Katedra Inżynierii Chemicznej i Procesowej

LABORATORIUM

Inżynieria Procesowa

Temat: OPORY PRZEPŁYWU NA WYPEŁNIENIU

Grupa: 13B2 Zespół:

Lp	Nazwisko i Imię	Ocena	Data
1.	Dzioba Krzysztof
2.	Justyna Staszczak
3.	Edyta Walas
4.	Szostkowski Artur
5.	Agata Szpara
6.	Grzegorz Cygan
7.	Marzena Badacz
8.	Karol Limanowski
9.	Agnieszka Sewera
10.	Małgorzata Marczewska
11.	Aleksandra Kuźniar
12.	Rabiej Maciej

1.Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie w drodze doświadczalnej oporu przepływu fazy gazowej na wypełnieniu suchym i zraszanym.

Przebieg ćwiczenia

Pierwszym etapem wykonania ćwiczenia było mierzenie spadku ciśnienia na wypełnieniu suchym w zależności od natężenia przepływu gazu, a w drugim etapie mierzyliśmy spadki ciśnienia na wypełnieniu zraszanym w zależności od objętościowego natężenia przepływu wody i gazu.

Przeliczanie jednostek ciśnienia z [mm H₂O] na [Pa]

p = gh [Pa]

 - gęstość wody [kg/m³] (w T= 293,15K;  = 998,21 [kg/m³])

g - przyspieszenie ziemskie [m/s²] (g = 9.81 [m/s²])

h - wysokość słupa wody [m H₂O]

Oporu przepływu gazu (powietrze) Z [m]

Z = p/(g)

p - spadek ciśnienia w kolumnie [Pa]

g - przyspieszenie ziemskie [m/s²]

 - gęstość powietrza [kg/m³] (w T = 294,05K;  = 1,201 [kg/m³])

Objętościowego natężenia przepływu V [m³/s]

V = 6.910^-3p_k^0,497

p_k – spadek ciśnienia na zwężce [mm H₂O]

Prędkość liniowa pozorna przepływu powietrza u [m/s]

u = 1.274V/D²

D- średnica kolumny [m] (D = 0.1 [m])

V- objętościowe natężenie przepływu powietrza [m³/s]

Obliczenie liczby Reynoldsa Re

Re = ud_z/

u – prędkość liniowa pozorna przepływu gazu [m/s]

d_z- średnica zastępcza elementów wypełnienia [m]

- lepkość dynamiczna powietrza [Ns/m²] (w T = 294,05K;  = 1,80210^-5 [Ns/m²])

- gęstość powietrza [kg/m³]

Obliczenie współczynnika oporu 

 = a/Re^0,1

a - współczynnik charakterystyczny

a = 7 (dla kul i pierścieni Raschiga wykorzystanych w tym ćwiczeniu)

a = 16 (dla wypełnienia porowatego)

Obliczenie czynnika kształtu  elementu wypełnienia

^3-n = (Zd_z2g³)/(A_slu²(1-)^3-n)

Z – opór przepływu [m]

d_z- średnica zastępcza elementów wypełnienia [m]

g - przyspieszenie ziemskie [m/s²]

 - porowatość

A_s – współczynnik zależny od stosunku d_z/D

 - współczynnik oporów

l - wysokość warstwy wypełnienia [m] (l = 1 [m])

u – prędkość liniowa pozorna przepływu gazu [m/s]

n – współczynnik (wykładnik potęgi) zależny od Re

Współczynnik n dla kul, pierścieni Raschiga i elementów porowatych odczytujemy z wykresu zależności n = f (Re).

Porowatość  dla kul i pierścieni Raschiga odczytujemy z wykresu zależności  = f (d_z/D). Dla elementów porowatych  = 0,45.

Współczynnik A_s dla kul i elementów porowatych odczytujemy z wykresu zależności

A_s = f (d_z/D). Dla pierścieni Raschiga A_s = 1.

2. Opracowanie wyników

Dane z kolumny;

Dk	0,1	Średnica kolumny
ɛ	0,7	Porowatość Wypełnienia
a	300	Powierzchnia Jednostkowa wypełnienia
H	0,6	Wysokość wypełnienia
Wymiary pierścieni Raschiga	16 x 16 x 3 [mm]	0,016 x 0,016 x 0,003 [m]

Zgodnie z skryptem ;

Wykres

Teoretyczne spadki ciśnienia na wypełnieniu suchym wg wzoru Leva:

Dane:

ε = 0,7

16/16/3 [mm] Pierścienie Raschinga

a = 300 m²/m³

_{H = 0,6 m}

_{th2O = 18 ˚C}

_{tot = 21 ˚C}

_{g= 9,81 m/s2}

_{Obliczenia teoretyczne:}

średnica zastępcza pierścienia Raschiga,

powierzchnia ziarna,

- czynnik kształtu,

b=7 – stała zależna od stopnia szorstkości powierzchni

dla

_{n – wykładnik będący funkcją liczby Reynoldsa}

Brak		0,142		0,233		0,327
49,05	1,69	114,45	2,06	212,55	2,33		196,20	2,29
81,75	1,91	147,15	2,17	310,65	2,49		310,65	2,49
98,10	1,99	212,55	2,33	425,10	2,63		457,80	2,66
130,80	2,12	261,60	2,42	523,20	2,72		801,15	2,90
163,50	2,21	327,00	2,51	784,80	2,89		1258,95	3,10
212,55	2,33	425,10	2,63	1177,20	3,07		2452,50	3,39
261,60	2,42	555,90	2,74	1585,95	3,20
327,00	2,51	719,40	2,86	2158,20	3,33
408,75	2,61	1062,75	3,03
474,15	2,68	1406,10	3,15
621,30	2,79	1831,20	3,26
637,65	2,80	2387,10	3,38
768,45	2,89
850,20	2,93
981,00	2,99
1128,15	3,05
1258,95	3,10
1422,45	3,15
1569,60	3,20
1782,15	3,25
2076,45	3,32

Wnioski.

Na podstawie analizy pomiarów zauważamy że zraszanie lub jego brak widocznie wpływa na zmianę charakterystyki wykresu. Brak zraszania spowodował wydłużenie obszaru pracy, zaś przy zraszaniu wodą o przepływie 0,327 [m3/h] mamy krótki obszar pracy. W miarę zwiększania natężenia przepływu wody, przy równoczesnym zwiększaniu natężenia przepływu gazu krzywe stają się coraz bardziej strome. Oznacza to że punkt inwersji w którym uzyskujemy najkorzystniejsze warunki wymiany masy, jest osiągalny przy niższych wartościach prędkości gazu.