Politechnika Krakowska Nazwisko i Imię: Wojciech Trębacz

Wydział Inżynierii i Technologii Chemicznej

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

LABORATORIUM

Z INŻYNIERII CHEMICZNEJ

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 11

Temat:

Spadek ciśnienia podczas przepływu gazu przez złoże fluidalne.

Termin zajęć: 04.11.2011

Termin zaliczenia:18.11.2011

Ocena:

1. CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest:

• określenie przebiegu spadku ciśnienia powietrza przepływającego przez nieruchomą i fluidalną warstwę ziarnistą, w zależności od prędkości przepływu gazu,

• określenie prędkości krytycznej i prędkości zawieszenia oraz porównanie ich z wielkościami wyznaczonymi teoretycznie.

1. WYNIKI POMIARÓW I ICH OPRACOWANIE

1. Właściwości fizykochemiczne warstwy ziarnistej

d_e = 0,875⋅10⁻³ [m]

ρ_s = 2629 [kg/m³]

ρ_u= 1670 [kg/m³]

ε_o = 0,364

ϕ = 1,08

Krzywa wzorcowania rotametru:

Q_v = 0,72n + 8 [m³/h]

Średnica wewnętrzna kolumny fluidyzacyjnej:

D_w=0,074 [m]

Prędkość przepływu gazu policzono ze wzoru

[m/s]

Parametry dla powietrza:

ρ = 1,2 kg/m³

µ = [kg/s*m]

Działki rotametru [n]	∆h [mmH2O]	∆p [Pa]	Qv [m^3/h]	U [m/s]	Hd [cm]
-8	80	784,8	2,24	0,145	8,5
-6	95	931,95	3,68	0,238	8,5
-4	120	1177,2	5,12	0,331	8,5
-2	130	1275,3	6,56	0,424	8,5
0	145	1422,45	8	0,517	10
2	145	1422,45	9,44	0,61	25
5	150	1471,5	11,6	0,75	27
10	150	1471,5	15,2	0,982	30
20	150	1471,5	22,4	1,447	32
30	150	1471,5	29,6	1,913	35
40	150	1471,5	36,8	2,378	40
50	155	1520,55	44	2,843	45
61	150	1471,5	51,92	3,355	55
60	155	1520,55	51,2	3,309	65
51	155	1520,55	44,72	2,89	60
40	145	1422,45	36,8	2,378	55
30	145	1422,45	29,6	1,913	45
20	140	1373,4	22,4	1,913	40
10	135	1324,35	15,2	0,982	30
1	130	1275,3	8,72	0,563	15
0	125	1226,25	8	0,517	14
-2	125	1226,25	6,56	0,424	12
-4	100	981	5,12	0,331	8,5
-8	70	686,7	2,24	0,145	8,5
-10	50	490,5	0,8	0,052	8,5

Q_v = 0,72*(-8) + 8=2,24 [m³/h]

1. Wyznaczenie prędkości krytycznej i prędkości wywiewania na podstawie danych eksperymentalnych i równań teoretycznych.

Na podstawie wykresu można stwierdzić, że prędkość krytyczna wynosi ok. 0,32 [m/s], zaś prędkość wywiewania 3,40 [m/s].

Obliczenie liczby fluidyzacji K:

Obliczenie u_kr na podstawie równań kryterialnych:

1. na podstawie Ar i Re:

Obliczenie liczby Archimedesa

Obliczenie liczby Reynoldsa

Obliczenie prędkości krytycznej

1. na podstawie równania Todesa:

Po podstawieniu wartości liczbowych otrzymuje się równanie kwadratowe, po rozwiązaniu go otrzymuje się :

u_kr =0,369 [m/s]

Obliczenie u_kr na podstawie wykresu Ly=f(Ar)

Ar = 89054365, wartość Ly odczytana z wykresu wynosi 30.

U_kr= 0,017 [m/s]

Porównanie otrzymanych wartości u _kr

Sposób obliczenia ukr	Wartość ukr [m/s]
Na podstawie wykresu ∆p=f(u)	0,32
Na podstawie wykresu Ly=f(Ar)	0,017
Na podstawie Ar i Re	0,251
Na podstawie równania Todesa	0,369

1. Zależność H_d=f(u)

2. Określenie rozkładu porowatości:

Wzrost	Spadek
Qv	Qv
u	Hd
[m/s]	[cm]
0,145	8,5
0,238	8,5
0,331	8,5
0,424	8,5
0,517	10
0,61	25
0,75	27
0,982	30
1,447	32
1,913	35
2,378	40
2,843	45
3,355	55

1. Obliczenie teoretycznej prędkości zawieszenia:

=

K_zaw=2,11/0,32=6,594

1. Określenie stopnia jednorodności fluidyzacji.

1. WNIOSKI

• w miarę wzrostu prędkości liniowej gazu przepływającego przez złoże fluidalne następuje wzrost oporów przepływu , aż do osiągnięcia maksimum, następnie opór spada i osiąga stałą wartość . Spadek ciśnienia można tłumaczyć zwiększeniem się porowatości złoża, odległości między ziarnami są większe, więc gaz może swobodniej to złoże penetrować,

• powyżej prędkości zawieszenia ziarna złoża będą wywiewane, gdyż siły ciężkości ziaren są mniejsze od sił wyporu ze strony gazu,

• otrzymane wyniki doświadczalne są obarczone błędem, m. in. przez niemożność dokładnego odczytania wysokości pulsującego złoża i nastawienia stałego natężenia,

• ze względu na rozwiniętą powierzchnię kontaktu gaz – ciało stałe, równomierny rozkład temperatur, dobre wymieszanie, jak i prostotę aparatury proces fluidyzacji jest szczególnie korzystny w takich procesach jak suszenie, chłodzenie, spalanie, reakcje katalityczne.