rг – густина повітря, кг/м3.
Густина зрошування розраховується за залежністю:
U = L/f×r (10)
де f – площа поперечного перерізу колони, м2;
L – масова витрата рідини, кг/с;
r – густина рідини, кг/м3.
Величина U має бути більша за мінімальну ефективну густину зрошування, вище від якої всю поверхню насадки можна вважати змоченою:
(11)
(12)
Гмін – мінімальна лінійна густина зрошування, кг/(м×с);
s – поверхневій натяг, Н/м;
m – динамічна в’язкість рідини, Па×с.
4. ОПИСАННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ УСТАНОВКИ
Установка складається з скляної колони 1, яка заповнена керамічною насадкою 2 (кільцями Рашіга, a = 310 м2/м3, e = 0,71 м3/м3). У колону по газоходу за допомогою компресора 10 подається повітря, витрата якого контролюється ротаметром 9. Колона зрошується водою через розподілювальний пристрій 3. Вода подається з водопроводу 12, подача її регулюється вентилем 13 і контролюється ротаметром 4. Beличина тиску повітря на вході в колону вимірюється пружинним манометром 6 (кгс/см2) або, якщо тиск газу невеликий, його напір вимірюється водяним U-подібним манометром 7 (мм вод. ст.). Напір газу на виході з колони вимірюються динамічним мікроманометром 5 (мм вод. ст.).
Схема експериментальної установки:
1 – колона; 2 – кільця Рашіга; 3 – розподілювач рідини; 4 – ротаметр для контролювання витрати води; 5 – мікроманометр; 6 – манометр; 7 – водяний манометр; 8, 11, 13 – вентилі; 9 – ротаметр для контролювання витрати повітря; 10 – компресор; 12 – водопровід. Висота насадки в колоні рівна 0,88 м; внутрішній діаметр колони рівний 0,11 м.
5. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ОБРОБКА ДОСЛІДНИХ ДАНИХ
А. Визначення гідравлічного опору сухої насадки залежно від швидкості газового потоку:
• Ввімкнути компресор 10 для подачі повітря в колону;
• Для 3-4 витрат повітря (регулюються вентилем 11), заданих викладачем, заміряти напір h1 на вході в колону по показах манометра 7 і h2 на виході з колони по показах мікроманометра 5. За отриманими результатами розрахувати втрати напору в колоні Dh = h1 - h2 і втрати тиску DPс. Під час проведення дослідів при відкритому вентилі 8 плавно відкривати вентиль 11. Якщо витрата повітря значна, може статися, що напір на вході в колону перевищує гранично допустимий для U-подібного манометра 7. У цьому випадку слід закрити вентиль 8 і замірювати тиск газу за допомогою манометра 6.
• Витрати повітря визначати по показах ротаметра 9 і його градуювального графіка Rг = f(Vг) (міститься на стенді в лабораторії).
Розрахувати дійсний гідравлічний опір за експериментальними результатами і опір згідно з наведеними теоретичними залежностями.
Результати записати в табл. 1:
Таблиця 1
Результати досліджень
| Dh, мм вод. ст. | Pм, кг/см2 | Rг | Vг, м3/с | w0, м/с | rг, кг/м3 | Reг | l | DРексп, Па | DРтеор, Па | d (DР), % |
Rг – покази ротаметра;
Рм – покази пружинного манометра, кг/см2
• критерій Reг за формулою (8) визначається за густиною повітря при середньому тиску і температурі в колоні:
якщо напір на вході в колону вимірюється U-подібним манометром –
, (13)
якщо тиск на вході в колону вимірюється пружинним манометром –
, (14)
де Рб – барометричний тиск, мм рт. ст.
• Експериментальні значення коефіцієнтів опору визначають згідно з формулами (6) і (7) залежно від величини Reг.
• При розрахунку DРексп і DРтеор використовувати густину відповідно rгсер формули (13) і густину газу при нормальних умовах.
• Послідовність розрахунків здійснювати згідно з порядком заповнення табл. 1.
• Побудувати графік залежності опору сухої насадки від дійсної швидкості повітря.
В. Визначення гідравлічного опору зрошуваної насадки.
• За допомогою вентиля 13 встановити знану викладачем витрату води (витрата контролюється по показах ротаметра 4).
• Вентилем 11 відрегулювати певну витрату повітря (контролюється по показах ротаметра 9). Витрати повітря повинні бути в межах витрат при визначенні гідравлічного опору сухої насадки.
• Записати покази надлишкового тиску на вході і виході з колони (h1 і h2). Знайти величину DРзрі зрошуваної колони, Па. Всі заміряні величини перерахувати до одиниць в системі СІ. Результати вимірювань і розрахунків записати в табл. 2.
Таблиця 2
Результати розрахунків
| Dh мм вод. ст. | Рм, кг/см2 | Reг | Vг, м3/с | Rр | Vр, м3/с | DРс, Па | U, м3/(м2×с) | DРзр1, Па | DРзр2, Па |
Rр – покази водяного манометра.
DРс – опір сухої насадки визначити за графіком, побудованим за дослідними даними для сухої насадки при дослідній швидкості газу.
• Розрахувати Рзр2 за формулами (4), (10)-(12).