TEST Z LABORATORIUM „Inżynieria bioprocesowa”
Collegium Medium UMK Toruń
Ćwiczenie nr 1
Opory przepływu płynów w przewodach
Wzory na współczynnik oporu hydraulicznego λ dla przepływu laminarnego i burzliwego
(wyjaśnić symbole oraz napisać jednostki).
Co to są opory lokalne i jak je wyznaczyć?
Co to jest długość zastępcza rurociągu?
Prostoliniowym przewodem o średnicy wewnętrznej d=32 mm i długości L=15 m przepływa woda o temp. 20 C i objętościowym natężeniu przepływu wynoszącym 4,5 m³/h. Oblicz opory przepływu jeżeli przewód jest:
a) gładki
b) przewód jest szorstki, a bezwzględna szorstkość rurociągu wynosi e=0.3 [mm].
Oblicz spadek ciśnienia przy przepływie 2,5 kg/s alkoholu metylowego przez poziomą rurę o długości 20 m, średnicy wewnętrznej 70 mm, szorstkości bezwzględnej 0,8 mm. Gęstość alkoholu ρ= 791 kg/m3, lepkość η=6·10-4 Pa·s. O ile wzrosną opory przepływu jeśli na rurociągu zamontuje się dwa kurki probiercze i zawór normalny. Jakiej długości odcinek prosty tego rurociągu stawia ten sam opór przepływu co zamontowana armatura. Współczynniki oporu miejscowego wynoszą: dla kurka ζ=0,05, dla zaworu ζ=3.
Przelicz ciśnienie 20 mmH2O na paskale w temperaturze 20 0C.
Ćwiczenie nr 4
Badanie procesu filtracji pod stałym ciśnieniem
Wzór na ogólne równanie filtracji pod stałym ciśnieniem (wzory na K, C wytłumaczyć oznaczenia i podać jednostki).
Graficzny sposób wyznaczenia stałych filtracji K, C.
Przedstawić wyrażenia na opór filtracyjny Rf (suma wyrażeń na opór warstwy osady oraz opór tkaniny).
Co to jest ściśliwość? Podaj jedną z metod wyznaczania ściśliwości osadu s, przy zmianie ciśnień z wartości ΔP do wartości ΔP1.
Przeliczenie strumienia (natężenia) przepływu powietrza z 3,5 Nm3/h na m3/h, przy danym ciśnieniu 1010 hPa i temperaturze 20 0C.
Wyniki prób laboratoryjnych na filtrze o powierzchni filtracyjnej 0.1 m2 pod stałym ciśnieniem są dane:
a/ ΔP=2.1 x 105 Pa b/ ΔP=3.5 x 105
t [s] V [dm3] t [s] V [dm3]
0 0 0 0
26 2.3 17 2.3
98 4.6 61 4.6
211 6.9 132 6.9
361 9.2 231 9.2
555 11.5 358 11.5
788 13.8 511 13.8
1083 16.1 693 16.1
Oblicz wartość stałych filtracyjnych K i C metodą graficzną
Podczas filtracji izobarycznej uzyskano następujące wyniki:
Po 120 s otrzymano 3 dm3 filtratu
Po 300 s otrzymano 5 dm3 filtratu
Oblicz stałe K i C.
Ćwiczenie nr 6
Wyznaczanie właściwości reologicznych płynów
Wyprowadź wzór na jednostkę lepkości oraz podaj parametry reologiczne.
Wymień rodzaje płynów, a krzywe płynięcia przedstaw na wykresie.
Ćwiczenie nr 8
Współczynnik przenikania ciepła
Graficzne przedstawienie rozkładu temperatur przy przenikaniu ciepła przez ścianę cylindryczną, z wyprowadzeniem wzoru na współczynnik przenikania ciepła K.
Podać jednostki i wytłumaczyć symbole: K (w procesach cieplnych), α, λ.
Wzór na Kdośw. i sposób wyznaczenia Kobl na podstawie pomiaru temperatur wlotowych i wylotowych oraz wielkości przepływających cieczy.
Przedstaw graficznie rozkład temperatur dla wymiennika przeciwprądowego rura w rurze i określ ΔTm.
Oblicz współczynnik przenikania ciepła K dla wymiennika przeciw prądowego rura w rurze mając dane; Q=650 W, temperatura ciepłej wody wlotowej wynosi 600C a wylotowej wynosi 400C natomiast temperatura zimnej wody wlotowej wynosi 200C a wylotowej wynosi 350C. Wymiennik ma długość 2 metry a średnica rury wewnętrznej ma wymiar17/22 [mm], a średnica rury zewnętrznej ma wymiar 40/45 [mm].
Oblicz współczynnik przenikania ciepła dla wymiennika typu rura w rurze dla rury o wymiarach: średnica rury wewnętrznej ma wymiar 17/22 mm, a średnica rury zewnętrznej ma wymiar 40/45 mm i wartościach współczynników wnikania ciepła α1=260 W/(m2·K), α2=360 W/(m2·K), λ=60 W/(m·K).
Ćwiczenie nr 9
Kinetyka procesu suszenia
Przedstaw graficznie kinetykę procesu suszenia.
Oblicz wilgotność bezwzględną materiału wiedząc że masa materiału wilgotnego wynosi 2080 kg, w materiale zawarte jest 350 g wody.