Определение основных характеристик воздуха

Основное оборудование и реактивы

а) лабораторная установка (см. рис.1 стр. 2)

б) барометр анероид БАММ-1

Цена деления шкалы: p = 0,1·10³ Па; ∆p = ± 0,05·10³ Па

в) технические весы марки SCL-150

Цена деления шкалы: m = 5*10^-3 г; ∆ m = ± 2,5·10^-3г = ±2,5·10^-6 кг

г) термометр (0 − 100ºС): Цена деления шкалы: t = 1ºС; ∆t = ± 0,5ºС

д) дифманометры (водяные):

Цена деления шкалы: p = 1 мм. вод. ст; ∆p = ± 1 мм. вод. ст.

е) расходомеры (H₂SO₄ конц.):

Цена деления шкалы: V = 0,1 л/мин = 1,667∙10^-6 м³/c; ∆V = ± 1,667∙10^-6м³/c

ж) цилиндры (2 шт.): V = 25 мл;

Цена деления шкалы: V = 0,5 см³;∆V = ± 0,25см³ = ±0,25·10^-6м³

з) воздуходувка

и) колонка с активированным углем

к) ацетон

Рис.1. Лабораторная установка гидравлики псевдоожиженного слоя

В стеклянной колонке (6), внутренним диаметром 37.0±1.0 мм, на металлической сетке находится монодисперсный слой твёрдых частиц активированного угля цилиндрической формы. Воздух, подаваемый воздуходувкой (1), проходит через два расходомера (5, 5А), соединенных параллельно и подаётся в нижнюю часть колонки. Вентиль (3) служит для выпуска воздуха в атмосферу и для регулировки расхода воздуха, подаваемого в колонку. Падение давления воздуха в колонке измеряют дифманометром (4А). Изменение давления в колонке, фиксируемое по дифманометру (4А), представляет собой суммарное сопротивление сетки и собственно слоя. Поскольку сопротивление сетки мало по сравнению с сопротивлением слоя, то падение давления, которое показывает дифманометр (4А), с достаточной степенью точности может быть приравнено к гидравлическому сопротивлению слоя. Температуру, относительное давление воздуха и гидравлическое сопротивление слоя частиц угля, определяют по показаниям термометра (2), дифманометра (4) и дифманометра (4А), соответственно.

Ход работы

1. Изучили экспериментальную установку.

2. Полностью открыли вентиль 3, связывающий воздуходувку с атмосферой, после этого закрыли вентили 7 и включили воздуходувку 1. Установили начальный расход воздуха в системе 0 л/мин.

3. При данном расходе измерили гидравлическое сопротивление и высоту слоя (h₀), давление и температуру воздуха.Увеличивая расход воздуха на 2 л/мин (до наиболее возможного), сняли все выше перечисленные показатели.

4. Определили насыпную плотность слоя (ρ_нас). Для определения плотности частиц (ρ_част) взвесили определенное количество частиц угля; поместив их в мерный цилиндр, измерили объем насыпного слоя. Строго определенное количество ацетона поместили в мерный цилиндр с частицами угля и после полного заполнения пустот ацетоном, измерили суммарный объем (V_∑) и объем вытесненной жидкости.

5. Результаты, полученные в ходе работы, справочные данные и рассчитанные величины были сведены в таблицы 1 и 2. На основании полученных данных были построены графические зависимости вида h = f(lg(ω_о)) иlg(∆p_сл)= f(lg(ω_о)).

6. Рассчитали эквивалентный диаметр частиц слоя (d_э) и скорость свободного витания (ω_св) через критические значения критериев Лященко (Ly_кр) и Архимеда (Ar_кр).

7. Провели статистическую обработку полученных результатов.

8. Выводы.

9. Список литературы.

Определение основных характеристик воздуха

1. Абсолютное давление воздуха находим по формуле II,9 (стр. 25):

p_абс. = p_атм + p_отн, (1)

где p_атм = 1,036 · 10⁵ Па;

p_отн = p_изб;

1 мм. вод. ст. = 9,81 Па (поз. 3 стр. 13).

2. Плотность воздуха при давлении р и температуре Трассчитываем по формуле 1.5

(поз. 2, стр. 13):

, (2)

где – плотность воздуха при н.у.,

= 1,293 кг/м³(табл.V, стр. 513);

Т_о = 273 К; Т = (273 + t), К;

p_о = 1,013 · 10⁵ Па;p = p_абс.

3.Вязкость воздуха при давлении р и температуре Т определяем по формуле 1.13 (поз.7,стр.15):

, (3)

где с – постоянная Сатерленда,с = 124;

μ – динамический коэффициент вязкости; μ_о = 17,3 ·10^-6 Па · с [табл. V, стр. 513].

4.Фиктивную скорость воздухарассчитываем по уравнению объемного расхода (формула 1.17, поз. 10, стр.16):

V = ω_о · f, откудаω_о = , (4)

где f – площадь поперечного сечения потока, м²; f = 0,785 · d²_вн;

d_вн – диаметр колонки, м; d_вн = 37 · 10^-3 м.

Таблица 1