Описание экспериментальной установки
Установка (рис.1.8) состоит из насадочной колонны 1 диаметром 103,7 мм (площадь живого сечения колонны fк = 0,00845 м2 ) с насадкой из колец Рашига размером 15х15х2 мм (порозность слоя ε = 0,6 м3/м3; удельная площадь поверхности насадки а = 330 м2 /м3; эквивалентный диаметр каналов dэкв = 0,73·10-2 м) и высотой слоя Н = 1,56 м; воздуходувки 2 для подачи воздуха в колонну. Расход воздуха регулируется вентилем 3 и контролируется ротаметром 4. Подача воды из водопровода на орошение насадки в колонне регулируется вентилем 5, а измеряется ротаметром 6. Гидравлическое сопротивление сухой или орошаемой насадки в колонне измеряется дифференциальным манометром 7. Слив воды в канализацию регулируется вентилем 8.
Рис. 1.8. Схема экспериментальной установки для
исследования гидродинамики насадочной колонны
Методика проведения работы
Экспериментальная часть работы заключается в выполнении гидродинамических испытаний сухой и орошаемой насадки. В первом случае все измерения проводят на сухой насадке, во втором - при постоянной подаче воды в колонну, задаваемой преподавателем.
Перед началом опытов полностью закрыть вентиль 8 и включить воздуходувку 2. Вентилем 3 установить такой расход воздуха в колонне, при котором поплавок ротаметра занимал бы положение в нижней части шкалы. Снять показания дифференциального манометра 7. Опыт повторить при различных расходах воздуха (до полного открытия вентиля 3).
После окончания испытаний сухой насадки вентилем 5 по ротаметру 6 установить заданный расход воды. При постоянном расходе воды снять показания дифференциального манометра 7 для различных расходов воздуха (зафиксированных при испытании сухой насадки).
Аналогичные опыты могут проводиться при других расходах воды, подаваемой на орошение (по указанию преподавателя).
В процессе испытания орошаемой насадки визуально фиксируется момент захлебывания насадки (появления слоя жидкости над насадкой) и измеряется расход воздуха, подаваемого в колонну.
Работу заканчивают, выключив воздуходувку 2, закрыв вентили 3 и 5 и открыв вентиль 8 для слива воды из нижней части колонны в канализацию.
Результаты опытов по сухой и орошаемой насадке записать в табл. 1.6.
Таблица 1.6
|
Номер опыта |
Показания ротаметра 4, деления шкалы |
Показания ротаметра 6, деления шкалы |
Показания дифференциального манометра 7 h, мм вод. ст.
|
Температура воздуха t ,0С |
Температура воды t, 0С |
Сухая насадка
1.
2.
и т. д.
Орошаемая насадка
1.
2.
и т. д.
Деления шкалы ротаметра 4 в опытах по орошаемой насадке должны повторить их в опытах по сухой насадке.
Обработка результатов эксперимента
Расчетная часть заключается в определении гидравлического сопротивления сухой и орошаемой насадки.
Определение гидравлического сопротивления сухой насадки
По градуировочному графику ротаметра 4 (рис. 1.9) определить объемный расход воздуха Vг , соответствующий показанию шкалы ротаметра.
Рассчитать фиктивную ωо и действительную ω скорости воздуха.
Установить режим движения воздуха в каналах насадки, рассчитав критерий Рейнольдса по формуле (1.29).
Рассчитать гидравлический коэффициент трения λ по формуле (1.27) или (1.28) в зависимости от значения критерия Рейнольдса (режима движения воздуха в каналах насадки). Физические свойства воздуха выбрать в зависимости от температуры по прил. 1.
Определить гидравлическое сопротивление сухой насадки ΔРсух газовому потоку по формуле (1.26).
Определить lg (ΔРсух/Н) и lg ωо. Результаты расчётов для всех опытов на сухой насадке внести в табл. 1.7.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Деления шкалы ротаметра
Рис. 1.9. Градуировочный график ротаметра 4
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 1.10. Градуировочный график ротаметра 6
На одном графике для сухой насадки построить расчётные
и экспериментальные функциональные зависимости вида
lg (ΔРсух/Н) = f (lg ωо) . (1.33)