Nazwisko i imię: Hubert Kawczyński

Numer albumu: 149777

Wydział: Biotechnologii i Nauk o Żywności

Kierunek: Biotechnologia

Nr grupy dziekańskiej: 3

Projekt nr 1

Tytuł: Opory przepływu

Data oddania projektu:

Data sprawdzenia projektu:

1. Treść projektu.

Gaz zapylony o parametrach fizykochemicznych zbliżonych do parametrów dwutlenku węgla jest tłoczony celem odpylenia przez kolumnę wypełnioną pierścieniami Raschiga. Instalacja składa się z dmuchawy, rurociągu stalowego o długości L[m] oraz kolumny. Na rurociągu znajduje się zasuwa oraz trzy kolanka o promieniu R=d+100[mm], gdzie d- jest średnicą przewodu. Kolumna ma średnicę D[m], a wysokość warstwy wypełnienia H[m]. Wylot z kolumny znajduje się o Ho=3H nad osią króćca tłoczącego dmuchawy. Masowe natężenie przepływu gazu wynosi W= [kg/s], a jego temperatura T=[K]. Z kolumny gaz wypływa do otoczenia. Obliczając właściwą średnicę rurociągu, wydajność i moc urządzenia tłoczącego i nadciśnienie na jego wylocie uwzględniając opór liniowy przepływu i opory lokalne (zasuwa, kolanka, wlot i wylot z kolumny) oraz opory przepływu przez warstwę wypełnienia. Zaniedbać zmiany gęstości gazu wynikające ze zmian ciśnienia w rurociągu. Przyjąć rzeczywisty spadek ciśnienia gazu większy o 25% od obliczonego sumarycznego spadku ciśnienia gazu.

1. Dane.

Całkowita długość rurociągu -L = 18 m

Średnia kolumny wypełnionej -D = 0,6 m

Wysokość warstwy wypełnienia - H = 1,5 m

Masowe natężenie przepływu gazu -W = 0,15 kg/s

Temperatura gazu -T = 294 K

Gęstość materiału ceramicznego pierścieni -q_m = 2100 kg/m³

Gęstość usypowa pierścieni -p_s = 620 kg/m³

Gęstość gazu w temperaturze 273,15 K -p_o = 1,977

Szybkość liniowa przepływu ga. -u_o = 15 m/s

-

1. Pierścień Raschiga.

h_p – wysokość pierścienia = 15 mm

d_śr – średnica zewnętrzna = 15 mm

δ – grubość ścianki pierścienia = 20 mm

1. Oznaczenia symboli w pracy.

L – całkowita długość rurociągu stalowego

D – średnica kolumny wypełnionej

H – wysokość warstwy wypełnienia

H₀ – wysokość na jakiej znajduje się wylot kolumny

W – masowe natężenie przepływu gazu

T – temperatura gazu

p_m – gęstość materiału ceramicznego pierścieni

p_s – gęstość usypowa pierścieni

p – gęstość gazu w warunkach zadania

p_o – gęstość gazu w temperaturze 273,15 K

U – objętościowe natężenie przepływu

d₁ – teoretyczna średnica rurociągu

d – rzeczywista średnica rurociągu

u_o – szybkość liniowa przebiegu gazu

Dr – średnica zewnętrzna rurociągu rzeczywistego

δ_r – grubość ścianki rurociągu rzeczywistego

u – rzeczywista prędkość gazu

η – dynamiczny współczynnik lepkości gazu

η_o – dynamiczny współczynnik lepkości powietrza w temperaturze 273,15 K

S – stała Sutherlanda dla powietrza

Re liczba Reynoldsa

λ – współczynnik oporu przepływu

λ’ – współczynnik oporu przepływu dla rury szorstkiej

ξ₁ – współczynnik oporu zasuwy

ξ₂,ξ₃,ξ₄ – współczynniki oporu kolanek

ξ₅ – współczynnik oporu na wylocie do kolumny

ξ₆ – współczynnik oporu na wylocie z kolumny

s – powierzchnia zasuwy

Δp₁ – strata ciśnienia w rurociągu spowodowana oporami wewnętrznymi i oporami lokalymi

Δp₂ – strata ciśnienia w kolumnie wypełnienia

V_z – średnica zastępcza ziarna

d_zp – średnica zewnętrzna pierścienia Raschiga

δ – grubość ścianki pierścienia Raschiga

h_p – wysokość pierścienia Raschiga

d_e – zastępcza ściana ziarna

ε – porowatość wypełnienia

A_z – powierzchnia ziarna

φ – współczynnik kształtu

u_k – pozorna prędkość przepływu gazu przez kolumnę

Dane	Obliczenia	Wyniki
5.1. Obliczanie gęstości gazu w warunkach zadania.
T = 294 K
5.2. Obliczanie objętościowego natężenia przepływu.
W =0,15 p=1,837
5.3. Obliczanie teoretycznej średnicy rurociągu.
u0 = 15
5.4. obliczanie rzeczywistej średnicy rurociągu.
m m δr = 0,0045	[m]	d=0,093
5.5. obliczanie rzeczywistej prędkości gazu w rurociągu.
d=0,093
6. Obliczanie współczynnika oporu przepływu.
6.1.Obliczamy lepkość gazu w warunkach zadania.
T = 294 K S = 239,7 K	1,47*10^-5	1,47*10^-5 Pa*s
6.2. Obliczanie liczby Reynoldsa.
d= 0,093m kg/m^3 1,47*10^-5 Pa*s
6.3.Obliczanie współczynnika oporu przepływu.
	[λ]=[1]	λ= 7,99548*10^-2
6.4. Obliczanie współczynnika oporu przepływu dla rury szorstkiej.
λ= 7,99548*10^-2	[λ’]=[1]
7.Dobieranie współczynników oporów lokalnych.
d= 0,093m	Wlot Ξ1 = 0,09 Kolanka ξ2=ξ 3=ξ4=0,144 Zasuwa ξ5 = 0,09 Wylot ξ6 =1 [ξi]=[1]	Wlot Ξ1 = 0,09 Kolanka ξ2=ξ 3=ξ4=0,144 Zasuwa ξ5 = 0,09 Wylot ξ6 =1
8.Obliczanie straty ciśnień w rurociągu spowodowane oporami wewnętrznymi i oporami lokalnymi
d=0,093m L=18 m	Δp =	Δp1 =497 Pa
9. Obliczanie straty ciśnienia w kolumnie wypełnienia.
9.1. Obliczanie objętości ziarna.
dzp = 0,015 m δ = 0,002 m hp = 0,015m	[m^2*m]=[m^3]
9.2. Obliczanie zastępczej średnicy ziarna.
		de= 0,018m
9.3. Obliczanie porowatości wypełnienia.
ps = 620 kg/m^3 pm = 2100 kg/m^3		ε = 0,7
9.4. Obliczanie powierzchni ziarna.
dzp = 0,015 m δ = 0,002 m hp = 0,015m	AZ = π[3,9*10^- 4 +5,2*10^- 5 ]= 1,39*10^- 3	AZ =1,39*10^- 3
9.5. Obliczanie współczynnika kształtu.
AZ =1,39*10^- 3
9.6. Obliczanie pozornej prędkości przepływu gazu przez kolumnę.
D = 0,6 m
9.7. Obliczanie liczby Reynoldsa dla przepływu przez kolumnę.
de= 0,018m 1,47*10^-5 Pa*s	=[1]
9.8. Obliczanie współczynnika oporu dla przepływu gazu.
b = 10,5 n = 1,80
9.9. Obliczanie straty ciśnienia w kolumnie wypełnienia.
H=1,5 m de= 0,018m ε = 0,7 n = 1,80		8,897
10. Obliczanie spadku ciśnienia na podniesienie gazu na wysokość H0
H=1,5 m H0 =3H=4,5m g = 9,81m/s^2
11. Obliczanie całkowitego spadku ciśnienia w przewodzie.
Δp1 =497 Pa 8,897	[Pa]
12. Obliczanie rzeczywistego spadku ciśnienia.
	[Pa]
13. Obliczanie mocy urządzenia tłoczącego.