Paulina Bała 212232
Anna Dul 212332
Filip Frydrych 212285
Patrycja Głuszak 212260
Dorota Wodzyńska 201259

Sprawozdanie nr 6
(04.11.15r.)

Temat: Wpływ energii mieszania na współczynnik wnikania masy.

1. Cel ćwiczenia:

Celem naszego ćwiczenia było eksperymentalne wyznaczenie współczynników wnikania masy od odlewanych walców kwasu salicylowego do wody w procesie rozpuszczania tych cząstek w strumieniu cieczy przepływającym przez kolumnę z wirującymi dyskami. Następnie dokonanie porównania doświadczalnych i obliczonych teoretycznie wartości współczynnika wnikania masy.

1. Metodyka badań:

Zważone i zmierzone kształtki kwasu salicylowego zostały zawieszone w kolumnie przez laboranta. Następnie zamknął on zawór spustowy, włączył pompę i napełnił kolumnę wodą. Do naszego zadania należało ustalenie strumienia objętości wody, uruchomienie silnika, który napędzał tor oraz ustalenie zdalnej częstości obrotowej dysków. Następnie musieliśmy mierzyć za pomocą stopera czas rozpuszczania od momentu zanurzenia najwyższej kształtki. Po 45 minutach zakończyliśmy prowadzenie doświadczenia. Po upływie dwóch dni udaliśmy się do laboranta w celu uzyskania informacji na temat masy kwasu salicylowego.

1. Tabele:

Tabela z użytymi do obliczeń wzorami:

	Doświadczalne	Teoretyczne
$d_{z} = \sqrt{d \bullet h + \ \frac{pd^{2}}{4}}$ [m] $A = \pi dL + \frac{pd^{2}}{4}$ [m^2] $\varepsilon = \ \frac{n^{3} \bullet {D_{m}}^{5}}{{D_{k}}^{2} \bullet H}\text{\ \ \ }$ [J] $$Re = \frac{{d_{z}}^{\frac{4}{3}} \bullet \varepsilon^{\frac{1}{3}}}{\nu}$$ $$Sc = \frac{\eta}{{\rho*D}_{\text{AB}}}\text{\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ }$$	$$Sh = \frac{\beta \bullet d_{z}}{D_{\text{AB}}}\text{\ \ }$$ $$\beta = \frac{- m}{t} \bullet \frac{1}{A(C^{*} - C)}\ $$	$$Sh = 2 + 0,6\text{Re}^{\frac{1}{2}}\text{Sc}^{\frac{1}{3}}\ $$ $$\beta = \frac{Sh\ \bullet \ D_{d}}{d_{z}}\ $$

Kształtka	Masa początkowa [g]	dp [mm]	h [mm]	Masa końcowa [g]	Δm [g]	A [mm^2]
1	8.35	22.5	0.0223	8.11	-0.00024	0.00252
2	4.74	17.7	0.0187	4.57	-0.00017	0.00168
3	2.73	16.7	0.0171	2.54	-0.00019	0.00144

Zestawienie danych doświadczalnych

Kształtka	dz [m]	β	Re	Sh	log Re	log [(Sh-2)/Sc^1/2)]
1	0.027	1.61*10^-5	21842.27	485.84	4.34	1.69
2	0.022	1.70*10^-5	16322.16	414.44	4.21	1.62
3	0.021	2.22*10^-5	14893.06	504.13	4.17	1.70

Zestawienie danych teoretycznych

Kształtka	Sh	log [(Sh-2)/Sc^1/2)]	β
1	884.50	1.95	2.92*10^-5
2	764.87	1.88	3.15*10^-5
3	730.71	1.86	3.22*10^-5

1. Przykładowe obliczenia:

Przykładowe obliczenia (dla kształtki 1)

$\mathbf{d}_{\mathbf{z}}\mathbf{=}\sqrt{d \bullet h + \ \frac{pd^{2}}{4}}$ [m] = $\sqrt{0,0225 \bullet 0,0223 + \ \frac{p{*0,0225}^{2}}{4}}$ = 0,027475 [m]

$\mathbf{A =}\pi dL + \frac{pd^{2}}{4}$ [m²] = $\pi*0,0225*0,0223 + \frac{p{*0,0225}^{2}}{4}$ [m²]

$\mathbf{\varepsilon = \ }\frac{\mathbf{n}^{\mathbf{3}}\mathbf{\bullet}{\mathbf{D}_{\mathbf{m}}}^{\mathbf{5}}}{{\mathbf{D}_{\mathbf{\text{AB}}}}^{\mathbf{2}}\mathbf{\bullet H}}\mathbf{\text{\ \ \ }}$ [$\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{s}^{\mathbf{3}}}\mathbf{\rbrack}$ = $\frac{50^{3}*{0,08}^{5}}{{0,2}^{2}*0,55} = 18,61818\ \lbrack J\rbrack$

$\mathbf{Re =}\frac{{\mathbf{d}_{\mathbf{z}}}^{\frac{\mathbf{4}}{\mathbf{3}}}\mathbf{\bullet}\mathbf{\varepsilon}^{\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{3}}}}{\mathbf{\nu}} = \ \frac{{0,027475}^{\frac{4}{3}}*{18,61818}^{\frac{1}{3}}}{0,000001006}$ = 21842,27

$\mathbf{Sc =}\frac{\mathbf{\eta}}{\mathbf{\rho*D}_{\mathbf{\text{AB}}}}\text{\ \ }\mathbf{\ }$ = $\frac{0,000895}{1000*\ 9,08*10^{- 10}}$=985,6828

$\mathbf{\beta =}\frac{\mathbf{- m}}{\mathbf{t}}\mathbf{\bullet}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{A(}\mathbf{C}^{\mathbf{*}}\mathbf{- C)}}\mathbf{\ }$ = $\frac{- ( - 0,00024)}{2700}*\frac{1}{0,002516431*2,2}$=1,60561*10⁻⁵

$\mathbf{Sh =}\frac{\mathbf{\beta \bullet}\mathbf{d}_{\mathbf{z}}}{\mathbf{D}_{\mathbf{\text{AB}}}}\mathbf{\ }$= $\frac{0,0000160561*0,027475}{9,08*10^{- 10}}$=884,4956

$\mathbf{Sh = 2 + 0,6}\mathbf{\text{Re}}^{\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{2}}}\mathbf{\text{Sc}}^{\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{3}}}\mathbf{\ }$ = 2+0,6*21842,27^1/2*985,6828^1/3=884,4956

$\mathbf{\beta =}\frac{\mathbf{Sh\ \bullet \ }\mathbf{D}_{\mathbf{\text{AB}}}}{\mathbf{d}_{\mathbf{z}}}\mathbf{\ }\left\lbrack \frac{\mathbf{m}}{\mathbf{s}} \right\rbrack$ = $\frac{\mathbf{884,4956*9,08*}\mathbf{10}^{\mathbf{- 10}}}{\mathbf{0,027475}} = 2,92*10^{- 10}$

1. Wykres:

2. Wnioski:

Wyniki teoretyczne różnią się znacząco od wyników uzyskanych doświadczalnie. Wyniki wyznaczone doświadczalnie są bowiem dwukrotnie niższe od wyników otrzymanych poprzez obliczenia teoretyczne. Może być to spowodowane innymi wartościami czynników wpływających na roztwarzanie, od tych założonych w teorii.