Лабораторная работа
«Изучение гидродинамики колпачковой тарелки»
Цельработы: Определение экспериментального значения коэффициента гидравлическогосопротивления сухой тарелки; экспериментальной и расчетной зависимостейгидравлического сопротивления орошаемой тарелки ΔР от скорости газа вколонне; ознакомление с работой колпачковой тарелки в различных режимах наоснове визуальных наблюдений.
Описаниеэкспериментальной установки
/>
Рис 1.1. Схема экспериментальной установки для исследованиягидродинамики колпачковой тарелки
Установка состоит из колонны 1 с зажатой между фланцами прямоугольныхцарг колпачковой тарелкой 2, вентилятора 3 для подачи воздуха в колонну сшибером 4 на всасывающем патрубке для регулирования расхода воздуха, нормальнойдиафрагмы 5 на напорном трубопроводе вентилятора с дифференциальным U-образнымманометром 6 для измерения расхода воздуха, U-образного дифференциального манометра7 для измерения гидравлического сопротивления тарелки. Подача воды изводопровода на тарелку регулируется вентилем 8, а измеряется ротаметром 9.Температура поступающей на тарелку воды измеряется термометром 10. С тарелкивода через сливную трубу 11 попадает в бак 12, а из него через вентиль 13сливается в канализацию.
Методика проведения работы
Экспериментальная часть работы заключается в выполнении гидродинамическихиспытаний сухой и орошаемой тарелок. В первом случае все измерения проводят насухой тарелке, во втором – при постоянной подаче воды на тарелку.
Перед началом опытов полностью закрыть вентиль 13 и шибер 4.Включить вентилятор 3. Снять показания дифференциальных U-образных манометров 6и 7. Приоткрывая шибер, увеличить расход воздуха на 15-20 мм.вод.ст. по шкалеманометра 6 и вновь снять показания манометров 6 и 7. Опыты продолжать дополного открытия шибера 4, записывая каждый раз результаты испытаний втабл.1.1.
При изменении расхода воздуха необходимо иметь в виду, что колоннаобладает определенной инерционностью и поэтому снятие показаний приборов можнопроизводить, лишь убедившись в их неизменности. Перед проведением испытанийорошаемой тарелки вентилем 8 по ротаметру 9 установить заданный расход воды.После полного заполнения тарелки водой включить вентилятор 3 и приступить киспытаниям орошаемой тарелки. При этом также необходимо оценить изменениехарактера барботажа при увеличении расхода воздуха.
Работу заканчивают, выключив вентилятор, закрыв шибер 4 и открыввентиль 13 для слива воды из бака 12 в канализацию.
Обработка результатов эксперимента
Таблица 1.1.№ опыта Показания U-образных дифференциальных манометров, мм.вод.ст.
Δh6
Δh7 1 2 30 2 3 80 6 4 160 25 5 200 35 6 210 36
1. Определяем расходвоздуха в колонне:
/>
/>м3/с /> м3/с;
/>м3/с /> м3/с;
/> м3/с /> м3/с.
2. Определяем фиктивнуюскорость воздуха в колонне:
/>
/>м/с />м/с;
/>м/с />м/с;
/>м/с />м/с.
3. Рассчитываем скоростьвоздуха в прорезях колпачков:
/>
/>м/с />м/с;
/>м/с />м/с;
/>м/с />м/с.
4. Определяем коэффициентгидравлического сопротивления сухой тарелки
/> />
/> />;
/> />;
/> />
/>
Результаты эксперимента для сухой тарелки
Таблица 1.2.№ опыта Показания дифференциальных манометров
Vг, м3/с
ω0, м/с
ωпр, м/с ζ
ζср
Δh6
Δh7
мм.вод.
ст
м.вод
.ст мм.вод.ст Па 1 5,45 2 30 0,03 2 19,6 0,026 0,19 3,1 3,4 3 80 0,08 6 58,8 0,043 0,31 5,1 3,8 4 160 0,16 25 244,9 0,061 0,44 7,2 7,9 5 200 0,2 35 342,8 0,068 0,49 8,0 8,9 6 210 0,21 36 352,6 0,070 0,5 8,2 8,7
Таблица 1.3.№ опыта
Показания U-образных дифференциальных
манометров, мм.вод.ст.
Деления шкалы
ротаметра
Δh6
Δh7 1 26 60 2 5 27 3 35 32 4 135 47 5 160 55 6 180 57
1. Определяем расходвоздуха в колонне:
/>
/>м3/с /> м3/с;
/>м3/с /> м3/с;
/> м3/с /> м3/с.
2. Определяем фиктивнуюскорость воздуха в колонне:
/>
/>м/с />м/с;
/>м/с />м/с;
/>м/с />м/с.
3. Рассчитываем скоростьвоздуха в прорезях колпачков:
/>
/>м/с />м/с;
/>м/с />м/с;
/>м/с />м/с.
4. Определяемгидравлическое сопротивление орошаемой тарелки:
/>
/>Па />Па;
/>Па />Па;
/>Па />Па.
5. Определяемсопротивление газожидкостного слоя на тарелке:
/>;
/>Па
6. Сопротивление,обусловленное силами поверхностного натяжения:
/> />Па.
7. Рассчитываемгидравлическое сопротивление орошаемой тарелки
/>
/>Па />Па;
/>Па />Па;
/>Па />Па.
Результаты эксперимента для орошаемойтарелки
Таблица 1.4.№ опыта Показания манометров
Vг, м3/с
ω0, м/с
ωпр, м/с
ΔРс.т., Па
ΔРг.ж., Па
ΔРσ, Па
ΔРт.рас, Па
Δh6
Δh7
мм.вод.
ст мм.вод.ст 1 26 245 56,5 301,5 2 5 27 0,011 0,079 1,3 5,5 307 3 35 32 0,028 0,2 3,3 35,6 337,1 4 135 47 0,056 0,4 6,6 142,4 443,9 5 160 55 0,061 0,44 7,2 169,5 471 6 180 57 0,064 0,46 7,5 183,9 485,4
Вывод: в ходе лабораторной работы былоопределены экспериментальное значение коэффициента гидравлическогосопротивления сухой тарелки, экспериментальная и расчетная зависимостигидравлического сопротивления орошаемой тарелки от скорости газа в колонне.