И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ

Экспериментальная установка состоит из стеклянного цилиндрического аппарата 1 с газораспределительной решеткой, внутри которого расположен медный змеевик 5. (рис. 10.1)

В аппарат загружается определенное количество твердого мелкозернистого материала, который переводится в псевдоожиженное состояние воздухом, поступающим через газораспределительную решетку от компрессора. Вода, используемая в качестве теплоносителя, нагревается в термостате 2, поступает в змеевик 5, где отдает тепло слою и возвращается в термостат.

Расход воды измеряется при помощи ротаметра 3. Температура воды до змеевика измеряется термометром 7, а после – термометром 6. Температура псевдоожиженного слоя замеряется термометром 8.

В опытах расход воды устанавливается в пределах от 0 до 50% по ротаметру. Более высокий расход воды нежелателен, так как при этом из–за небольшой разности начальной и конечной температур воды снижается точность в определении количества переданного тепла.

Температура воды на входе в змеевик устанавливается в пределаx 60–70°С. Более низкая температура воды увеличивает погрешность опытов из–за увеличения ошибки в определении средней разности температур между охлаждающейся водой и псевдоожиженным слоем.

Рис. 10.1. Схема лабораторной установки:

1 – стеклянная цилиндрическая колонка; 2 – термостат; 3, 4 – ротаметры; 5 – змеевик; 6, 7, 8 – термометры; 9 - вентиль

Для построения графической зависимости коэффициента теплоотдачи от поверхности змеевика к псевдоожиженному слою опыты проводятся при четырех–пяти различных расходах воздуха. При тех размерах частиц, которые загружены в аппарат, расход воздуха следует принять в пределах от 10 до 50% по ротаметру. Нижний предел примерно соответствует началу псевдоожижения, при верхнем пределе скорости воздуха отмечается значительный выброс частиц из аппарата.

Проведение опытов рекомендуется начинать на нижнем пределе расхода воздуха. После достижения заданных расходов воздуха установка в течении 10–15 минут выводится на установившийся режим, который характеризуется постоянством расходных показателей и температур потоков.

Для определения установившегося режима необходимо фиксировать показания термометров через каждые 2–3 минуты до достижения постоянных температур (5–7 значений).

Измеренные величины заносятся в табл.10.1.

Таблица 10.1

Результаты измерений

№	Расход воды	Расход воздуха	Температура, ^оС
показания ротаметра, %	расход, л/сек	показания ротаметра, %	расход, л/сек	вход воды в змеевик	выход воды из змеевика	в слое	в помещении

Расход воздуха измеряется ротаметром 4 и регулируется вентилем 9.

ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

Расход воздуха, приведенный к условиям в ротаметре, определяется по тарировочной кривой. Потерей давления воздуха в линии после ротаметра с достаточной степенью точности можно пренебречь. Переводя расход воздуха через ротаметр в единицы измерения м³/сек и приводя его к температуре слоя, получим расход воздуха через аппарат:

(10.7)

где t_п – температура помещения, °С.

Скорость воздуха в свободном сечении аппарата:

(10.8)

где D_апп – диаметр аппарата, равный 0, 1м.

Количество тепла, передаваемого слою через стенки змеевика, определяются по уравнению (10.1). Общий коэффициент теплопередачи К рассчитывается по уравнению (10.2).

Далее по уравнению (10.6) рассчитывается частный коэффициент теплоотдачи a₁ от потока воды к внутренней стенке змеевика. Затем по уравнению (10.5) определяется коэффициент теплоотдачи от наружной стенки змеевика к псевдоожиженному слою. Результаты расчетов для каждого опыта заносятся в табл.10.2.

Таблица 10.2

Таблица обработки экспериментальных данных

№	Средняя скорость воды в змеевике ω _в, м/с	Средняя скорость воздуха в аппарате ω _возд, м/с	Критерий Рейнольдса для потока воды Re	Общий коэффициент теплопередачи К, Вт/(м²× К)	Количество переданного тепла Q, Вт	Частные коэффициенты теплоотдачи, Вт/м²·град
к стенке трубы α ₁	от стенки к слою α ₂

По полученным результатам строится график зависимости коэффициента теплоотдачи a₂ от скорости воздуха в аппарате.

Отчет по работе включает:

1. Тему работы.

2. Цель работы.

3. Схему экспериментальной установки и ее описание.

4. Таблицу результатов измерения.

5. Основные расчетные формулы.

6. Обработку экспериментальных данных с таблицей основных рассчитанных величин.

7. График зависимости коэффициента теплоотдачи от скорости воздуха в аппарате.

8. Выводы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М., Химия, 1971, - с. 274–325.

2. Гельперин Н. И. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М., Химия, 1981, - с. 265–380.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Основное уравнение теплопередачи, физический смысл.

2. Уравнение теплоотдачи от ожижающего агента к частицам (или наоборот), его физический смысл.

3. Коэффициенты теплопередачи, теплопроводности, их физический смысл и единицы измерения.

4. Способы передачи тепла. Какие способы имеют место при передаче тепла от горячей воды к слою?

5. Уравнение теплового баланса.

6. Критерии Nu, Re, Pr, Gr; их вид и физический смысл.

7. Как определяется поверхность теплообмена?

8. Определение коэффициента теплопередачи.

9. Определение коэффициентов теплоотдачи от воды к стенке и от стенки к псевдоожиженному слою.

10. От каких факторов зависит коэффициент теплоотдачи?

11. Как влияет скорость псевдоожижающего агента на коэффициент теплоотдачи к псевдоожиженному слою и почему?

12. Характер зависимости α ₂от скорости воздуха в аппарате.

13. Цель работы.

14. Схема экспериментальной установки.

15. Методика эксперимента.

Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8910 11 12 Следующая