Размещено на http://www.allbest.ru/

Методические указания к лабораторной работе

"Изучение гидродинамики псевдоожиженного слоя".

1. Введение

, (2)

где Р - сила динамического воздействия потока воздухе на частицу, Н;

- коэффициент сопротивления среды;

- площадь поперечного сечения частицы диаметром ;

w - действительная скорость воздуха между частицами, м/с;

- плотность воздуха, .

(3)

где G - вес частицы, Н;

- объем частицы диаметром ;

- плотность частицы, ;

g - ускорение свободного падения м/с.

(4)

где А - подъемная сила, Н.

Из уравнения (3) и (4) находим

(5)

Поскольку плотность воздуха частиц невелика, ею можно пренебречь, тогда уравнение (1) примет вид:

Р=G (6)

Таким образом, когда все частицы в слое перейдут во взвешенное состояние, давление газа перед слоем . должно уравновешивать вес частиц , приходящихся на единицу площади поперечного сечения аппарата f, т.е.

(7)

Аз уравнения (7) видно, что в период установившегося псевдоожижения гидравлическое сопротивление слоя не зависит от скорости воздуха и остается практически постоянным во всем диапазоне существования слоя. Это можно объяснить тем, что с ростом скорости псевдоожижающего агента сила гидродинамического воздействия на частицы слоя увеличивается и контакт между ними уменьшается. При этом частицы зернистого материала получают большую возможность хаотическогo перемещения, среднее расстояние между частицами увеличивается таким образом, что при новом значении скорости потока гидродинамическое сопротивление псевдоожиженного слоя остается практически постоянным. Увеличение среднего расстояния между частицами, т.е. увеличение порозности псевадоожиженного слоя при постоянной площади поперечною сечения аппарата приводит к расширению псевдоожиженного слоя, т.е. к увеличению его высоты Н. Таким образом, слой зернистого материала способен поддерживать постоянство своего гидродинамического сопротивления. /

Зернистые частицы как неподвижного, так и взвешенного слоя находятся в состоянии, которое может быть охарактеризовано порозностью слоя. Под порозностью слоя Е понимают относительный объем пустот в слое

(8)

где V - общий объем, занимаемый слоем;

V0 - объем, занимаемый только твердыми частицами, м³;

Для неподвижного слоя шаровых частиц порозность Е0 составляет приблизительно 0,380,42 независимо от размера частиц. Для взвешенного слоя порозность растет с увеличением расхода газа, т.к. объем взвешенного слоя при этом увеличивается.

В инженерных расчетах и научных исследованиях очень важно уметь оценить пределы существования псевдоожиженного слоя, т.е. определить критическую скорость псевдоожижения Wкр и скорость начала уноса Wу.

Для определения величины Wкр для аппаратов с псевдоожиженым слоём используется критериальные зависимости, включающие в себя физические величины, оказывающие влияние на рассматриваемый процесс. Eсли принять порозность слоя неподвижных сферических частиц Е0=0,4 то можно воспользоваться следующей зависимостью:

(9)

где (10)

(11)

и соответственно:

- критическое значение числа Рейнольдса, при котором зернистый слой переходит во взвешенное состояние;

Ar - критерий Архимеда;

Wкр - критическая скорость воздуха, при которой начинается процесс псевдоожижения;

- кинематическая вязкость воздуха, ;

dэ - эквивалентный диаметр частиц, м.

Следовательно, чтобы определить Wкр необходимо сначала найти значение критерия Ar, зетем и далее из формулы (11) определить Wкр:

3. Цель работы

1. Ознакомиться с процессом перехода зернистого материала в псевдоожиженное состояние.

2. На основе экспериментальных данных построить зависимость .

3. Определить кинематическую скорость псевдоожижения Wкр по экспериментальной зависимости.

4. Рассчитать критическую скорость псевдоожижения, используя критериальные зависимости.

5. Пoлученное расчетное значение Wкр сравнить со значением найденный по экспериментальной зависимости .

4. Описание установки

Аппарате для изучения гидродинамики псевдоожиженного слоя (рис.4) состоит из стеклянной царги, имеющей внутренний диаметр 55мм, которая зажата во фланцах с помощью болтов. Внизу аппарата установлена газораспределительная решетка 1. В качестве ожижающей среды использован воздух, который подается под распределительную решетку за счет роботы вытяжного вентилятора 4. Расход воздуха регулируется с помощью лабораторного автотрансформатора 5, меняющею напряжение на щетках вентилятора.

Скорость воздуха определяется по тарировочному графику (рис.5) в зависимости от показаний реометра и номера диафрагмы. Перепад давлений в слое зернистого материала измеряется с помощью пьезометрических трубок, присоединенных к микроманометру 7. В качестве зернистого материала используется манная крупа плотностью 760 кг/м^э, с диаметром частиц 0,31 мм.

5. Проведение опыта