Politechnika Krakowska Nazwisko i Imię: Wojciech Rzadkowski

Wydział Inżynierii i Technologii Chemicznej

Instytut Inżynierii Chemicznej i Procesowej Grupa laboratoryjna: 32T1/A

LABORATORIUM

Z INŻYNIERII CHEMICZNEJ

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 8

Temat:

Klasyfikacja hydrauliczna

Termin zajęć: 02.12.2011

Termin zaliczenia: 09.12.2011

Ocena:

1. CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest:

• zmierzenie czasu opadania poszczególnych frakcji w cylindrze sedymentacyjnym

• przeprowadzenie klasyfikacji hydraulicznej z użyciem klasyfikatora hydraulicznego.

1. WYNIKI POMIARÓW I ICH OPRACOWANIE

Gęstość materiału:

• cegła : 2360 [kg/m³]

• piasek : 2500 [kg/m³]

Wymiary koryta:

• długość L = 74 [cm]

• szerokość 14,0[cm]

• wysokość wody w korycie h=9,5 [cm]

• droga opadania : H = 80 [cm] = 0,8 [m]

Dane wody:

• gęstość: 999 [kg/m³]

• lepkość: 0,001 [kg/ms]

1. Obliczenie średnicy zastępczej

$$d_{z} = \sqrt{d_{1} \bullet d_{2}}$$

1. Obliczenie udziałów masowych frakcji

$$\% m = \frac{m_{i}}{\sum_{}^{}m} \bullet 100\%$$

1. Obliczenie rzeczywistej prędkości opadania poszczególnych frakcji

2. Określenie praktycznej sprawności klasyfikatora

3. Obliczenie liczby Archimedesa

4. Obliczenie liczby Laszczenki

5. Określenie współczynnika poprawkowego

6. Określenie współczynnika poprawkowego

Lp.	Zakres frakcji	Masa frakcji [g]	Udział masowy [%]
1	0,200	40,13	11,90
2	0,315	63,51	18,84
3	0,425	60,03	17,81
4	0,630	71,99	21,35
5	0,800	65,65	19,47
6	1,000	30,36	9,01
7	1,200	5,46	1,62

∑ 337,13 g

Wykres analizy sitowej

Obliczenie prędkości rzeczywistej i średnicy zastępczej

Lp.	d [mm]	Masa [g]	t [s]	t śr [s]	U rz [m/s]	dz [mm]
1	1,000	30,36	5,20	5,35	5,58	5,38
2	0,800	65,65	7,77	7,01	6,77	7,18
3	0,630	71,99	9,66	8,59	9,68	9,31
4	0,425	60,03	12,60	12,00	12,14	12,25
5	0,315	63,51	18,35	18,45	18,01	18,27
6	0,200	40,13	25,57	24,74	24,00	24,77

Obliczenie współczynnika poprawkowego Φ₁

Dla średnicy zastępczej każdej frakcji obliczam liczbę Archimedesa, na podstawie wykresu przyporządkowuję liczbę Laszczenki i stąd teoretyczną prędkość opadania.

Materiał	dz [mm]	Re	Ar	Ly	U0	Ф1
piasek	0,894	130,51	10511	211,48	0,1461	1,0178
	0,710	84,56	5265	114,85	0,1192	0,9346
	0,517	44,68	2033	43,87	0,0865	0,9931
	0,366	20,97	721	12,79	0,0574	1,1376
	0,251	8,53	233	2,66	0,0340	1,2882
	0,141	1,87	41	0,16	0,0133	2,4286
cegła	0,894	122,89	9530	194,74	0,1376	1,0807
	0,710	79,37	4774	104,74	0,1119	0,9955
	0,517	41,71	1843	39,37	0,0808	1,0631
	0,366	19,46	654	11,28	0,0532	1,2274
	0,251	7,86	211	2,30	0,0313	1,3994
	0,141	1,70	37	0,13	0,0121	2,6694

Zależność teoretycznej prędkości opadania od średnicy zastępczej

Obliczenie współczynnika poprawkowego Φ₂

Dla rzeczywistej prędkości opadania każdej frakcji obliczam liczbę Laszczenki, przyporządkowuję liczbę Archimedesa i stąd wyliczam średnicę teoretyczną.

Materiał	Urz [m/s]	Ly	Ar0	d0	Ф2
piasek	0,1487	222,85	14710	1,0000	0,8944
	0,1114	93,70	7532	0,8000	0,8874
	0,0859	42,96	3678	0,6300	0,8214
	0,0653	18,87	1129	0,4250	0,8610
	0,0438	5,70	460	0,3151	0,7967
	0,0323	2,28	118	0,2002	0,7065
cegła	0,1487	245,77	13338	1,0000	0,8944
	0,1114	103,34	6829	0,8000	0,8874
	0,0859	47,38	3335	0,6300	0,8214
	0,0653	20,81	1024	0,4250	0,8609
	0,0438	6,28	417	0,3150	0,7968
	0,0323	2,52	107	0,2002	0,7065

Określenie praktycznej sprawności klasyfikatora

• Obliczenie prędkości przepływu wody:

Qv = S ∙ u u

$u = \ \frac{Q_{v}}{s}$ = $\frac{Q_{v}}{h \bullet b}$ = $\frac{{7 \bullet 10}^{- 4}}{0,095\ \bullet 0,14}$ = 0,0526 [m/s]

• Odległość na jaką opadła frakcja Lmax (odległość teoretyczna):

$L_{\max} = \frac{u \bullet h}{u_{0}}$

• Sprawność klasyfikatora:

η = $\frac{L_{\max}}{L_{\text{rzecz}}}$

gdzie L_rzecz = 0,75 [m]

Nr rynienki	Czas opadania frakcji [s]	t śr [s]	Prędkość opadania frakcji [m/s]	Odległość, na jaką opadła frakcja Lmax [m]	Sprawność klasyfikatora [%}
1	7,15	7,44	7,30	7,30	0,1096
3	12,83	12,27	13,00	12,70	0,0630
4	29,29	29,11	28,58	28,99	0,0276

1. WNIOSKI

Klasyfikator hydrauliczny służy do oddzielania mieszaniny cegły i piasku na odrębne składniki. Im większa różnica w gęstościach oraz mniejsze zróżnicowanie wymiarów ziaren, tym rozdział na drodze klasyfikacji hydraulicznej jest skuteczniejszy.

Pierwszy z wykresów powyżej przedstawia wyniki analizy sitowej czystych składników surowca. Na kolejnym wykresie została przedstawiona zależność teoretycznej prędkości opadania frakcji od średnicy zastępczej. Wynika z niego, iż prędkości opadania ziaren w kolumnie są tym większe, im większa jest ich średnica.