1.Теоретичні основи

Якщо через шар зернистого матеріалу, який лежить на перфорованій перегородці, знизу догори пропускати повітря, то стан шару силікагелю буде різним в залежності від швидкості потоку. Існує декілька способів проходження повітря через шар матеріалу.

1.1 Повітря при невеликій швидкості проходить через шар матеріалу, як через фільтр, при цьому частини, які створюють шар, знаходяться у стані спокою. Об'єм шару не змінюється, перепад тиску або опору шару збільшується пропорційно швидкості.

1.2 При досягненні певної швидкості потоку шар зернистого матеріалу збільшується в об'ємі, окремі його частини починають хаотично перемішуватися в шарі. Перепад тиску стає постійним. Такий стан шару називається псевдозрідженим, а швидкість, при якій шар матеріалу переходить у псевдозріджений стан - швидкістю початку псевдозрідження.

1.3 При зростанні швидкості потоку вище певного значення, значно зростає об'єм шару силікагелю і з нього починають вилітати частини матеріалу. Починається режим винесення, при якому опір шару знову зростає.

Однією з характеристик нерухомого і псевдозрідженого шару матеріалу є поруватість - це відношення об'єму пустот у шарі до об'єму всього шару:

Для нерухомого вільно насипаного шару матеріалу поруватість знаходять наступним чином :

де: V_ч - об'єм частинок твердого матеріалу, м³;

V_м - об'єм шару матеріалу, м³.

Поруватість можна виразити також і через густину матеріалу :

де: ρ_ж – насипна густина зернистого матеріалу, кг/м³;

ρ_і – істинна густина зернистого матеріалу, кг/м³ .

Для псевдозрідженого стану:

де: Н_о – висота нерухомого шару матеріалу, м ;

Н – висота псевдозрідженого шару матеріалу, м ,

Втрата тиску для газового потоку, який проходить через псевдозріджений шар матеріалу в апараті круглого перетину, може бути визначена за формулою :

де: ρ_і – істинна густина матеріалу, кг/м³:

ε_і – поруватість псевдозрідженого стану матеріалу ;

Н - висота псевдозрідженого шару матеріалу, м ;

g - прискорення вільного падіння, м/с².

2. Опис установки

Установка (рис.1) складається з компресору (1), який за допомогою крану (2), буферної ємкості (3) та ротаметру (4) з'єднаний з u-подібннм манометром (7). В апараті на перфорованій перегородці знаходиться шар силікагелю (5) .

1-компресор; 2-кран; 3-буферна ємкість; 4-ротаметр; 5-шар зернистого матеріалу; 6-апарат псевдозрідження; 7-u- подібний манометр.

Рисунок 1 - Схема установки для вивчення гідродинаміки псевдозрідження зернистого матеріалу.

3. Виконання роботи

Включають компресор. Повітря з нього надходить в апарат псевдозрідження. За допомогою ротаметру встановлюють різні витрати повітря і по графіку визначають секундні витрати повітря. Дослід повторюють 4 рази, міряючи при цьому висоту псевдозрідженого шару, а також висоту нерухомого шару силікагелю та знімають показання манометру (перепад стовпа рідини), що дозволяє визначити опір шару силікагелю.