1

Politechnika Krakowska

Nazwisko i Imię:

Wydział Inżynierii i Technologii Chemicznej

Instytut Inżynierii Chemicznej i Procesowej

Grupa laboratoryjna:

LABORATORIUM

Z INŻYNIERII CHEMICZNEJ

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 11

Temat:

Spadek ciśnienia podczas przepływu gazu przez złoże fluidalne.

Termin zajęć:

Termin zaliczenia:

Ocena:

2

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest określenie przebiegu spadku ciśnienia powietrza przepływającego przez

nieruchomą i fluidalną warstwę ziarnistą, w zależności od prędkości przepływu gazu oraz

określenie prędkości krytycznej i prędkości zawieszenia, porównanie ich z wielkościami

wyznaczonymi teoretycznie.

2. Dane

Właściwości warstwy ziarnistej : d

e

= 0,875 10

3

[m]

= 1,08

o

= 0,364

s

= 2629 [kg/m

3

]

u

= 1670 [kg/m

3

]

Krzywa wzorcowania rotametru:

Q

v

= 0,72n + 8 [m

3

/h]

Średnica wewnętrzna kolumny:

D

w

=0,074 [m]

Parametry dla powietrza:

= 1,29 kg/m

3

=

6

10

18

[kg/s*m]

3. Wyniki pomiarów i ich opracowanie

liczba działek

rotametru

[mmH

2

O]

p

[Pa]

Q

[m

3

/s]

u

[m/s]

-10

70

686,7

2,222E-04

0,0517

-9

80

784,8

4,222E-04

0,0982

-8

90

882,9

6,222E-04

0,1447

-7

100

981

8,222E-04

0,1913

-6

110

1079,1

1,022E-03

0,2378

-5

122

1196,82

1,222E-03

0,2843

-4

133

1304,73

1,422E-03

0,3309

-3

120

1177,2

1,622E-03

0,3774

-2

125

1226,25

1,822E-03

0,4239

-1

125

1226,25

2,022E-03

0,4704

0

122

1196,82

2,222E-03

0,5170

1

128

1255,68

2,422E-03

0,5635

2

120

1177,2

2,622E-03

0,6100

3

3

130

1275,3

2,822E-03

0,6565

4

134

1314,54

3,022E-03

0,7031

5

130

1275,3

3,222E-03

0,7496

10

135

1324,35

4,222E-03

0,9822

15

125

1226,25

5,222E-03

1,2148

20

125

1226,25

6,222E-03

1,4475

25

145

1422,45

7,222E-03

1,6801

30

140

1373,4

8,222E-03

1,9127

35

140

1373,4

9,222E-03

2,1454

40

140

1373,4

1,022E-02

2,3780

45

140

1373,4

1,122E-02

2,6106

50

140

1373,4

1,222E-02

2,8433

55

140

1373,4

1,322E-02

3,0759

60

140

1373,4

1,422E-02

3,3085

65

155

1520,55

1,522E-02

3,5412

70

160

1569,6

1,622E-02

3,7738

73

165

1618,65

1,682E-02

3,9134

70

175

1716,75

1,622E-02

3,7738

65

175

1716,75

1,522E-02

3,5412

60

175

1716,75

1,422E-02

3,3085

55

165

1618,65

1,322E-02

3,0759

50

160

1569,6

1,222E-02

2,8433

45

155

1520,55

1,122E-02

2,6106

40

155

1520,55

1,022E-02

2,3780

35

155

1520,55

9,222E-03

2,1454

30

140

1373,4

8,222E-03

1,9127

25

150

1471,5

7,222E-03

1,6801

20

140

1373,4

6,222E-03

1,4475

15

130

1275,3

5,222E-03

1,2148

10

130

1275,3

4,222E-03

0,9822

5

135

1324,35

3,222E-03

0,7496

4

135

1324,35

3,022E-03

0,7031

3

125

1226,25

2,822E-03

0,6565

2

125

1226,25

2,622E-03

0,6100

1

120

1177,2

2,422E-03

0,5635

0

115

1128,15

2,222E-03

0,5170

-1

115

1128,15

2,022E-03

0,4704

-2

120

1177,2

1,822E-03

0,4239

-3

120

1177,2

1,622E-03

0,3774

-4

125

1226,25

1,422E-03

0,3309

-5

110

1079,1

1,222E-03

0,2843

-6

100

981

1,022E-03

0,2378

-7

90

882,9

8,222E-04

0,1913

-8

80

784,8

6,222E-04

0,1447

-9

70

686,7

4,222E-04

0,0982

-10

55

539,55

2,222E-04

0,0517

4

Obliczone wartości dla jednego pomiaru, pozostałe obliczenia przeprowadzono analogicznie.

Q

1

=[0,72*(-10)+8]/3600= 2,222*10

-4

[m

3

/s]

Prędkość przepływu gazu obliczona wg. wzoru:

u=(Q *4)/(P*Dw

2

)[m/s]

u

1

=(2,222*10

-4

*4)/(3.14*0.74

2

)= 0,0517 [m/s]

4. Wyznaczenie prędkości krytycznej i prędkości wywiewania na

podstawie danych eksperymentalnych i równań teoretycznych.

Dane odczytane z wykresu :
u

kr

=0,377 [m/s]

u

zaw

=1,447[m/s]

400

0,0400

0,4000

4,0000

p

[

P

a]

u [m/s]

Zależność spadku cisnienia od prędkości gazu

wzrost prędkości przepływu

spadek prędkości przepływu

5

1. Obliczenie prędkości krytycznej w oparciu o równania kryterialne typu

Re

kr

=f(Ar)

Obliczanie liczby Archimedesa:

2

3

u

s

e

g

d

Ar

89054365

10

18

1670

81

,

9

2629

)

10

875

,

0

(

2

6

3

3

Ar

Obliczanie liczby Reynoldsa:

94

,

0

3

10

08

,

1

Re

Ar

32070

46

,

89054365

10

08

,

1

Re

94

,

0

3

Obliczanie prędkości krytycznej

s

e

kr

d

w

Re

]

/

[

251

,

0

2629

10

875

,

0

10

18

05

,

32070

3

6

s

m

w

kr

2. Porównanie otrzymanych wartości u

kr

Sposób obliczenia u

kr

Wartość u

kr

[m/s]

Wartość u

zaw

[m/s]

Na podstawie wykresu

∆p=f(u)

0,377

1,447

Na podstawie

Ar i Re

0,251

2,11

6

3. Obliczanie teoretycznej prędkości zawieszenia

Ar

Ar

w

w

k r

zaw

61

,

0

18

22

,

5

1400

kr

zaw

w

Ar

Ar

w

61

,

0

18

22

,

5

1400

s

m

w

zaw

11

,

2

4. Obliczenie stosunku prędkości zawieszenia do prędkości krytycznej

Obliczenia na podstawie danych odczytanych z wykresu:

u

zaw

/u

kr

=1,447/0,377=3,838

Obliczenia na podstawie danych teoretycznych:

u

zaw

/u

kr

=2,11/0,251=8,406

5. Wnioski

Spadek ciśnienia na warstwie złoża podczas jego przejścia w stan fluidalny początkowo
rośnie wraz ze wzrostem prędkości przepływu gazu. Zależność spadku ciśnienia od prędkości
gazu powinna uwidaczniać się na wykresie w postaci tzw. „garbu” odpowiadającemu
spadkowi ciśnienia który towarzysz eksploatacji złoża. Jednak z powodu błędów
pomiarowych wynikających z trudności utrzymania pływaka rotametru na odpowiedniej
działce nie jest to przedstawione tak jak podaje literatura.