспериментальное определе­ние скорости псевдоожижения , плотности и порозности «кипящего» слоя.

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ



Наблюдение явлений, сопровождающих переход слоя зернистого материала в псевдоожиженное состояние, производится на лабора­торной установке со стационарным «кипящим» слоем, изображенной на рисунке 1.

Установка состоит из стеклянного цилиндра 1 с внутренним диаметром D, расходомера воздуха реометра 2, наклон­ного микроманометра 3 и регулирующего вентиля 4. В нижней части цилиндра установлена распределительная решетка 5, выполненная из пеношамота.

В цилиндр загружается заданная навеска песка массой G и средним диаметром частиц d. В слой опущены две манометрические трубки 6, нижние срезы которых расположены на разной высоте, что позволяет измерить перепад давления в слое на высоте h = 40 мм.

ХОД ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА



Перед началом опыта проверили готовность изме­рительных приборов: реометра и микроманометра, измерили барометрическое давление . После включения компрессора, медленно открыли зажим 4 и установили необходимый расход воздуха. При данном расходе воздуха записали в таблицу 3 показание реометра , пере­пад давления по наклонному микроманометру, температуру воз­духа и общую высоту слоя Н. Дальнейшую регулировку расхода воздуха осуществляли с помощью зажима 4.

Всего произвели 10 подобных измерений с та­ким расчетом, чтобы примерно половина их приходилась на непод­вижный слой. Во время опыта вели также визуальные наблюдения за состоянием слоя.

Рисунок 1. Схема лабораторной установки.

1 – стеклянная трубка с псевдоожиженным слоем зернистого материала; 2 – реометр; 3 – микроманометр; 4 – вентиль; 5 – распределительная решетка; 6 – манометрические трубки; 7 – компрессор.


ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА



Таблица 2. Характеристика экспериментальной установки.


Диаметр цилиндра D

м

Масса навески G

0,250 кг

Средний диаметр частиц d

м

Материал слоя

песок

Плотность частиц

2680

Барометрическое давление

99308,5 Па

Температура воздуха

25є С


1. Определим скорость фильтрации газа (м/с) по формуле:
, (1)
где Vc — объемный секундный расход воздуха, м3/с;

D — внутренний диаметр цилиндра, м.
Подставляя числовые значения в формулу (1), получим:
.
Результаты остальных вычислений сведем в таблицу 3.


2. Определим перепад давления (Па) на высоте h по формуле:
, (2)
где — показание микроманометра, Па;

с — поправочный коэффициент на показания микроманометра ().
Подставляя числовые значения в формулу (2), получим:
.
Результаты остальных вычислений сведем в таблицу 3.
3. Определим перепад давления в слое (Па) по формуле:
, (3)
где h — расстояние между концами трубок в слое, мм;

H — высота слоя.
Подставляя числовые значения в формулу (3), получим:
.
Результаты остальных вычислений сведем в таблицу 3.
4. Определим объем слоя 3) по формуле:
, (4)
Подставляя числовые значения в формулу (4), получим:
.
Результаты остальных вычислений сведем в таблицу 3.
5. Определим насыпную плотность слоя (кг/м3) по формуле:
. (5)
Подставляя числовые значения в формулу (5), получим:
.
Результаты остальных вычислений сведем в таблицу 3.
6. Определим порозность слоя по формуле:
. (6)

Подставляя числовые значения в формулу (6), получим:
.
Результаты остальных вычислений сведем в таблицу 3.
Таблица 3. Результаты вычислений.


№ замера

Показания реометра Hр, Па

Показания микроманометра Pм, Па

Высота слоя H, мм

Расход воздуха Vc · 104, м3

Скорость фильтрации ?, м/с

Перепад давления по высоте ?Ph, Па

Перепад давления в слое ?P, Па

Объем слоя V · 104, м3

Насыпная плотность слоя ?н, кг/м3

Порозность слоя ?

1

0

0

120

0

0

0

0

3,98

627,5

0,766

2

98,1

19,62

120

1,93

0,058

5,75

17,26

3,98

627,5

0,766

3

196,2

34,34

120

3,07

0,092

10,1

30,18

3,98

627,5

0,766

4

294,3

58,86

120

3,6

0,109

17,2

51,74

3,98

627,5

0,766

5

392,4

78,48

120

4,07

0,122

23,0

69,0

3,98

627,5

0,766

6

490,5

93,195

140

4,5

0,135

27,3

95,57

4,65

537,9

0,799

7

588,6

112,81

160

5,0

0,150

33,05

132,2

5,31

470,6

0,824

8

686,7

137,34

170

5,5

0,165

40,24

171,0

5,64

442,9

0,835

9

784,8

156,96

190

5,85

0,176

46,0

218,4

6,31

396,3

0,852

10

882,9

171,67

205

6,2

0,187

50,30

257,7

6,81

367,3

0,863

11

981

186,39

210

6,5

0,195

54,61

286,7

6,97

358,6

0,866


7. По полученным данным строим графические зависимости:

а) зависимость перепада давления в слое от скорости фильтрации (рисунок 2);

б) зависимость высоты слоя H от скорости фильтрации (рисунок 3);

в) зависимость насыпной плотности слоя от скорости фильтрации (рисунок 4);

г) зависимость порозности слоя от скорости фильтрации (рисунок 5).




Рисунок 2. Зависимость перепада давления в слое от скорости фильтрации.





Рисунок 3. Зависимость высоты слоя от скорости фильтрации.




Рисунок 4. Зависимость насыпной плотности слоя от скорости фильтрации.




Рисунок 5. Зависимость порозности слоя от скорости фильтрации.
Анализ графических зависимостей показал, что критическая скорость псевдоожижения равна .
8. Сравним полученное значение с расчетными значениями.

Определим число Рейнольдса по формуле:
. (7)
где Ar — критерий Архимеда.
Определим критерий Архимеда Ar по формуле:
. (8)
где — удельная плотность частицы, кг/м3;

— удельная плотность среды, кг/м3 ();

g — ускорение свободного падения м/с2;

— коэффициент динамической вязкости среды.
Подставляя числовые значения в формулу (8), получим:
.
Подставляя числовые значения в формулу (7), получим:
.

Определим расчетную критическую скорость псевдоожижения по формуле:
. (9)
Подставляя числовые значения в формулу (9), получим:
.
Определим число Рейнольдса по формуле Горошко-Розенбаума-Тодеса:

. (10)
Подставляя числовые значения в формулу (10), получим:
.
Подставляя числовые значения в формулу (9), получим:
.

9. Определим величины относительных погрешностей определения критической скорости псевдоожижения по формуле:
. (11)
Подставляя числовые значения в формулу (11), получим:
;
.
Вывод. В ходе данной работы было изучено явление псевдоожижения. Экспериментально определили критическую скорость псевдоожижения, насыпную плотность и порозность «кипящего» слоя. К сожалению, в связи с неточностью проведения эксперимента относительная погрешность определения скорости псевдоожижения оказалась крайне высокой.

Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации