Методические указания по выполнению лабораторных работ по курсу (стр. 6 из 11)

В данной работе необходимо определить опытную и расчетную скорости осаждения, сравнить теоретический и истинный процесс осаждения путем построения в логарифмических координатах

линий теоретического и истинного процессов осаждения. По истинной линии определить значение коэффициента и показателя степени в уравнении (17) для полученных режимов осаждения. Для этого необходимо:

1. Определить опытную скорость осаждения по уравнению

,

где

- расстояние между метками, ;

- время осаждения, .

Зная эту скорость, по формуле (5) можно рассчитать

2. По формуле (10) рассчитать критерий

, определить режим осаждения и по формулам (14–16) рассчитать критерий .

3. По формуле (19) определить расчетную скорость осаждения на основе

.

4. Найти значения

и для каждого усредненного замера и по ним в координатах нанести точки, которые соединяют прямыми, в пределах соответствующего режима, наилучшим образом приближающихся к теоретическим линиям. Теоретические линии предварительно построить по уравнениям (14–16) исходя из критических значений и : , и , и , как показано на рисунке 2.

Рис. 2. Линия теоретического процесса осаждения

5. Тангенс угла наклона линий истинного процесса к оси абсцисс

даст значения угловых коэффициентов , а отрезок, отсекаемый этими линиями (или их продолжением) на оси ординат , значения , из которого определить .

6. Провести анализ причин, приводящих к отклонению эксперимента от теории.

7. Опытные и расчетные величины занести в протокол испытаний (таблица 1).

Таблица 1.

Частицы			Жидкость			Время осаждения	Скорость осаждения
Материал	rT,	d,	Наименование	,	,		Опытн.	Расчетн.
Керамика	Вода
	Глицерин
	Масло
Свинец
Алюминий

Контрольные вопросы

1. Что называется скоростью осаждения?

2. От чего зависит скорость осаждения?

3. Какие бывают режимы осаждения и критические значения критериев Рейнольдса и Архимеда для этих режимов?

4. Как рассчитывается скорость гравитационного осаждения твердых частиц?

5. Какие силы действуют на осаждающуюся частицу?

6. Какими критериальными зависимостями описывается процесс осаждения?

7. Что характеризуют критерии Рейнольдса и Архимеда?

8. В каких случаях используется формула Стокса?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ ДВИЖЕНИЯ

ЖИДКОСТИ

Цель работы: изучение изменений, происходящих в потоке при различных режимах течения.

Приборы и принадлежности: установка для определения режима потока (рис 1), бюретка с подкрашенной жидкостью, термометр, секундомер.

Рис. 1. Схема установки для определения режимов потока

Вода по трубопроводу 1 поступает в расходный бак 9. Подача воды регулируется вентилем 10. Для предупреждения переполнения бака 9 и поддержания постоянного уровня в баке установлена переливная труба 11, которая соединена с канализацией 2.

Из расходного бака 9 вода по стеклянной трубке 7 поступает в промежуточную емкость 6 и сливается из нее через регулировочный вентиль 5 в мерный бак 4.

Из бака 4 вода через кран 3 сливается в линию канализации 2.

Из емкости с краской 8 через кран 12 подкрашенная струйка воды по тонкой трубке поступает в стеклянную трубку 7.

Температуру воды (для определения вязкости) определяют по термометру, который установлен в емкости 6.

ПОНЯТИЕ ТЕОРИИ ПОДОБИЯ

Чтобы изучить любой технологический процесс, мы должны получить и решить математические зависимости, чаще всего дифференциальные уравнения, которые устанавливают связь между важнейшими параметрами процесса. Одним из примеров расчетных зависимостей, важным для практики, является уравнение Бернулли для движущейся жидкости, которое получается решением соответствующего дифференциального уравнения. В большинстве случаев процессы химической технологии сложны и характеризуются большим числом параметров, а уравнения, описывающие процесс, часто являются настолько сложными, что не могут быть решены известными математическими методами. Иллюстрацией этому является уравнение Навье - Стокса, решение которого оказывается невозможным для большинства важнейших практических случаев. Более того, для очень сложных процессов даже нельзя составить уравнения, которые бы исчерпывающе описывали данный процесс. В таких случаях, когда чисто теоретически процесс изучить невозможно, прибегают к экспериментальному исследованию, то есть к проведению опытов. Для этого можно на опыте осуществить процесс и измерить нужный параметр, а чтобы установить влияние на данный процесс каждого из многочисленных параметров, необходимо провести огромное число опытов. Но проведение опытов на промышленных аппаратах, которые порой достигают больших размеров, очень затруднительно и связано с большими затратами времени и средств. Поэтому целесообразно провести процесс на маленьком аппарате – модели, а результаты опытов перенести на большой аппарат – натуру, или выполнить измерения на нейтральной среде (воде или воздухе), и результаты измерений распространить на дорогие и агрессивные жидкости. В каких случаях мы можем переносить результаты опытов с одного аппарата на другой или с одной среды на другую можно узнать с помощью теории подобия.