Изучение гидродинамики взвешенного слоя
Контрольная работа - Физика
Другие контрольные работы по предмету Физика
Лабораторная работа №4
"Изучение гидродинамики взвешенного слоя"
Цель работы: получение экспериментальной и расчетной зависимостей гидравлического сопротивления слоя ?Р, высоты слоя h и порозности ? от скорости газа ?кр; проверка основного уравнения взвешенного слоя.
Описание установки
Установка (рис 1.1) состоит из стеклянной колонки 1 с внутренним диаметром D=0,055м, воздуходувки 2 для подачи воздуха в колонку, ротаметра 3 для измерения расхода воздуха, регулировочного вентиля 4 и дифферинциального U-образного манометра 5 для гидравлического сопротивления слоя. На газопроницаемую поддерживающую решетку в нижней части колонки помещено 0,23 кг твердого материала плотностью ?тв=1330 кг/м3 из шарообразных частиц диаметром d=110-3 м, образующего слой высотой h0. Для предотвращения уноса частиц в атмосферу в верхней части колонки установлена сетка, а для измерения температуры воздуха термометр 6.
Методика проведения работы
Открыть вентиль 4 и включить воздуходовку 2, перемешивая частицы твердого материала в режиме псевдоожиженного слоя 23мин. После этого установить такой начальный расход воздуха в колонке, при котором поплавок ротаметра занимал бы положение в начале шкалы. Затем измерить высоту слоя h, снять показания ротаметра 3, дифферинциального манометра 5 и термометра 6. Записав результаты измерений в табл. 1.1, повторить эту операцию, каждый раз увеличивая расход воздуха на 23 деления шкалы ротаметра.
Обработка измерений результатов
Таблица опытных данных
№
опытаПоказания
ротаметра, 10-3Высота слоя h, м, 10-3ПоказанияU-образного дифференциального манометра ? h, м.вод. ст.Темпе-
ратура,0СРасход воздуха, м/с10-3101400,028
23
0231400,0320,3361400,0370,39491400,0430,455121400,0540,526151400,0680,587181440,0720,678211550,0740,71924157,50,0760,7810271750,0780,8511301800,0790,9112331830,0710,9713361900,0711,0314392000,0711,1
1. Определяем фиктивную скорость воздуха по формуле
, м/с
м/с м/с
м/с м/с
м/с м/с
м/с м/с
м/с м/с
м/с м/с
м/с м/с
2. Рассчитываем порозность зернистого слоя по формуле:
3. Пересчитываем показания дифференциального манометра ?h, м вод. ст. в ?Р, Па
где ?Р сопротивление, выраженное перепадом давления, Па;
? плотность жидкости, высотой которой выражено ?h, кг/м3;
g ускорение свободного падения, м/с2;
?h-сопротивление, выраженное перепадом высот, м.
4. Рассчитываем критерий Архимеда по формуле:
;
где d-диаметр шарообразных частиц, d=110-3 м;
?тв=1330 кг/м3;
?=1,217 кг/м3;
?=18,2510-6 Пас.
5. Графически находим критерий Лященко
Ly=0,4
6. Рассчитываем ?кр по формуле:
;
м/с
7. Строим графики зависимости ?Рсл=f(?0); hрасч= f(?0); ?расч= f(?0); ?Рсл.эксп= f(?0); hэксп= f(?0); ?эксп= f(?0).
8. Определяем ?кр=0,315м/с
9. Рассчитываем значения числа Рейнольдса по формуле:
Рассчитав значение критерия Рейнольдса, можно сделать вывод, что режим движения воздуха в каналах неподвижного слоя зернистого материала турбулентный, т.к. Re>2.
Результаты расчетов заносим в таблицу 1.1
Таблица 1.1
№Расход воздуха
Vr, м/с3, 10-3Фиктивная скорость, ?0, м/сКритическая скорость, м/сВысота слоя, мПорозность слояСопротивление слоя, Па?кр экс?кр расh эксh рас? эксп?рас?Р экс?Ррас100
0,315
0,40,1400,1620,480,55364,95411,5020,30,1260,1400,1620,480,55470,09473,3830,390,1640,1400,1620,480,55482,26547,8240,450,1890,1400,1620,480,55560,46631,9050,520,2190,1400,1620,480,55703,84793,7060,580,2440,1400,1620,480,55886,341000,0970,670,2820,1440,1690,490,57938,451058,6980,710,2990,1550,1980,530,63964,521088,0090,780,3280,1580,2060,540,65990,581117,30100,850,3580,1750,2500,580,711016,651146,60110,910,3830,1800,2670,5950,731029,691161,89120,970,4080,1830,2760,6020,74925,411043,41131,010,4340,1900,3000,620,76925,411043,41141,10,4640,2000,3300,640,78925,411043,41
Вывод: в ходе лабораторной работы были получены экспериментальные и расчетный зависимости гидравлического сопротивления слоя ?Р, высоты слоя h и порозности ? от скорости газа ?0; была определена критическая скорость газа ?кр.