Charakterystyka złoża fluidalnego

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie mechanizmów tworzenia warstwy fluidalnej i wyznaczenie jej podstawowych parametrów

2. Schemat stanowiska

1 – kolumna fluidyzacyjna;

2 – wentylator;

3 – kryza;

4 – rurociąg ssawny;

5 – U-rurka;

6 – ruszt;

7 – kulki;

3. Wyniki pomiarów

4. Obliczenia i opracowanie wyników pomiarów

liczba przepływu - C = 0,6021

współczynnik ekspansji - ε₁ = 0,9986

d = 110,22mm D=150 mm

współczynnik przewężenia -

Wykonuje obliczenia dla punktu 5

gęstość powietrza w warunkach normalnych - ρ_n = 1,29 kg/m³

ciśnienie otoczenia - p_ot = 98800 Pa

wilgotność względna powietrza - ϕ_ot = 0,48

ciśnienie nasycenia pary wodnej w temperaturze t_ot - p” = 2486,8 Pa

temperatura warunków normalnych - T_n = 273 K

ciśnienie normalne - p_n =101325 Pa

temperatura otoczenia - T_ot = 294 K

gęstość nasyconej pary wodnej w temperaturze t_{ot -} ρ” = 0,0183 kg/m³

gęstość powietrza w warunkach pomiaru ρ₁

ciśnienie różnicowe dla pomiaru 5 -

gęstość cieczy manometrycznej 1 - ρ_m1 = 1000 kg/m³

przyspieszenie ziemskie - g = 9,81 m/s²

wysokość ciśnienia różnicowego dla pomiaru 5 - Δh = 105 mm

strumień objętości dla pomiaru 5 -

pole przekroju poprzecznego kolumny fluidyzacyjnej

pozorna prędkość strugi fluidyzacyjnej -

gęstość cieczy manometrycznej 2 - ρ_m2 = 792 kg/m³

wysokość ciśnienia w kolumnie fluidyzacyjnej - h_i

ciśnienie w kolumnie fluidyzacyjnej [Pa] -

Wykres zależności Ciśnienia od Wysokości punktu pomiarowego

5. Obliczenie Porowatości złoża ε

całkowita objętość materiału

liczba kulek w złożu n_s = 7000

początkowa wysokość złoża H_o = 55 mm

objętość jednej kulki

Porowatość złoża

porowatość złoża dla prędkości fluidyzacyjnej u_f powietrza pomiaru 5:

Tabela zbiorcza wyników:

Wykres przedstawiający zależność porowatości od prędkości fluidyzacji

obliczenie liczby Reynoldsa pomiaru 5:

prędkość pozorna strumienia powietrza u_f = 6,336 m/s

średnica kulki d_s1 = 0,006 m

gęstość powietrza w warunkach pomiaru ρ_G = 1,1626 kg/m3

lepkość dynamiczna powietrza η_G = 18,053*10^-6 Pa

6. Obliczenie Liczby Archimedesa

gęstość kulek ρ_s = 1768,4 kg/m³

gęstość powietrza w warunkach pomiaru ρ_G = 1,1626 kg/m3

średnica kulki d_s1 = 0,006 m

lepkość dynamiczna powietrza η_G = 18,053*10^-6 Pa

7. Obliczenie minimalnej prędkości fluidyzacji

Obliczam dla przepływu turbulentnego z wzoru 7a :

8. Wnioski

Parametry, które udał nam sie określić dzięki przeprowadzonym pomiarom to np. liczba Reynoldsa, liczba Archimedesa, minimalna prędkość fluidyzacji, porowatość. Wszystkie te wartości zmieniały się wraz ze zmianą prędkości przepływu. Przyglądając się bliżej pomiarom liczby Reynoldsa można stwierdzić, że przepływ nie był laminarny (Re>20). Pomiary ciśnienia pokazują , że wraz ze wzrostem wysokości punktu pomiarowego spadało ono gwałtownie na samym początku, by potem się ustabilizować się.