KEEVKIHI HÜDRODÜNAAMIKA (1)

5 VÄGA HEA

Tallinna Tehnikaülikool
Keemiatehnika instituut
Laboratoorne töö õppeaines
Gaaside ja vedelike voolamine
KEEVKIHI HÜDRODÜNAAMIKA
Õpilased: Õppejõud:
Õpperühm:
Sooritatud :
Esitatud:
Tallinn
2013

Sissejuhatus
Selleks, et viia peeneteraline materjal hõljuvasse olekusse ehk keevakihti, on vaja selle materjali kihist läbi juhtida gaasi või vedelikku (fluidumi) kiirusega, mille puhul kihi takistus õhu voole on võrdne kihi kaaluga pinnaühiku kohta. Fluidumi kiirust, mille juures materjali kiht läheb hõljuvasse olekusse, nimetatakse kriitiliseks kiiruseks. Kriitilisel kiirusel suureneb kihi maht, peeneteralised osakesed omandavad võime üksteise suhtes liikuda ning hakkavad ” keema ” ja voolama sarnaselt vedelikega. Kriitilisel kiirusel saab materjali kaal pinnaühiku kohta võrdseks kihi takistusega. Fluidumi kiiruste vahemikku, mille juures materjal hõljub fluidumi voos, nimetatakse hõljumiskiiruseks. Fluidumi kiiruse edasisel suurendamisel, hakkab gaasivoog osakesi endaga kaasa kandma. Sellist gaasi või vedeliku kiirust nimetatakse kaasakande- ehk pneumotranspordi kiiruseks.
Peeneteralise materjalikihi kõrgus ning ka kihi poorsus hõljuvas olekus suurenevad. Kihi poorsus ehk vaba mahu osa väljendab kihi osakeste vahelise vaba ruumi osa kihi mahu Vkk ühes ruumalaühikus:
kus Vos ja Vkk – tahkete osakeste maht ja keeva kihi kogumaht, m3,
ρos ja ρkk – osakeste tihedus ja kihi tihedus (nn. puistetihedus ), kg/m3 .
Keevkihi aparaate kasutatakse keemiatööstuses teralise materjali kuivatamisel, kristallisatsioonil, adsorbtsioonil, katalüütiliste ja paljude teiste protsesside läbiviimisel. Pneumatransportrežiimi kasutatakse teralise materjali ümberlaadimisel ja transpordil.

Töö eesmärk

Tutvuda keevkihi seadme ehituse ning töötamise põhimõttega.

Määrata katseliselt õhu kriitiline kiirus, hõljumise kiirus ja pneumotranspordi kiirus antud materjali kasutamisel.

Võrrelda katsest saadud tulemusi kirjanduses toodud arvutusvalemite kasutamisel saadud tulemustega.

Esitada graafiliselt kihi poorsuse , kõrguse ja takistuse sõltuvused õhu kiirusest aparaadi vabas ristlõikepinnas.

Katseseadme kirjeldus
Keevkihi aparaat (joonis 1) kujutab endast 94 mm läbimõõduga kolonni (1), milles on rest (2) (ava läbimõõt 2 mm, vaba ristlõikepind 20% kogu ristlõikepinnast). Teraline materjal laaditakse lehtri abil aparaati kolonni seinas oleva luugi (3) kaudu. Materjalist juhitakse läbi õhuvool, mis tekitatakse ventilaatoriga (4). Kolonni suunatud õhu kulu mõõdetakse diafragmaga (5), diferentsiaalmanomeetrite näitude abil (6 ja 7). Manomeetrid on ühendatud paralleelselt. Mikromanomeetrit (6) kasutatakse väikeste rõhulangude mõõtmiseks. Õhu kulu muudetakse reguleerides sagedusmuunduriga (8) ventilaatori mootorile (9) antava voolu sagedust. Materjali kihi läbinud õhk puhastatakse õhuga kaasa kantud materjali osakestest ja tolmust tsüklonis (10). Tsüklonisse satub materjal ka töötlemisel pneumotransportrežiimil.
Aparaadi hüdrodünaamilist takistust mõõdetakse paralleelselt ühendatud diferentsiaalmanomeetritega (11 ja 12), mille impulsstorud on ühendatud kolonniga enne ja pärast kolonnis olevat resti. Tsükloni (10) takistust mõõdetakse manomeetriga (13) ja ventilaatori (4) poolt, mõõdetakse diferentsiaalmanomeetriga (15) ja ventilaatori poolt tekitatud rõhk manomeetriga (16). Ventilaatori poolt imetava õhu kogust võib reguleerida siibriga (17).

Töö käik
Enne tööga alustamist puhastatakse kolonn , kontrollitakse, kas kolonn on ühendatud õhutorustikuga, suletakse kõik kolonni avad, mikromanomeetrid (6 ja 11) ja avatakse siiber (17).

Määratakse resti takistuse sõltuvus õhu kiirusest kolonnis.

käivitatakse ventilaator (lüliti (14), sagedusmuundur (8), nupp ”RUN”),
sagedusmuunduri (8) abil reguleeritakse välja õhu kiirus,
päraste seadme töörežiimistabiliseerumist mõõdetakse õhu kiirus diferentsiaalmanomeetrite (6 ja 7) näitude abil ning registreeritakse tühja resti takistus (diferentsiaalmanomeetrite 11 ja 12 näidud),
tulemused kantakse tabelisse 1,
seejärel suurendatakse õhu kiirust (suurendades voolu sagedust) ja korratakse mõõtmisi; voolu sagedust muudetakse piirides 0 kuni 70 Hz,
seisatakse ventilaator.

Määratakse materjaliga resti takistuse sõltuvus õhu kiirusest kolonnis
Selleks

määratakse mikromeetriga teralise materjali osakeste keskmine diameeter (määratakse granulomeetriline koostis)

kus n - osakeste arv
di – i-nda osakese diameeter, m.
Määratakse materjali tihedus. Orienteeruva tiheduse võib leida valemi
abil, võttes materjali poorsuseks ε = 0,4 ja määrates puistetiheduse ρk. Selleks kaalutakse mõõtsilindrisse kindel kogus teralist materjali ja määratakse materjali maht. Kaalutud materjali võib kasutada edasises töös.

laaditakse läbi luugi (3) kaalutud materjal restile (2), suletakse luuk (3) ja mõõdetakse seisva materjalikihi kõrgus,
käivitatakse ventilaator, nagu on kirjeldatud punktis 4.1,
muudetakse sagedusmuunduri abil astmeliselt voolu sagedust minimaalsest kuni 70 Hz,
erinevatel voolu sagedustel (õhu kiirustel, alati pärast stabiliseerumist) mõõdetakse materjalikihi kõrgus restil, õhu kiirus (manomeetrid 6 ja 7) ja materjaliga resti takistus (manomeetrid 11 ja 12),
tulemused kantakse tabelisse 2,
pärast maksimaalse õhu kiiruse saavutamist vähendatakse õhu kiirust kuni minimaalseni ja korratakse mõõtmisi erinevatel õhu kiirustel.

Pärast mõõtmiste lõpetamist puhastatakse kolonn teralisest materjalist, rakendades pneumotranspordi printsiipi (tolmuimejaga puhastamine).

Katseandmete registreerimine
Tabel 1.
Tühja resti takistuse määramine
Nr
Diferentsiaalmanomeetri näit, mmH2O
Õhu kiirus, ωõhk, m/s
Resti takistus, Δprest, mmH2O
6
7 (6näit · 0,4)
11
12
0. 0 p/s
32 mm
0,0054
2 mm
1. 5,2 p/s
32 mm
0 mm
0,0054
2 mm
0 mm
2. 10 p/s
34 mm
0,8 mm
0,0671
3 mm
0,4 mm
3. 15,3 p/s
39 mm
2,8 mm
0,2115
4 mm
0,8 mm
4. 20,3 p/s
44,5 mm
5 mm
0,3554
5 mm
1,2 mm
5. 25,1 p/s
52,5 mm
8,2 mm
0,5391
6 mm
1,6 mm
6. 30 p/s
66 mm
13,6 mm
0,7904
6,5 mm
1,8 mm
7. 35 p/s
77,5 mm
18,2 mm
0,9584
8 mm
2,4 mm
8. 40 p/s
93 mm
24,4 mm
1,1397
9 mm
2,8 mm
9. 45,1 p/s
109 mm
30,8 mm
1,3000
11 mm
3,6 mm
10. 50 p/s
123 mm
36,4 mm
1,4424
12 mm
4 mm
11. 55,1 p/s
140,5 mm
43,4 mm
1,6568
13 mm
4,4 mm
12. 60,1 p/s
164 mm
52,8 mm
2,0760
14 mm
4,8 mm
13. 65,4 p/s
117 mm
16,5820
14,5 mm
5 mm
14. 70,1 p/s
126 mm
21,3271
16 mm
5,6 mm
Tabel 2.
Materjaliga resti takistuse määramine
Materjal rapsiseemned
Materjali kaal 160 g , V=250 ml
Materjali tihedus 640 kg/m3
Materjali granulomeetriline koostis keskmine osakese suurus = 1,45 · 10-3 m
sage-dus p/s
Diferentsiaalmanomeetri näit, mmH2O
Õhu kiirus, ωõhk, m/s
Resti takistus, Δprest, mmH2O
Kihi kõrgus h, m
Kihi poor -sus, ε
Kihi iseloomustus
6
7
11
12
0
15,5 mm
0,0054
2 mm
0,035 m
0,4
ei liigu
5,1
16 mm
0,2 mm
0,0210
3,5 mm
0,6 mm
0,035 m
0,4
ei liigu
10
16 mm
0,2 mm
0,0210
10 mm
3,2 mm
0,035 m
0,4
ei liigu
15,1
18 mm
1 mm
0,0821
21 mm
7,6 mm
0,035 m
0,4
ei liigu
20
18,5 mm
1,2 mm
0,0970
33,5 mm
12,6 mm
0,035 m
0,4
ei liigu
25,2
21 mm
2,2 mm
0,1696
52 mm
20 mm
0,035 m
0,4
ei liigu
30
32 mm
6,6 mm
0,4508
55,5 mm
21,4 mm
0,040 m
0,475
kriitiline kiirus
35,1
46 mm
12,2 mm
0,7315
58,5 mm
22,6 mm
0,055 m
0,618
osakesed hüppavad pinnalt lahti
40,4
62 mm
18,6 mm
0,9715
60 mm
23,2 mm
0,060 m
0,65
45
73 mm
23 mm
1,1020
62 mm
24 mm
0,065 m
0,68
gaasi mullid läbivad pinda
50
89 mm
29,4 mm
1,2657
64 mm
24,8 mm
0,075 m
0,72
55,1
110 mm
37,8 mm
1,4810
65 mm
25,2 mm
0,090 m
0,77
toimub tugev keemine ja osakesed hakkavad keevkihist gaasiga kaasa kanduma
60
129 mm
45,4 mm
1,7307
65 mm
25,2 mm
0,100 m
0,79
65
149 mm
53,4 mm
2,1100
67 mm
26 mm
0,110 m
0,81
70,1
109 mm
13,0767
67 mm
26 mm
0,115 m
0,82

Katseandmete töötlemine

Katseandmete põhjal joonistatud graafikud :

resti takistuse sõltuvus õhu kiirusest Δprest = f(ωõhk)

materjaliga resti takistuse sõltuvus õhu kiirusest Δprest+mat = f(ωõhk)

materjali takistuse sõltuvus õhu kiirusest Δpmat = f(ωõhk) , kus Δpmat = Δprest+mat - Δprest

keevkihi kõrguse sõltuvus õhu kiirusest

keevkihi poorsuse sõltuvus õhu kiirusest

Kirjanduses toodud kriteriaalvõrranditega arvutatud

kriitiline Reynoldsi arvu väärtus Rearv

de = 0,00146 m
ρk = 1,207 kg/m3 õhk temperatuuril 20 0C
μk = 0,000018 Pa·s õhu viskoossus temperatuuril 20 0C
g = 9,81 m/s2
Arkr = 72652, 40
Rekr =25,88
ωkr =
= 0,2643 m/s

hõljuva kihi poorsus

ε = 0,378

kaasakande kiirus

, kui ε = 1
ja
Rekk =
398,27
ja
ωkk =
4,07 m/s

kokkuvõte:

Selles töös tutvusime keevkihi seadme ehituse ja tööpõhimõttega. Määrasime katseliselt õhu kriitilise kiiruse ning jälgisime hõljumise kiirust. Võrdlesime katsest saadud tulemusi kirjanduses saadud arvutusvalemite tulemustega ning esitasime graafiliselt kihi poorsuse, kõrguse ja takistuse sõltuvust õhu kiirusest.

Kasutatud kirjandus

Laboratoorse töö juhend

Geankoplis C.J., Transport Processes and Separation Process Principles, Published by „ Pearson Education, Inc”, 2003, lk. 971.

.DOCX Laadi alla originaalfail 8 lk · .docx · 109 allalaadimist

10 punkti Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 10 punkti.

~ 8 lehte Lehekülgede arv dokumendis

2013-03-31 Kuupäev, millal dokument üles laeti

109 laadimist Kokku alla laetud

1 arvamus Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid

Mammukas2109 Õppematerjali autor

kolonn õhu kiiruse õhu kiirusest sõltuvus keevkihi poorsus sõltuvus õhu takistuse sõltuvus

Sarnased õppematerjalid

docx

Keevkiht keemiatehnika alused

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Keemiatehnika Instituut KEEVKIHI HÜDRODÜNAAMIKA Laboratoorne töö õppeaines Keemiatehnika Õppejõud: Jelena Veressinina, Keemiatehnika õppetool lektor Tallinn 2014 SISUKORD Töö ülesanne...............................................................................................................................3 Katseseadme skeem..................

Keemia

xlsx

Keevkihi arvututsed

30 20 pmat 10 Materjali takistuse sõltuvus õhu kiirusest 30 20 pmat 10 0 0,01 0,01 0,04 0,15 0,23 0,35 0,62 0,84 1,06 1,20 1,35 1,57 1,90 9,35 17,20 õhk Keevkihi kõrguse sõltuvus õhu kiirusest 0,15 0,1 h 0,05 0 0,0054 0,0210 0,0970 0,4508 0,9715 1,2657 1,7307 13,0767 õhk Keevkihi poorsuse sõltuvus õhu kiirusest 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0

Gaaside ja vedelike voolamine

xlsx

Keevkihi hüdrodünaamika Exceli fail

5,75268 0,115 0,0007986111 5,75268 8,64732 0,133 0,16 0,0009236111 8,64732 11,92192 0,138 0,0009583333 11,92192 0,14 0,12 0,1 0,08 Keevkihi kõrgus, m 0,06 0,04 0,02 0 0 2 4 6 8 Õhu kiirus, m/s se sõltuvus õhu kiirusest Kihi poorsus, 0,4 1,7 0,4

Keemiatehnika

doc

Desorptsioon

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Keemiatehnika instituut Laboratoorne töö õppeaines Keemiatehnika II DESORPTSIOON Üliõpilased: Juhendaja: Tallinn 2012 Töö ülesanne 1. Tutvuda sõelpõhitaldrikkolonni ehitusega 2. Viia läbi ammoniaagi desorptsioon veest õhuga erinevatel õhu kiirustel 3. Koostada ammoniaagi desorptsiooniprotsessi materjalibilanss 4. Arvutada massiülekandetegurid ja massiläbikandetegurid erinevatel õhu kiirustel 5. Esitada graafiliselt massiülekandeteguri ky sõltuvus õhu kiirusest: ky = f{uõ} 6. Võrrelda katseliselt saadud sõltuvust kykats =f{uõ} kirjanduse andmete põhjal arvutatuga k arv m n y = Auõ H 0 Joonis 1. Katseseadme skeem väljalase 9

Keemiatehnika

doc

Desorptsioon - protokoll

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Keemiatehnika instituut Laboratoorne töö õppeaines Keemiatehnika II DESORPTSIOON Üliõpilased: A B C Juhendaja: N.S. Tallinn 2010 2 Töö ülesanne 1. Tutvuda sõelpõhitaldrikkolonni ehitusega 2. Viia läbi ammoniaagi desorptsioon veest õhuga erinevatel õhu kiirustel 3. Koostada ammoniaagi desorptsiooniprotsessi materjalibilanss 4. Arvutada massiülekandetegurid ja massiläbikandetegurid erinevatel õhu kiirustel 5. Esitada graafiliselt massiülekandeteguri ky sõltuvus õhu kiirusest: ky = f{uõ} 6. Võrrelda katseliselt saadud sõltuvust kykats =f{uõ} kirjanduse andmete põhjal arvutatuga k arv m n y = Auõ H 0 Joonis 1. Katseseadme skeem vä

Keemiatehnika

pdf

Desorptsioon

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Keemiatehnika instituut Laboratoorne töö õppeaines Keemiatehnika DESORPTSIOON Üliõpilased: Terje Menert Jaanika Paju Ardi Lepp Allar Leppind KAKB51 Juhendaja: Natalja Savest Tallinn 2010 Töö ülesanne 1. Tutvuda sõelpõhitaldrikkolonni (või täidiskolonni) ehitusega. 2. Viia läbi ammoniaagi desorptsioon veest õhuga erinevatel õhu kiirustel. 3. Koostada ammoniaagi desorptsiooniprotsessi materjalibilanss 4. Arvutada massiülekandetegurid ja massiläbikandetegurid erinevatel õhu kiirustel 5. Esitada graafiliselt massiülekandeteguri ky sõltuvus õhu kiirusest: ky = f{uõ}. 6. Võrrelda katseliselt saadud sõltuvust kykats =f{uõ} kirja

Keemiatehnika

doc

Katlatehnika eksami vastused

Joonis 9-3. Liikuvrest Joonis 9-4. Rest liigutatavate ja liikumatute restilülidega Poolmehaanilises (poolautomatiseeritud) koldes põlevkivi põletada ei tasu, tuhk ummistab. 12. Ke evkihtkold e d Mulliline ehk traditsiooniline keevkiht Keevkiht on võimalikult ühtlase tüki suurusega peeneteralise materjali kiht, milles materjaliosakesed hõljuvad kihist läbijuhitava keskkonna (katla puhul õhu) kineetilise energia mõjul. Kõige suurem keevkihi pluss on võimalus põletada aeglaselt, 800- 900°C juures, tänu millele tekib palju vähem NOx-e. Põlevkivi puhul aitab aeglane põletamine kustutama lubjal (absorbendil, mis juba põlevkivi sees olemas) väävlit siduda, nii et ka väävliheitmed on pea olematud. Veel on keevkihil kõrged soojusülekandetegurid, tänu millele on soojusülekandeks vajalik väiksem pind. Keevkiht on hea turba, biokütuste ja puidu põletamisel.

Katlatehnika

docx

Hüdrodünaamika

Tallinna Tehnikaülikool Keemiatehnika instituut Laboratoorne töö õppeaines Gaaside ja vedelike voolamine HÜDRODÜNAAMIKA ALUSED Õpilane: Õppejõud: Jelena Veressinina Õpperühm: KAKB-41 Sooritatud: 11.02.2013 Esitatud: Tallinn 2013 Teooria 1. Vedelike voolamine torustikes Torustikus vedeliku või gaasi liikumapanevaks jõuks on rõhkude vahe, mida on võimalik tekitada pumbaga, kompressoriga või vedeliku nivoo tõstmisega. Teades hüdrodünaamiks põhiseadusi on võimalik leida rõhkude vahe, mis on vajalik selleks, et teatud kogus vedelikku või gaasi panna liikuma etteantud kiirusega ning järelikult ka vedeliku voolamiseks vajaminevat energiakulu. Samuti on võimaliklahendada ka pöördülesannet- leid

Gaaside ja vedelike voolamine

Rohkem sarnaseid