7. далее рассчитываются величины VF= V/F, Δτ, ΔVF и Δτ /ΔVF в которых строится график для определения констант фильтрации.
Опытные и рассчитанные данные сводятся в таблицу.
№ п/п | Объем фильтратаV, м3 | Время фильтрацииτ, с | VF=V/Fм3/м2 | Δτ, с | ΔVFм3/м2 | Δτ/ ΔVF |
Для определения удельного сопротивления осадка по (6) необходимо знать движущую силу процесса ΔР, которая определяется как показание манометра (9) на линии подачи суспензии. (манометр показывает избыточное давление по отношению к атмосферному, Ризб= Рабс - Ратм
а это будет разность давлений над слоем осадка и за фильтровальной перегородкой). Значение ΔР представляется в соотношение (6) в паскалях.
Установлено, что влажность осадка составляет приблизительно 16%. Поэтому взвесив осадок и учтя его влажность можно найти массу полистирола, а разделив ее на плотность определить объем частиц
Vч=Goc(100-ω)/100ρполист.
Зная объем частиц и объем полученного фильтрата Vч можно рассчитать концентрацию частиц полистирола в суспензии
Хо= Vч / V
которая необходима для расчета Rфп по уравнению (6).
Производительность фильтра за время τ можно определить по формуле:
Vф = FּVF / τ
Определение ЗАТРАТ МОЩНОСТИ НА ПЕРЕМЕШИВАНИЕ В АППАРАТЕ С МЕШАЛКОЙ
Цель работы: Экспериментально определить затраты мощности на перемешивание в аппарате с мешалкой. Установить зависимость критерия мощности от числа Рейнольдса.
Перемешивание – это процесс многократного перемещения частиц текучей среды относительно друг друга во всем объеме аппарата, протекающий за счет импульса, передаваемого среде механической мешалкой, струей жидкости или газа. Процессы перемешивания широко применяются в химической и пищевой промышленности для приготовления суспензий, эмульсий и растворов, а также для ускорения тепловых, массообменных и химических процессов. На практике наиболее распространенным способом перемешивания является механический, который осуществляется с помощью вращающихся механических мешалок. Устройство мешалок описано в [2].
Основными характеристиками процессов перемешивания являются интенсивность и эффективность перемешивания. Интенсивность перемешивания определяется количеством энергии, подводимой к единице объема или к единице массы перемешиваемой среды в единицу времени.
Под эффективностью перемешивания понимают технологический эффект, характеризующий качество проведения процесса.
Мощность, затрачиваемая на перемешивание, зависит от целого ряда факторов: конструкции мешалки, аппарата и его внутренних устройств, физических свойств среды и числа оборотов вала мешалки.
Для описания процессов перемешивания широко используются критериальные зависимости. Так, обобщенное уравнение гидродинамики для процессов перемешивания имеет вид [2]:
KN = f (Reм, Frм, Г1, Г2 …)
или
(1)где
– критерий мощности; – модифицированное число Рейнольдса ;Frм = n · dм /g – модифицированное число Фруда;
Г1, Г2 – симплексы геометрического подобия;
N – мощность на валу мешалки, Вт;
n – число оборотов мешалки в секунду, с-1;
dм – диаметр мешалки (диаметр окружности, описываемый мешалкой), м.
Если при перемешивании на поверхности жидкости не образуется воронка, то влияние силы тяжести на протекание процесса будет невелико и при условии геометрического подобия уравнение (1) принимает вид:
KN = С ·Re
(2)Значения коэффициентов А, С и показателей m, n, p, q определяется экспериментально, а значения критерия мощности, как правило приводятся в виде графических зависимостей [1].
Величину крутящего момента определяют с помощью специального устройства 8, основанного на использовании трубок Пито.
15. Установить мешалку 7 на вертикальный вал, предварительно замерив размер лопастей.
16. Заполнить сосуд 5 водой до метки на цилиндрической царге.
17. Установить рычаг регулирования скорости вращения мешалки на минимальное число оборотов.
18. Включить электродвигатель 2 привода мешалки.
19. Снять показания тахометра 4.
20. Определить показания устройства 8.
Далее проводят измерения при других числах оборотов мешалки. После проведения одной серии замеров двигатель выключают, меняют мешалку, и все операции повторяют в той же последовательности. Результаты измерений заносят в таблицу.
Для установившегося режима потребляемую мощность на перемешивание определяют по формуле:
Nn= Mкр · n, (3)
где n– скорость вращения мешалки, с-1;
Mкр – крутящий момент, Н м;
Nn – мощность, затрачиваемая на перемешивание, Вт.
Для измерения крутящего момента на установке использована оригинальная методика, основанная на использовании трубок Пито. Одна из этих трубок вварена ровно в корпус аппарата, а другая направлена навстречу потоку жидкости и учитывает динамический напор. Чем интенсивнее вращение, тем больше разница уровней в указанных трубках. Для того чтобы установить связь Δ h с крутящим моментом, была выполнена калибровка трубок и получено уравнение
Mкр = 0,127 · Δ h0,42, Н · м (4)
В этом уравнении Δ h следует подставлять в миллиметрах.
Таблица 1 – Измеренные и рассчитанные величины
Тип мешалки | dмм | Nоб/с | Δ hмм | MкрН·м | NnВт | Reм | KN | NрВт |
Для каждого типа мешалок строится график зависимости lgKN от lgReм и определяют показатель степени m и коэффициент С в уравнении (2).
По полученному уравнению рассчитывают критерий мощности, из которого определяют мощность, и сравнивают ее с опытной.
Отчет должен включать схему установки, расчетные формулы, таблицу измеренных и рассчитанных величин, графики зависимости lgKN от lgReм , вычисленные значения констант m и С.
ЛИТЕРАТУРА
1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для вузов /Под ред.чл-корр.АН СССР П.Г.Романкова.-10-е изд., перераб. и доп.-Л.: Химия, 1987.-576с.,ил.
2. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов.Изд.2-е. В 2-х кн.-М.: Химия, 1995.-кн.1.-400с.: ил.