Fluidyzacja_PIotr Szewczak.pdf

(390 KB) Pobierz
Temat:
Data wykonania
ćwiczenia:
Charakterystyka złoża fluidalnego
Grupa:
30.05.2016 r.
14
45
-16
15
I
mię i nazwisko:
W2 (14)
MiBM, Rok III
2015/2016
Piotr Szewczak
1.Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia było poznanie mechanizmów tworzenia warstwy fluidalnej i wyznaczenie jej
podstawowych parametrów.
2. Schemat stanowiska [1]
3. Dane, wyniki pomiarów, obliczenia
3.1 Karta pomiarowa
Charakterystyka złoża fluidalnego:
Materiał złoża: kulki z tw. sztucznego
Średnica kulki: d
s1
=6mm
Masa kulki: M
s1
=0,2g
Objętość kulki: V
s1=
113,04 mm
3
Liczba kulek: n
s
=6 tys.
Tab 1) Wyniki pomiarów
Lp.
Wysokość ciśnienia różnicowego
Wysokość
złoża
fluidalnego
0
-158
∆h
mm
H
z
mm
0
4
4
10
35
65
85
105
125
145
195
55
55
55
65
115
150
250
330
430
640
1350
h
0
mm
0
43
50
54
60
62
65
67
67
67
67
Wysokość ciśnienia w kolumnie fluidyzacyjnej
1
380
h
1
2
580
h
2
3
780
h
3
4
5
6
7
8
980 1180 1380 1580 1780
h
4
h
5
mm
0
0
0
0
3
3
5
6
7
7
10
h
6
mm
0
0
0
0
3
3
5
6
7
7
10
h
7
mm
0
0
0
0
3
3
5
6
7
7
10
h
8
mm
0
0
0
0
3
3
5
6
7
7
10
mm mm mm mm
0
0
0
0
3
5
6
7
10
15
30
0
0
0
0
3
5
6
7
10
10
20
0
0
0
0
3
5
6
7
10
10
15
0
0
0
0
3
5
6
7
10
10
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Wielkości geometryczne stanowiska pomiarowego:
Średnica kolumny fluidyzacyjnej: D
f
=185 mm
Średnica rurociągu ssawnego: D=150 mm
Średnica otworu kryzy d=110,22 mm
Całkowita wysokość kolumny: H=184 mm
Wysokość nasypowa złoża w kolumnie: H
0
=55 mm
Gęstość materiału kulek ρ
s
= 1769,285
kg
/
m3
Warunki otoczenia:
Ciśnienie otoczenia p
ot
=98900 Pa
Temperatura otoczenia t
ot
=25
o
C
Wilgotność powietrza
ot
=50%
Ciśnienie nasycenia pary wodnej w temp. t
ot
: p''=3161,8 Pa
Gęstość nasyconej pary wodnej w temp. t
ot:
ρ''=0,0231
kg
/
m3
Lepkość dynamiczna powietrza :
ot
=
G
=18,386 *10
-6
Pa*s
Charakterystyka kryzy:
Liczba przepływu: C=0,6021
Współczynnik ekspansji
1
=0,9986
Współczynnik przewężenia:
=d/D=0,7348
3.2 Przekształcenie wartości do jednostek podstawowych
Tab 2) Tabela z wartościami obliczonymi
Lp.
Prędkość Wysokość
Ciśnienie Strumień strumienia
złoża
różnicowe objętości powietrza fluidalnego
∆p
V
u
f
H
z
Pa
m
3
/s
0,000
0,056
0,056
0,089
0,167
0,227
0,260
0,289
0,315
0,339
0,394
m/s
0,00
2,10
2,10
3,32
6,21
8,46
9,67
10,75
11,73
12,63
14,65
mm
55
55
55
65
115
150
250
330
430
640
1350
P
0
Pa
0,00
334,09
388,48
419,55
P
1
Pa
0,00
0,00
0,00
0,00
Ciśnienie w kolumnie fluidyzacyjnej
P
2
P
3
P
4
P
5
P
6
Pa
0,00
0,00
0,00
0,00
23,31
38,85
46,62
54,39
77,70
Pa
0,00
0,00
0,00
0,00
Pa
0,00
0,00
0,00
0,00
Pa
0,00
0,00
0,00
0,00
Pa
0,00
0,00
0,00
0,00
P
7
Pa
0,00
0,00
0,00
0,00
P
8
Pa
0,00
0,00
0,00
0,00
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
0,00
39,24
39,24
98,10
343,35
637,65
833,85
1030,05
1226,25
1422,45
1912,95
466,17 23,31
481,71 38,85
505,02 46,62
520,56 54,39
520,56 77,70
23,31 23,31 23,31 23,31 23,31 23,31
38,85 38,85 23,31 23,31 23,31 23,31
46,62 46,62 38,85 38,85 38,85 38,85
54,39 54,39 46,62 46,62 46,62 46,62
77,70 77,70 54,39 54,39 54,39 54,39
77,70 77,70 54,39 54,39 54,39 54,39
520,56 116,54 77,70
520,56 233,09 155,39 116,54 93,23 77,70 77,70 77,70 77,70
600,00
p=f(H)
1
2
500,00
400,00
ciśnienie [Pa]
3
4
300,00
5
6
200,00
7
8
100,00
9
10
0,00
-160
340
840
1340
1840
2340
11
położenie punktu pomiarowego [mm]
Rys 1) Rozkład ciśnienia w kolumnie
3.3 Porowatość
Tab 3) Tabela obliczeniowa
Lp.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Prędkość Wysokość
strumienia
złoża
Liczba Strata
powietrza fluidalnego Porowatość Reynoldsa ciśnienia
u
f
H
z
Ɛ
Re
∆
m/s
m
-
-
Pa
0,00
0,055
0,541
0,00
437,8805
2,10
0,055
0,541
795,17
437,8805
2,10
0,055
0,541
795,17
437,8805
3,32
0,065
0,612
1257,28 437,8805
6,21
0,115
0,780
2352,15 437,8805
8,46
0,15
0,832
3205,44 437,8805
9,67
0,25
0,899
3665,56 437,8805
10,75
0,33
0,924
4074,04 437,8805
11,73
0,43
0,941
4445,14 437,8805
12,63
0,64
0,961
4787,57 437,8805
14,65
1,35
0,981
5551,98 437,8805
1,2
1,0
Porowatość ε [-]
ε = f(u)
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Prędkość fluidyzacji uf [m/s]
Rys 2) Zmiana porowatości w zależności od prędkości fluidyzacji
3.4 Obliczenia dla jednego punktu pomiarowego ( pkt. nr 4)
Gęstość powietrza
(
−
=
= 1,14
1) Różnica ciśnień zmierzona na kryzie
∆ =
∆ℎ = 1000 ∗ 9,81 ∗ 0,010 = 98,1[
]
)
+
(98900 − 0,50 ∗
3161,8
) ∗ 273
= 1,29 ∗
+ 50 ∗
3161,8
101325 ∗ 298
2) Strumień objętości
=
∗ 0,9986 ∗
4
1−
1 − 0,7348
3) Pole przekroju komory fluidyzacyjnej
∗ 0,185
=
=
= 0,0269 [ ]
4
4
4) Prędkość fluidyzacji
̇
0,089
=
=
= 3,32
0,0269
5) Ciśnienie w kolumnie fluidyzacyjnej
=
ℎ = 729 ∗ 9,81 ∗ 0,054 = 419,55 [
6) Porowatość nasypowa złoża
=
=
7) Porowatość złoża
=
8) Liczba Reynoldsa
=
=
3,32 ∗ 0,006 ∗ 1,147
= 1257,28
18,386 ∗ 10
]
=
−
= 0,0269 ∗ 0,065 = 0,0017485 [ ]
0,0017485 − 0,00067842
=
= 0,612
0,0017485
̇ =
2∆
0,6021
∗ 0,11022
4
2 ∗ 98,1
= 0,089
1,14
]
= 0,0269 ∗ 0,055 = 0,0014776 [ ]
−
0,0014776 − 0,00067824
=
= 0,54
0,0014776
9) Strata ciśnienia w złożu fluidalnym
∆ = ( − )(1 − ) = 0,065 ∗ (1768 − 1,147) ∗ (1 − 0,612) ∗ 9,81 = 437,88 [
10) Liczba Archimedesa
( − )
9,81 ∗ 1,147 ∗ (1768 − 1,147) ∗ 0,006
=
=
= 13 ∗ 10
(18,386 ∗ 10 )
11) Minimalna prędkość fluidyzacji
= 0,2
12) Prędkość zawisania
=
0,1046
0,1175 −
1 + 0,000373
=
,
(
−
)
9,81 ∗ (1768 − 1,147) ∗ 0,006
= 0,2 ∗
= 1,905
1,147
1,905
0,1046
0,1175 −
1 + 0,000373 ∗ (13 ∗ 10 )
= 16,42
,
4.Wnioski
W wyniku pomiarów oraz opracowania wyników, uzyskujemy wykresy rozkładu ciśnień w kolumnie
fluidyzacyjnej oraz porowatości. Można zaobserwować znaczne spadki pomiędzy pierwszym i drugim
punktem pomiarowym. Dla kolejnych punktów różnice są już mniejsze. Początkowa porowatość złoża
wynosiła ok. 54%, stopniowo rosła, aż osiągnęła wartość ok. 98%. Wyniki przeprowadzonych badań
potwierdzają założenia teoretyczne dotyczące np. zmian porowatości wraz ze zmianą prędkości złoża
fluidalnego. Wyniki obarczone są błędem, ze względu na sposób pomiarów i charakter zjawiska.
Literatura:
1. Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego,
http://www.kseiuos.agh.edu.pl/dla_studentow/maszyny_i_urzadzenia_energetyczne/Charakterystyka_zloza_fluidalnego_v1.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin