Цель работы: Определение экспериментального значения коэффициента гидравлического сопротивления сухой тарелки; экспериментальной и расчетной зависимостей гидравлического сопротивления орошаемой тарелки ДР от скорости газа в колонне; ознакомление с работой колпачковой тарелки в различных режимах на основе визуальных наблюдений.
Описание экспериментальной установки
Рис 1.1. Схема экспериментальной установки для исследования гидродинамики колпачковой тарелки
Установка состоит из колонны 1 с зажатой между фланцами прямоугольных царг колпачковой тарелкой 2, вентилятора 3 для подачи воздуха в колонну с шибером 4 на всасывающем патрубке для регулирования расхода воздуха, нормальной диафрагмы 5 на напорном трубопроводе вентилятора с дифференциальным U-образным манометром 6 для измерения расхода воздуха, U-образного дифференциального манометра 7 для измерения гидравлического сопротивления тарелки. Подача воды из водопровода на тарелку регулируется вентилем 8, а измеряется ротаметром 9. Температура поступающей на тарелку воды измеряется термометром 10. С тарелки вода через сливную трубу 11 попадает в бак 12, а из него через вентиль 13 сливается в канализацию.
Методика проведения работы
Экспериментальная часть работы заключается в выполнении гидродинамических испытаний сухой и орошаемой тарелок. В первом случае все измерения проводят на сухой 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 6 и 7. Приоткрывая шибер, увеличить расход воздуха на 15-20 мм.вод.ст. по шкале манометра 6 и вновь снять показания манометров 6 и 7. Опыты продолжать до полного открытия шибера 4, записывая каждый раз результаты испытаний в табл.1.1.
При изменении расхода воздуха необходимо иметь в виду, что колонна обладает определенной инерционностью и поэтому снятие показаний приборов можно производить, лишь убедившись в их неизменности. Перед проведением испытаний орошаемой тарелки вентилем 8 по ротаметру 9 установить заданный расход воды. После полного заполнения тарелки водой включить вентилятор 3 и приступить к испытаниям орошаемой тарелки. При этом также необходимо оценить изменение характера барботажа при увеличении расхода воздуха.
Работу заканчивают, выключив вентилятор, закрыв шибер 4 и открыв вентиль 13 для слива воды из бака 12 в канализацию.
2. Определяем фиктивную скорость воздуха в колонне:
м/с м/с;
м/с м/с;
м/с м/с.
3. Рассчитываем скорость воздуха в прорезях колпачков:
м/с м/с;
м/с м/с;
м/с м/с.
4. Определяем коэффициент гидравлического сопротивления сухой тарелки
;
;
Результаты эксперимента для сухой тарелки
Таблица 1.2.
№ опыта
Показания дифференциальных манометров
Vг, м3/с
щ0, м/с
щпр, м/с
ж
жср
Дh6
Дh7
мм.вод.
ст
м.вод
.ст
мм.вод.ст
Па
1
0
0
0
0
0
0
0
0
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
Дh6
Дh7
1
0
26
60
2
5
27
3
35
32
4
135
47
5
160
55
6
180
57
1. Определяем расход воздуха в колонне:
м3/с м3/с;
м3/с м3/с;
м3/с м3/с.
2. Определяем фиктивную скорость воздуха в колонне:
м/с м/с;
м/с м/с;
м/с м/с.
3. Рассчитываем скорость воздуха в прорезях колпачков:
м/с м/с;
м/с м/с;
м/с м/с.
4. Определяем гидравлическое сопротивление орошаемой тарелки:
Па Па;
Па Па;
Па Па.
5. Определяем сопротивление газожидкостного слоя на тарелке:
;
Па
6. Сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения:
Па.
7. Рассчитываем гидравлическое сопротивление орошаемой тарелки
Па Па;
Па Па;
Па Па.
Результаты эксперимента для орошаемой тарелки
Таблица 1.4.
№ опыта
Показания манометров
Vг, м3/с
щ0, м/с
щпр, м/с
ДРс.т., Па
ДРг.ж., Па
ДРу, Па
ДРт.рас, Па
Дh6
Дh7
мм.вод.
ст
мм.вод.ст
1
0
26
0
0
0
0
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 было определены экспериментальное значение коэффициента гидравлического сопротивления сухой тарелки, экспериментальная и расчетная зависимости гидравлического сопротивления орошаемой тарелки от скорости газа в колонне.