Politechnika Krakowska Nazwisko i Imię
Wydział Inżynierii i Technologii Chemicznej Kurleto Kamil
Instytut Inżynierii Chemicznej i Procesowej Grupa laboratoryjna
30A
LABORATORIUM
Z INŻYNIERII CHEMICZNEJ
Sprawozdanie z ćwiczenia nr 9, 30
Temat: Opory przepływu na wypełnieniu
Hydrodynamika kolumny półkowej
Termin zajęć: 25.11.2009
Termin zaliczenia: 02.12.2009
Ocena:
Hydrodynamika kolumny półkowej
Cel ćwiczeni
Celem ćwiczeni było zbadanie właściwości trzech rodzajów półek przelewowych na podstawie spadków ciśnień jakie wykazują podczas przepływu wody o różnym natężeniu.
Wyniki pomiarów
Dane i wzory potrzebne do obliczeń:
średnica kolumny D = 0,4 [m]
zwężka dla powietrza
powierzchnia przekroju kolumny
prędkość przepływu powietrza
Spadki ciśnień na poszczególnych półkach dla przepływającej wody o natężeniu 1000[l/h]
L.p. |
|
|
|
Półka kołpakowa |
Półka sitowa |
Półka zaworkowa |
1 |
40 |
85,07 |
0,187 |
22 |
35 |
8 |
2 |
80 |
120,30 |
0,264 |
25 |
40 |
11 |
3 |
120 |
147,34 |
0,324 |
26 |
46 |
17 |
4 |
160 |
170,13 |
0,374 |
27 |
48 |
19 |
5 |
200 |
190,21 |
0,418 |
27 |
52 |
22 |
6 |
240 |
208,37 |
0,458 |
27 |
55 |
23 |
7 |
280 |
225,06 |
0,494 |
28 |
58 |
24 |
8 |
320 |
240,60 |
0,528 |
28 |
63 |
25 |
Spadki ciśnień na poszczególnych półkach dla przepływającej wody o natężeniu 1500[l/h]
L.p. |
|
|
|
Półka kołpakowa |
Półka sitowa |
Półka zaworkowa |
1 |
40 |
85,07 |
0,187 |
28 |
46 |
18 |
2 |
80 |
120,30 |
0,264 |
28 |
47 |
20 |
3 |
120 |
147,34 |
0,324 |
29 |
48 |
23 |
4 |
160 |
170,13 |
0,374 |
30 |
50 |
24 |
5 |
200 |
190,21 |
0,418 |
30 |
54 |
27 |
6 |
240 |
208,37 |
0,458 |
30 |
55 |
29 |
|
|
|
|
|
|
|
7 |
280 |
225,06 |
0,494 |
30 |
57 |
29 |
Spadki ciśnień na poszczególnych półkach dla przepływającej wody o natężeniu 2000[l/h]
L.p. |
|
|
|
Półka kołpakowa |
Półka sitowa |
Półka zaworkowa |
1 |
40 |
85,07 |
0,187 |
30 |
47 |
24 |
2 |
80 |
120,30 |
0,264 |
31 |
48 |
25 |
3 |
120 |
147,34 |
0,324 |
31 |
50 |
27 |
4 |
160 |
170,13 |
0,374 |
31 |
54 |
28 |
5 |
200 |
190,21 |
0,418 |
32 |
55 |
28 |
6 |
240 |
208,37 |
0,458 |
32 |
56 |
28 |
7 |
280 |
225,06 |
0,494 |
33 |
65 |
29 |
8 |
300 |
232,96 |
0,512 |
33 |
68 |
30 |
Wnioski
- im większe natężenie przepływu gazu , tym spadki ciśnienia większe;
- zarówno dla półki kołpakowej , jak i dla zaworkowej zaobserwowano wzrastający spadek ciśnienia gazu wraz ze wzrostem jego prędkości,
- dla tych samych natężeń przepływu gazu ( jak wynika to z otrzymanych danych doświadczalnych ) największy opór stawia półka sitowa . Dla półki tej potrzeba więc większego nakładu pracy na przetłoczenie tej samej ilości gazu co przez pozostałe półki , lecz przez większą ilość otworów o mniejszej średnicy,
Opory przepływu na wypełnieniu
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie na drodze doświadczalnej oporu przepływu fazy gazowej na wypełnieniu suchym i zraszanym.
Dane i obliczenia
Parametry fizyczne gazu i cieczy:
|
powietrze |
woda |
|
20 |
20 |
|
1,164 |
998,2 |
|
|
|
powierzchnia przekroju kolumny
prędkość przepływu powietrza
[m/s]
średnica kolumny
porowatość wypełnienia
powierzchnia jednostkowa wypełnienia
wysokość wypełnienia
wymiary pierścienia Raschiga 16x16x3 [mm]
dla wypełnienia suchego:
Przepływ powietrza |
Prędkość gazu
|
Spadek ciśnienia Δp |
|||
Ilość działek |
|
|
|
|
|
0 |
4,37 |
0,154636 |
3 |
29,34276 |
48,90458 |
5 |
6,94 |
0,245577 |
5 |
48,9046 |
81,50763 |
10 |
9,69 |
0,342887 |
6 |
58,68552 |
97,80916 |
15 |
12,03 |
0,42569 |
8 |
78,24736 |
130,4122 |
20 |
14,37 |
0,508493 |
10 |
97,8092 |
163,0153 |
25 |
16,72 |
0,591649 |
13 |
127,152 |
211,9198 |
30 |
19,06 |
0,674452 |
16 |
156,4947 |
260,8244 |
35 |
21,25 |
0,751946 |
20 |
195,6184 |
326,0305 |
40 |
23,44 |
0,829441 |
25 |
244,523 |
407,5382 |
45 |
25,62 |
0,906582 |
29 |
283,6467 |
472,7443 |
50 |
27,81 |
0,984076 |
38 |
371,675 |
619,458 |
55 |
30,00 |
1,061571 |
39 |
381,4559 |
635,7595 |
60 |
32,19 |
1,139066 |
47 |
459,7032 |
766,1718 |
65 |
34,37 |
1,216207 |
52 |
508,6078 |
847,6794 |
70 |
36,56 |
1,293701 |
60 |
586,8552 |
978,0916 |
75 |
38,75 |
1,371196 |
69 |
674,8835 |
1124,805 |
80 |
40,94 |
1,448691 |
77 |
753,1308 |
1255,218 |
85 |
43,13 |
1,526185 |
87 |
850,94 |
1418,233 |
90 |
45,31 |
1,603326 |
96 |
938,9683 |
1564,947 |
95 |
47,50 |
1,680821 |
109 |
1066,12 |
1776,866 |
100 |
49,78 |
1,7615 |
127 |
1242,177 |
2070,294 |
dla wypełnienia zraszanego
Przepływ powietrza |
Prędkość gazu
|
Spadek ciśnienia Δp |
|||
Ilość działek |
|
|
|
|
|
Dla przepływu wody: 10 działek |
|||||
0 |
4,37 |
0,154636 |
7 |
68,46644 |
114,1103 |
5 |
6,94 |
0,245577 |
9 |
88,02828 |
146,7132 |
10 |
9,69 |
0,342887 |
13 |
127,152 |
211,9191 |
15 |
12,03 |
0,42569 |
16 |
156,4947 |
260,8235 |
20 |
14,37 |
0,508493 |
20 |
195,6184 |
326,0294 |
25 |
16,72 |
0,591649 |
26 |
254,3039 |
423,8382 |
30 |
19,06 |
0,674452 |
34 |
332,5513 |
554,2499 |
35 |
21,25 |
0,751946 |
44 |
430,3605 |
717,2646 |
40 |
23,44 |
0,829441 |
65 |
635,7598 |
1059,595 |
45 |
25,62 |
0,906582 |
86 |
841,1591 |
1401,926 |
50 |
27,81 |
0,984076 |
112 |
1095,463 |
1825,764 |
55 |
30,00 |
1,061571 |
146 |
1428,014 |
2380,014 |
Dla przepływu wody: 15 działek |
|||||
0 |
4,37 |
0,154636 |
10 |
97,8092 |
163,0088 |
5 |
6,94 |
0,245577 |
14 |
136,9329 |
228,2123 |
10 |
9,69 |
0,342887 |
18 |
176,0566 |
293,4159 |
15 |
12,03 |
0,42569 |
24 |
234,7421 |
391,2212 |
20 |
14,37 |
0,508493 |
29 |
283,6467 |
472,7256 |
25 |
16,72 |
0,591649 |
40 |
391,2368 |
652,0353 |
30 |
19,06 |
0,674452 |
64 |
625,9789 |
1043,256 |
35 |
21,25 |
0,751946 |
83 |
811,8164 |
1352,973 |
40 |
23,44 |
0,829441 |
108 |
1056,339 |
1760,495 |
45 |
25,62 |
0,906582 |
145 |
1418,233 |
2363,628 |
Dla przepływu wody: 20 działek |
|||||
0 |
4,37 |
0,154636 |
13 |
127,152 |
211,9198 |
5 |
6,94 |
0,245577 |
19 |
185,8375 |
309,729 |
10 |
9,69 |
0,342887 |
26 |
254,3039 |
423,8397 |
15 |
12,03 |
0,42569 |
32 |
312,9894 |
521,6489 |
20 |
14,37 |
0,508493 |
48 |
469,4842 |
782,4733 |
25 |
16,72 |
0,591649 |
72 |
704,2262 |
1173,71 |
30 |
19,06 |
0,674452 |
97 |
948,7492 |
1581,248 |
35 |
21,25 |
0,751946 |
132 |
1291,081 |
2151,802 |
Dla przepływu wody: 25 działek |
|||||
0 |
4,37 |
0,154636 |
13 |
127,152 |
211,9115 |
5 |
6,94 |
0,245577 |
18 |
176,0566 |
293,4159 |
10 |
9,69 |
0,342887 |
30 |
293,4276 |
489,0264 |
15 |
12,03 |
0,42569 |
46 |
449,9223 |
749,8405 |
20 |
14,37 |
0,508493 |
78 |
762,9118 |
1271,469 |
25 |
16,72 |
0,591649 |
112 |
1095,463 |
1825,699 |
30 |
19,06 |
0,674452 |
140 |
1369,329 |
2282,123 |
Wnioski
Jak widać na sporządzonym wykresie w miarę zwiększania natężenia przepływu wody, przy równoczesnym zwiększaniu natężenia przepływu gazu krzywe stają się coraz bardziej strome. Oznacza to, że punkt inwersji w którym uzyskujemy najkorzystniejsze warunki wymiany masy, jest osiągany przy niższych wartościach prędkości gazu. Im zraszanie wypełnienia jest większe tym bardziej wzrastają opory przepływ gazu, zatem opory przepływu gazu przez suche wypełnienie są mniejsze niż w przypadku zraszanego wypełnienia.