Лабораторная работа по технической термодинамике и теплотехнике - файл n3.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

n3.doc

Лабораторная работа №3
Определение скорости движения капель и твердых частиц в жидкой среде
Цель работы
Отстаивание — это процесс обезвоживания и обессоливания нефти, отделения дистиллятов от воды после перегонки с водяным паром, очистки нефтяного топлива от загрязнений (вода, частицы катализатора, продукты коррозии, соединения кремния, кальция, алюминия), очистки сточных вод.

Целью данной работы является изучение скорости движения капель и твердых частиц в жидкой среде и сопоставление с расчетными значениями.
Описание экспериментальной установки и ход выполнения работы
Экспериментальная установка (рисунок 1) включает сосуд 1, который перед началом эксперимента заполнятся жидкостью с известной плотностью и вязкостью. В бюретку 2 заливается другая жидкость, плотность которой также известна. Затем из бюретки медленно (скорость капель регулируется краном 4) выпускается несколько миллилитров (1,5 мл) жидкости, которая втекает в сосуд 1 через капилляр 3 в виде капель. Частота отрыва капель устанавливается примерно постоянной (не более чем одна капля в секунду).

Скорость движения капель определили путем измерения времени их движения между метками 5 (расстояние между метками 1 м). Размер капель определили делением объема пропущенной жидкости на число образовавшихся капель. По известному объему капли рассчитали ее диаметр.

Экспериментально изучили движение металлического шарика в глицерине и движение толуола и четыреххлористого углерода в воде.

1 – сосуд; 2 – бюретка; 3 – капилляр; 4 – кран; 5 – метки.

Рисунок 1. Схема лабораторной установки.

Обработка экспериментальных данных
Таблица1- Значение плотностей и коэффициентов динамической вязкости веществ (при t = 20° C).


Продукт

Плотность ,

кг/м3

Динамическая вязкость , Па·с

Толуол

866,0

0,586

Глицерин

1259,4

1480,0

Четыреххлористый

углерод

1584,0

0,970

Вода

998

1,005

Сталь

7900




1. Экспериментальное значение скорости движения капель и стального шарика определили по известному расстоянию между метками (L = 1 м) и среднему значению времени осаждения () в каждой серии опытов:

(1)
Подставляя числовые значения в формулу (1), для системы четыреххлористый углерод – вода, получим:

.
Значения скоростей осаждения для других исследуемых систем заносим в таблицу 3.
2. Расчетное значение скорости движения капель и шарика в жидкой среде определим по критериям подобия Ar, Ly, Re. При этом диаметр капель определим по формуле:
, м, (2)

где V – объем жидкости, мл;

n – число капель в объеме;

— коэффициент пересчета размерностей.
Подставляя числовые значения в формулу (2), для системы четыреххлористый углерод – вода, получим:

.
Подставляя числовые значения в формулу (2), для системы толуол – вода, получим:

.
Определим критерий Архимеда Ar по формуле:
, (3)
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 (3), углерод – вода:

.
Подставляя числовые значения в формулу (3), сталь – глицерин:

.
Подставляя числовые значения в формулу (3), толуол – вода:

.
По графической зависимости , определили значения критерия Лященко для исследуемых систем.

Для системы четыреххлористый углерод – вода .

Для системы сталь – глицерин .

Для системы толуол – вода .

Определим значение критерия Рейнольдса для систем четыреххлористый углерод – вода и толуол – вода (турбулентный режим, Ar > 82500) по формуле:

, (4)
Подставляя числовые значения в формулу (4), углерод – вода:

.
Подставляя числовые значения в формулу (4), толуол – вода:

.
Определим значения критерия Рейнольдса для системы сталь – глицерин (ламинарный режим, Ar < 36) по формуле:

, (5)
Подставляя числовые значения в формулу (5), получим:
.

Вычислим скорость осаждения частиц в исследуемых системах по критерию Лященко по формуле:

, (6)
Подставляя числовые значения в формулу (6), для системы четыреххлористый углерод – вода, получим:

.
Значения скоростей осаждения для других исследуемых систем заносим в таблицу 3.
Вычислим скорость осаждения частиц в исследуемых системах по критерию Рейнольдса по формуле:

, (7)
Подставляя числовые значения в формулу (7), для системы четыреххлористый углерод – вода, получим:

.

Значения скоростей осаждения для других исследуемых систем заносим в таблицу 3.

Таблица 3. Экспериментальные данные и результаты расчета.


№ опыта

Название системы

Время, с

Объем жидкости, мл

Число капель

Средний диаметр капель d, м

Значение скорости , м/с

Опытное

По Ly

По Re

1

Четыреххлористый углерод – вода

6,0

1,5

25

0,0049

0,166

0,33

0,30

2

Сталь – глицерин

5,0





0,0060

0,200

0,08

0,09

3

Толуол – вода

8,0

2

52

0,0042

0,125

0,130

0,133


3. Рассчитаем относительную погрешность определения скорости движения частиц в жидкой среде по формуле:

, (8)
Подставляя числовые значения в формулу (8), для системы четыреххлористый углерод – вода, получим:

;

.

Подставляя числовые значения в формулу (8), для системы сталь – глицерин, получим:

;

.
Подставляя числовые значения в формулу (8), для системы толуол – вода, получим:

;
.
Вывод. В ходе работы было экспериментально изучено движение стального шарика в глицерине и капель четыреххлористого углерода и толуола в воде. Экспериментальные данные скоростей осаждения сопоставили с расчетными значениями и вычислили относительную погрешность. Значительная величина последней показала, что точность выполнения работы (в нашем случае) крайне низка, поскольку возникли затруднения с измерением некоторых важных параметров (температура среды, время и т.д.).



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