| AGH | WYDZIAŁ ENERGETYKI I PALIW |
| Ochrona Środowiska w Energetyce - Laboratorium | Rok: III / Grupa: 2 |
| Temat: Analiza ziarnowa i oznaczenie zawartości wilgoci w pyle węglowym. | |
Prowadzący: dr inż. Mariusz Macherzyński |
Wykonali: 1. Jadwiga Zawisza 2. Paweł Gorzała 3. Krzysztof Krzyszycha |
| Data wykonania: 03.04.2013 | |
| Data oddania: 29.05.2013 |
Część teoretyczna:
Cel ćwiczenia:
Celem przeprowadzonego przez nas doświadczenia było wyznaczenie składu ziarnowego pyłu węglowego oraz wyznaczenie procentowego udziału wilgoci w badanej przez nas próbce. W tym celu użyliśmy metody przesiewania i związanej z nią analizy sitowej oraz suszarkę.
Wstęp:
Pojęcie skład ziarnowy dotyczy procentowego udziału mas poszczególnych klas ziarnowych. Natomiast klasa ziarnowa jest to zbiór wszystkich ziaren materiału, których wymiary zawierają się w określonych przedziałach liczbowych.
Powszechnie są znane cztery główne metody służące do określenia składu ziarnowego:
Metoda przesiewania;
Metoda sedymentacyjna;
Metoda mikroskopowa;
Analiza laserowa i rentgenowska.
Metodą użytą przez nas do wykonania doświadczenia jest przesiewanie i oparta na nim analiza sitowa. Jest to najstarsza metoda określania składu ziarnowego proszku, niemniej jednak jest chętnie stosowana do dnia dzisiejszego ze względu na prostotę i dużą szybkość uzyskiwania wyniku. Dolna granica analizy sitowej sięga około 40 µm. Metoda ta polega na umieszczeniu odważonej poprzednio próbki w zestawie sit, a następnie na wstrząsaniu tym zestawem. Wówczas pozostałości na poszczególnych sitach waży się i oblicza zawartości poszczególnych frakcji.
Część praktyczna:
Opis stanowiska:
Wyposażenie stanowiska:
Zestaw sit;
Waga o dokładności 0,01 g;
Naczynia wagowe;
Suszarka;
Węgiel do analizy.
Przebieg ćwiczenia:
Ćwiczenie polegało na przepuszczeniu przez układ sit materiału badanego, który przed przeprowadzeniem badania musiał zostać odpowiednio osuszony. Sita ustawione były na sobie, tak aby sito o najmniejszych wymiarach oczek znajdowało się najniżej. Materiał przesiewany był poprzez delikatne przecieranie miękkim pędzlem. Na każdej warstwie układu sit zostawała pewna ilość materiału, która następnie była ważona. Zważona ilość materiału na poszczególnych sitach, pozwoliła na określenie zawartości określonych frakcji. Kolejnym pomiarem było wyznaczenie zawartości wilgoci. Próbki, po wcześniejszym zważeniu, umieszczono w suszarce. Po wysuszenie ważono je po raz kolejny. Zestawienie różnic wagowych pozwoliło na określenie zawartości wilgoci w próbce.
Wyniki pomiarów:
Tab. 1 Wyniki analizy ziarnowej metodą przesiewania:
| Lp. | Wymiar oczek sita [mm] | Masa pozostałości Mn[g] | Klasa ziarnowa [mm] | Frakcja | Suma frakcji |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 0,25 | 128,40 | >0,25 | 88,34% | 88,34% |
| 2 | 0,2 | 3,00 | 0,2-0,25 | 2,06% | 90,4% |
| 3 | 0,125 | 3,58 | 0,125-0,2 | 2,46% | 92,86% |
| 4 | 0,1 | 1,07 | 0,1-0,125 | 0,74% | 93,6% |
| 5 | 0,063 | 2,82 | 0,063-0,1 | 1,94% | 95,54% |
| 6 | 0,04 | 1,49 | 0,04-0,063 | 1,03% | 96,57% |
| 7 | <0,04 | 4,74 | <0,04 | 3,26% | 99,83% |
Tab. 2 Wyniki oznaczenia zawartości wilgoci:
| Badana próbka | Masa pustego naczyńka wagowego [g] | Odważka [g] | Masa naczynka wagowego z odważką [g] | Zawartość wilgoci | Średnia zawartość wilgoci |
|---|---|---|---|---|---|
| przed suszeniem | po suszeniu | ||||
| 1 | 40 | 4,8 | 44,8 | 44,74 | 1,25% |
| 2 | 29,61 | 2,0 | 31,61 | 31,59 | 1,00% |
| 3 | 28,44 | 2,04 | 30,48 | 30,43 | 2,45% |
| 4 | 40,53 | 1,16 | 41,69 | 41,64 | 4,31% |
| 5 | 39,08 | 1,49 | 40,67 | 40,62 | 3,14% |
| 6 | - | - | - | - | - |
| 7 | 65,54 | 2,44 | 67,98 | 67,84 | 5,74% |
Część obliczeniowa:
Analiza ziarnowa:
Aby przedstawić wyniki potrzebowaliśmy wyliczyć frakcje na każdym sicie zgodnie ze wzorem:
$$F_{n} = \frac{M_{n}}{M} \bullet 100\ \%$$
gdzie: Fn - frakcja ziarnowa dla sita o numerze n [%];
Mn - masa pozostałości na sicie o numerze n [g];
M - masa całej badanej próbki [g].
Przykład:
Dla klasy ziarnowej nr 1. (>0,25mm):
$$F_{1} = \frac{128,4}{145,35} \bullet 100\ \%$$
F1 = 88, 34%
Oznaczenie zawartości wilgoci:
Aby obliczyć procentową zawartość wilgoci posłużyliśmy się wzorem:
$$X = \frac{\left( a - b \right)}{a - c} \bullet 100\%$$
gdzie: a - masa naczyńka wagowe przed suszeniem [g];
b - masa naczyńka wagowego po suszeniu [g];
c - masa pustego naczynka [g].
Końcowym obliczeniem było wyznaczenie średniej zawartości wilgoci uwzględniając wszystkie badane próbki
Przykład:
Dla próbki nr 1:
$$X_{1} = \frac{\left( 44,80 - 44,74 \right)}{44,80 - 40,00} \bullet 100\%$$
X1 = 1,25%
Wnioski:
Analiza ziarnowa:
Frakcją, której jest najwięcej jest frakcja nr 1 o klasie ziarnowej >0,25mm – 88,34%, która ma największy udział w badanym pyle. Reszta frakcji mieści się w przedziale od 0,5 – 3,5%. Sumując ze sobą wszystkie frakcje, może zauważyć, że nie daje nam to 100%. Jest to spowodowane tym, że na sitach pozostały znikome części badanego proszku.
Oznaczenie zawartości wilgoci:
Średnia wilgotność zawiera się w przedziale 1,00 - 5,74%. Analizując wyniki okazuje się, że najmniejsza jest dla klasy ziarnowej nr 2, a największa dla klasy ziarnowej nr 7. Próbka nr 6 nie była brana pod uwagę, ponieważ jej ilość nie była wystarczająca do przeprowadzenia badania.