1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie współczynnika wnikania masy k_Y oraz obliczenie stałej C i wykładnika potęgi n w równaniu kryterialnym wnikania masy.

1. Aparatura

1. Metodyka pomiarów

Kolejność czynności przy uruchamianiu aparatury:

1. załączyć wyłącznik główny w tablicy rozdzielczej,

2. włączyć dmuchawę i ustawić natężenie przepływu powietrza,

3. włączyć pompkę wody i ustawić natężenie przepływu cieczy,

4. włączyć układ do pomiaru temperatury.

Po ustaleniu się stanu równowagi, który charakteryzuje się niezmiennością temperatur
i przepływów, należy doczytać i zanotować następujące wielkości:

1. natężenie przepływu wody oraz powietrza,

2. wilgotność powietrza zmierzone psychrometrem,

3. temperatury wody i powietrza na wlocie i wylocie z kolumny.

Po dokonaniu odczytów zmienia się natężenie przepływu jednego

z czynników, zachowując niezmienione natężenie przepływu drugiego czynnika, ustala się ponownie stan równowagi i przystępuje do kolejnych odczytów.

1. Tabela z wynikami pomiarów

	Powietrze	Woda
Lp.	Hr[-]	Y1[g/kg]
1	12	6,18
2	30	6,23
3	46	6,19
4	71	6,15
5	91	6,21

1. Przykładowe obliczenia dla pierwszego pomiaru

   1. Obliczam gęstość gazu (obliczona z równania stanu gazu dla temperatury wlotowej)

p=99400 Pa

M_pow=29 kg/kmol

R=8314J/(mol*K)

t=24,2 °C

1. Obliczam natężenie przepływu

G=(0,316*P+1,52)*10^-4*ρ_G

Gdzie: P – wskazanie rotametru 12

G=(0,316*12+1,52)*10^-4*1,166=0,000619 kg/s

1. Obliczam stężenie równowagowe

$$Y_{A}^{*} = \frac{2946,57}{99400 - 2946,57}*\frac{18}{29}*1000 = 18,96\ \frac{\text{kgA}}{\text{kgin}}$$

- wartość obliczona na stronie internetowej http://www.odbiory.pl dla średniej temperatury $\frac{T_{3} + T_{4}}{2}$

1. Obliczam ułamek

$\frac{\text{kgA}}{\text{kgin}}$

1. Obliczam liczbę jednostek wnikania masy

2. Obliczam współczynnik wnikania masy

3. Obliczam liczbę Sherwooda

$$\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \varepsilon = 1 - \left\lbrack n_{1}\frac{\pi*\left( \varphi^{2} - \left( \varphi - 2*x \right)^{2} \right)*h_{w}}{4} \right\rbrack = = 1 - \left\lbrack {7*10}^{5}\frac{1}{m^{3}}*\frac{3.14*\left( \left( 0.01m \right)^{2} - \left( 0.01m - 2*0.0015m \right)^{2} \right)*0.01m}{4} \right\rbrack = 0.72$$

Gdzie:

ε – porowatość wypełnienia

a – charakterystyka wypełnienia 440m²/m³

δ_Ain – dynamiczny współczynnik dyfuzji 1,834*10^-5

1. Obliczam liczbę Reynoldsa

S – przekrój poprzeczny kolumny

η – współczynnik lepkości dynamicznej 1,83*10^-5 Pas

1. Obliczam liczbę Schmidta

1. Wnioski

Aby osiągnąć jak najwyższą wartość wilgotności przepływającego powietrza, należy optymalnie obniżyć prędkość przepływu gazu.
Na początku pomiaru, kiedy prędkość była duża widać było, że różnica wilgotności powietrza na wlocie i wylocie była niewielka , natomiast ze zmniejszeniem prędkości różnica wilgotności wzrosła.

Im większe natężenie przepływu gazu tym większy współczynnik wnikania masy.