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 h
0
. 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
№
опыта
|
Показания
ротаметра, 10-3
|
Высота слоя h, м, 10-3
|
ПоказанияU-образного дифференциального манометра Δ h, м.вод. ст. |
Темпе-
ратура,0
С
|
Расход воздуха, м/с·10-3
|
1 |
0 |
140 |
0,028 |
23
|
0 |
2 |
3 |
140 |
0,032 |
0,3 |
3 |
6 |
140 |
0,037 |
0,39 |
4 |
9 |
140 |
0,043 |
0,45 |
5 |
12 |
140 |
0,054 |
0,52 |
6 |
15 |
140 |
0,068 |
0,58 |
7 |
18 |
144 |
0,072 |
0,67 |
8 |
21 |
155 |
0,074 |
0,71 |
9 |
24 |
157,5 |
0,076 |
0,78 |
10 |
27 |
175 |
0,078 |
0,85 |
11 |
30 |
180 |
0,079 |
0,91 |
12 |
33 |
183 |
0,071 |
0,97 |
13 |
36 |
190 |
0,071 |
1,03 |
14 |
39 |
200 |
0,071 |
1,1 |
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
№ |
Расход воздуха
Vr
, м/с3
, 10-3
|
Фиктивная скорость, ω0
, м/с |
Критическая скорость, м/с |
Высота слоя, м |
Порозность слоя |
Сопротивление слоя, Па |
ωкр экс
|
ωкр рас
|
hэкс
|
hрас
|
ε эксп
|
εрас
|
ΔР экс
|
ΔРрас
|
1 |
0 |
0 |
0,315
|
0,4
|
0,140 |
0,162 |
0,48 |
0,55 |
364,95 |
411,50 |
2 |
0,3 |
0,126 |
0,140 |
0,162 |
0,48 |
0,55 |
470,09 |
473,38 |
3 |
0,39 |
0,164 |
0,140 |
0,162 |
0,48 |
0,55 |
482,26 |
547,82 |
4 |
0,45 |
0,189 |
0,140 |
0,162 |
0,48 |
0,55 |
560,46 |
631,90 |
5 |
0,52 |
0,219 |
0,140 |
0,162 |
0,48 |
0,55 |
703,84 |
793,70 |
6 |
0,58 |
0,244 |
0,140 |
0,162 |
0,48 |
0,55 |
886,34 |
1000,09 |
7 |
0,67 |
0,282 |
0,144 |
0,169 |
0,49 |
0,57 |
938,45 |
1058,69 |
8 |
0,71 |
0,299 |
0,155 |
0,198 |
0,53 |
0,63 |
964,52 |
1088,00 |
9 |
0,78 |
0,328 |
0,158 |
0,206 |
0,54 |
0,65 |
990,58 |
1117,30 |
10 |
0,85 |
0,358 |
0,175 |
0,250 |
0,58 |
0,71 |
1016,65 |
1146,60 |
11 |
0,91 |
0,383 |
0,180 |
0,267 |
0,595 |
0,73 |
1029,69 |
1161,89 |
12 |
0,97 |
0,408 |
0,183 |
0,276 |
0,602 |
0,74 |
925,41 |
1043,41 |
13 |
1,01 |
0,434 |
0,190 |
0,300 |
0,62 |
0,76 |
925,41 |
1043,41 |
14 |
1,1 |
0,464 |
0,200 |
0,330 |
0,64 |
0,78 |
925,41 |
1043,41 |
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
.
Другие работы по теме:
Углеводороды на Байкале
Изучение процессов миграции углеводородов во впадинах Байкальской рифтовой системы началось с исследования естественных проявлений газа, нефти и битумов в акватории озера Байкал, где они фиксируются уже на протяжении 250 лет.
Перемешивание жидких сред
Перемешивание жидких сред как процесс многократного относительного перемешивания макроскопических элементов объема жидкой среды под действием импульса. Назначение и этапы данного процесса, типы и направления, определение расхода энергии на него.
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.
Расчет физических свойств ионосферы
Расчет зенитного угла и его функции. Расчет по значению зенитного угла высоты максимума F-слоя, значения скорости ионизации в максимуме, значения константы скорости рекомбинации, электронной концентрации и критических частот. Расчет солнечного склонения.
Здания и сооружения
Методика решения проверки наружной однослойной стены здания из перлитобетона, с фактурными слоями из раствора на цветном цементе, расположенного в городе Ставрополь, на теплоустойчивость по амплитуде суточного колебания температуры наружного воздуха.
Изучение гидродинамики колпачковой тарелки
Лабораторная работа «Изучение гидродинамики колпачковой тарелки» Цель работы: Определение экспериментального значения коэффициента гидравлического сопротивления сухой тарелки; экспериментальной и расчетной зависимостей гидравлического сопротивления орошаемой тарелки ΔР от скорости газа в колонне; ознакомление с работой колпачковой тарелки в различных режимах на основе визуальных наблюдений.
Оптимизация процесса сталеварения в конвертере
Технологии вычислительной гидродинамики (Computational fluid dynamics, CFD) позволяют инженерам заглянуть внутрь металлургического конвертера, где высокие температуры и неблагоприятные условия делают невозможным выполнение практических измерений.
Фоторезистор
Фоторезистор представляет собой непроволочный полупроводниковый резистор, омическое сопротивление которого определяется степенью освещенности.
Каталитические методы
Каталитические методы очистки очистки газов основаны на гетерогенном катализе и служат для превращения примесей в безвредные или легко удаляемые из газа соединения. Процессы гетерогенного катализа протекают на поверхности твёрдых тел - катализаторов.
Основы гидродинамики и гемодинамики
Гидродинамика - раздел физики, в котором на основе законов механики изучают движение жидкостей. Гемодинамика изучает движение крови в кровеносной системе. Рассмотрим некоторые принципы гидродинамики.
Гравитационное поле плоского слоя
Гравитационное поле плоского слоя В. В. Орлёнок, доктор геолого-минералогических наук Рассмотрим очень важную задачу притяжения, создаваемого плоским слоем в точке А, расположенной на некоторой высоте z над ним. Пусть плотность слоя = const. Вырежем в нем диск радиусом r и толщиной z.
Гравитационное поле плоского слоя
Рассмотрим очень важную задачу притяжения, создаваемого плоским слоем в точке А, расположенной на некоторой высоте z над ним. Пусть плотность слоя = const. Вырежем в нем диск радиусом r и толщиной z.
Реализация и анализ ЦФ с КИХ
Цифровой согласованный фильтр с конечной импульсной характеристикой. Импульсная характеристика согласованного фильтра. Входной аналоговый и дискретизированный ЛЧМ сигналы. Нормированный отклик фильтра на заданный сигнал. Амплитудный спектр фильтра.
Бахметьев, Борис Александрович
План Введение 1 Биография 1.1 Общественная деятельность 1.2 Научная деятельность 1.3 Научные награды 2 Память Список литературы Введение Бори́с Алекса́ндрович Бахме́тьев (1880, Тифлис — 1951, Нью-Йорк) — русский и американский учёный в области гидродинамики, политический и общественный деятель.
Бернулли, Даниил
План Введение 1 Биография 2 Научная деятельность 4 Труды в русском переводе Введение Дании́л Берну́лли (Daniel Bernoulli; 29 января (8 февраля) 1700 — 17 марта 1782), выдающийся швейцарский физик-универсал и математик, сын Иоганна Бернулли, один из создателей кинетической теории газов, гидродинамики и математической физики.
Роуланд, Шервуд
Франк Шервуд Роуланд (англ. Frank Sherwood Rowland; род. 28 июня 1927 года, Делавэр (Огайо), США) — американский химик, лауреат Нобелевской премии по химии за работы по роли газообразных галогеноалканов в истощении озонового слоя Земли, разделив её с Марио Молиной и Паулем Крутценом.
Нейронные сети с радиальными базисными функциями
Преимущества и недостатки нейронных сетей с радиальными базисными функциями (РБФ). Функции newrbe и newrb для построения РБФ общего вида и автоматической настройки весов и смещений. Пример построения нейронной сети с РБФ в математической среде Matlab.
Изготовление печатных форм - Фотомеханический способ
Фотомеханический способ изготовления офсетных печатных форм характеризуется нанесением формную пластину светочувствительного слоя (называемого еще копировальным), контактным копированием на этот слой негатива или диапозитива.
Генерация геомагнитного поля
Современные воззрения на природу геомагнитного поля базируются на гипотезе Лармора, согласно которой процесс генерации геомагнитного поля аналогичен действию гидромагнитного динамо.
Озоновый слой 3
Озоновый слой — это тонкий газовый слой в стратосфере (от 10 км и выше от поверхности Земли), С начала 20 века ученые наблюдают за состоянием озонового слоя атмосферы. Сейчас уже все понимают, что стратосферный озон является своего рода естественным фильтром, препятствующим проникновению в нижние слои атмосферы жесткого космического излучения - ультрафиолета-В.
Дородницын Анатолий Алексеевич
Академик АН СССР Анатолий Алексеевич Дородницын (1910 — 1994) широко известен своими выдающимися научными трудами по математике, определяющей ролью в создании вычислительной гидродинамики, плодотворной научно-организационной работой.