1. Opis doświadczenia
Fluidyzacja jest to proces polegający na tworzeniu się zawiesiny drobnych cząstek ciał stałych w przepływającym z dołu do góry w płynie. Płyn dostarczony z dołu przechodzi przez porowatą warstwę cząstek rozróżnia ją i unosi cząstki siłami oporu, na cząstki działa siła grawitacji. Zwiększając ciśnienie dopływającego płynu w pewnym momencie siły oporu zrównują się z siłami grawitacji. Cząstki zostają zawieszone w płynącym do góry płynie wzrasta porowatość, pojawiają się oscylujące ruchy cząstek. Zaczynają się pojawiać pęcherzyki przepływającego gazu- warstwa zaczyna się poruszać, co stanowi początek fluidyzacji, w Mierę wzrostu ciśnienia na powierzchni warstwy pojawia się wrzenie- złoże osiągnęło stan fluidalny.
2. Schemat stanowiska
3. Przykładowe obliczenia
u- prędkość złoża [m/s]
Q- ilość przepływającego powietrza [l/h]
S- pole przekroju rury ze złożem [m2]
np.
= przeliczenie jednostek=
= 0,06369 m/s
Δp- zmiana ciśnienia [N/m2]
h- wysokość złoża [mm]
ρ- gęstość powietrza [kg/m3]
g- przyspieszenie ziemskie [m/s2]
np.
= przeliczanie jednostek=
= =0,129492 N/m2
4. Tabela wyników
Lp. |
Hz |
h[mm] |
Q[l/s] |
l[mm] |
u[m/s] |
p[N/m^2] |
stan złoża(opisowo) |
1 |
7 |
0 |
0 |
110 |
0 |
0 |
bez zmian |
2 |
7,1 |
11 |
450 |
110 |
0,063694268 |
0,129492 |
|
3 |
7,2 |
11 |
451 |
110 |
0,06383581 |
0,129492 |
|
4 |
7,3 |
11,3 |
458 |
110 |
0,06482661 |
0,1330236 |
|
5 |
7,4 |
13,2 |
650 |
110 |
0,092002831 |
0,1553904 |
|
6 |
7,5 |
13,5 |
680 |
110 |
0,096249115 |
0,158922 |
|
7 |
7,6 |
13,7 |
690 |
110 |
0,097664544 |
0,1612764 |
|
8 |
7,7 |
13,8 |
700 |
110 |
0,099079972 |
0,1624536 |
|
9 |
7,8 |
13,9 |
710 |
110 |
0,1004954 |
0,1636308 |
|
10 |
7,9 |
14 |
700 |
110 |
0,099079972 |
0,164808 |
|
11 |
8 |
14,1 |
710 |
110 |
0,1004954 |
0,1659852 |
|
12 |
8,1 |
14,3 |
720 |
110 |
0,101910828 |
0,1683396 |
|
13 |
8,2 |
14,5 |
730 |
110 |
0,103326256 |
0,170694 |
|
14 |
8,3 |
14,6 |
740 |
110 |
0,104741684 |
0,1718712 |
|
15 |
8,4 |
14,8 |
750 |
110 |
0,106157113 |
0,1742256 |
|
16 |
8,5 |
14,9 |
760 |
110 |
0,107572541 |
0,1754028 |
|
17 |
8,6 |
15 |
770 |
110 |
0,108987969 |
0,17658 |
|
18 |
8,7 |
15,1 |
780 |
110 |
0,110403397 |
0,1777572 |
|
19 |
8,8 |
15,2 |
790 |
110 |
0,111818825 |
0,1789344 |
|
20 |
8,9 |
15,3 |
800 |
110 |
0,113234253 |
0,1801116 |
|
21 |
9 |
16,4 |
820 |
110 |
0,11606511 |
0,1930608 |
|
22 |
9,1 |
16,6 |
850 |
110 |
0,120311394 |
0,1954152 |
|
23 |
9,2 |
16,5 |
890 |
110 |
0,125973107 |
0,194238 |
|
24 |
9,3 |
16,7 |
900 |
110 |
0,127388535 |
0,1965924 |
|
25 |
9,4 |
16,8 |
910 |
110 |
0,128803963 |
0,1977696 |
powierzchnia drga |
26 |
9,5 |
17 |
950 |
110 |
0,134465676 |
0,200124 |
|
27 |
9,6 |
17,2 |
970 |
110 |
0,137296532 |
0,2024784 |
|
28 |
9,7 |
17,5 |
980 |
110 |
0,13871196 |
0,20601 |
|
29 |
9,8 |
18,2 |
1000 |
110 |
0,141542817 |
0,2142504 |
bardziej drga |
30 |
9,9 |
18,2 |
1010 |
110 |
0,142958245 |
0,2142504 |
|
31 |
10 |
18,2 |
1030 |
110 |
0,145789101 |
0,2142504 |
faluje |
32 |
10,1 |
18,2 |
1050 |
110 |
0,148619958 |
0,2142504 |
efekt gotowania |
33 |
10,2 |
18,2 |
1100 |
110 |
0,155697098 |
0,2142504 |
|
34 |
10,3 |
18,2 |
1010 |
110 |
0,142958245 |
0,2142504 |
|
35 |
10,4 |
18,2 |
1150 |
110 |
0,162774239 |
0,2142504 |
mak wypierany do góry a sól przesuwa się w dół naczynia |
36 |
10,5 |
18,2 |
1160 |
111 |
0,164189667 |
0,2142504 |
|
37 |
10,6 |
18,2 |
1180 |
112 |
0,167020524 |
0,2142504 |
słup zaczyna rosnąć, efekt gotowania mak do góry |
38 |
10,7 |
18,2 |
1150 |
113 |
0,162774239 |
0,2142504 |
|
39 |
10,8 |
18,2 |
1160 |
115 |
0,164189667 |
0,2142504 |
|
40 |
10,9 |
18,4 |
1190 |
115 |
0,168435952 |
0,2166048 |
|
41 |
11 |
18,4 |
1200 |
115 |
0,16985138 |
0,2166048 |
|
42 |
11,1 |
18,4 |
1210 |
115 |
0,171266808 |
0,2166048 |
|
43 |
11,2 |
18,4 |
1290 |
115 |
0,182590234 |
0,2166048 |
|
44 |
11,3 |
18,4 |
1250 |
115 |
0,176928521 |
0,2166048 |
|
45 |
11,4 |
18,5 |
1260 |
115 |
0,178343949 |
0,217782 |
|
46 |
11,5 |
18,5 |
1280 |
115 |
0,181174805 |
0,217782 |
|
47 |
11,6 |
18,5 |
1290 |
115 |
0,182590234 |
0,217782 |
|
48 |
11,7 |
18,5 |
1300 |
115 |
0,184005662 |
0,217782 |
|
49 |
11,8 |
18,5 |
1320 |
115 |
0,186836518 |
0,217782 |
|
50 |
11,9 |
18,5 |
1320 |
115 |
0,186836518 |
0,217782 |
|
51 |
12 |
18,5 |
1350 |
115 |
0,191082803 |
0,217782 |
|
52 |
12,1 |
18,5 |
1370 |
116 |
0,193913659 |
0,217782 |
|
53 |
12,2 |
18,5 |
1380 |
116 |
0,195329087 |
0,217782 |
coraz więcej się gotuje, efekt jak przy rozbłysku słońca |
54 |
12,3 |
18,5 |
1400 |
117 |
0,198159943 |
0,217782 |
|
55 |
12,4 |
18,5 |
1410 |
117 |
0,199575372 |
0,217782 |
|
56 |
12,5 |
18,5 |
1450 |
117 |
0,205237084 |
0,217782 |
|
57 |
12,6 |
18,6 |
1460 |
117 |
0,206652512 |
0,2189592 |
|
58 |
12,7 |
18,6 |
1470 |
117 |
0,208067941 |
0,2189592 |
|
59 |
12,8 |
18,6 |
1490 |
117 |
0,210898797 |
0,2189592 |
|
60 |
12,9 |
18,6 |
1500 |
120 |
0,212314225 |
0,2189592 |
|
61 |
13 |
18,6 |
1510 |
120 |
0,213729653 |
0,2189592 |
|
62 |
13,5 |
18,7 |
1540 |
120 |
0,217975938 |
0,2201364 |
|
63 |
14 |
19 |
1600 |
120 |
0,226468507 |
0,223668 |
|
64 |
14,5 |
18,9 |
1690 |
123 |
0,23920736 |
0,2224908 |
|
65 |
15 |
19 |
1750 |
130 |
0,247699929 |
0,223668 |
|
66 |
15,5 |
19 |
1850 |
130 |
0,261854211 |
0,223668 |
|
67 |
16 |
19 |
1900 |
135 |
0,268931352 |
0,223668 |
coraz większe pęcherze gazu |
68 |
16,5 |
19,2 |
2000 |
137 |
0,283085633 |
0,2260224 |
|
69 |
17 |
19,5 |
2050 |
137 |
0,290162774 |
0,229554 |
|
70 |
17,5 |
19,8 |
2150 |
140 |
0,304317056 |
0,2330856 |
|
71 |
18 |
20,5 |
2220 |
145 |
0,314225053 |
0,241326 |
coraz szybciej poruszające się pęcherze |
72 |
18,5 |
20 |
2300 |
145 |
0,325548478 |
0,23544 |
|
73 |
19 |
20,1 |
2350 |
150 |
0,332625619 |
0,2366172 |
|
74 |
19,5 |
20,1 |
2440 |
150 |
0,345364473 |
0,2366172 |
|
75 |
20 |
20,5 |
2500 |
155 |
0,353857042 |
0,241326 |
jeszcze szybszy efekt gotowania |
76 |
20,5 |
20,5 |
2600 |
155 |
0,368011323 |
0,241326 |
|
77 |
21 |
20,5 |
2650 |
160 |
0,375088464 |
0,241326 |
|
78 |
21,5 |
21 |
2750 |
160 |
0,389242746 |
0,247212 |
|
79 |
22 |
21 |
2800 |
160 |
0,396319887 |
0,247212 |
|
80 |
22,5 |
21,2 |
2890 |
165 |
0,40905874 |
0,2495664 |
|
81 |
23 |
21,5 |
2950 |
170 |
0,417551309 |
0,253098 |
|
82 |
23,5 |
21,5 |
3000 |
170 |
0,42462845 |
0,253098 |
|
83 |
24 |
22 |
3100 |
175 |
0,438782732 |
0,258984 |
jeszcze szybciej się porusza |
84 |
24,5 |
22,5 |
3150 |
170 |
0,445859873 |
0,26487 |
|
85 |
25 |
22 |
3200 |
175 |
0,452937013 |
0,258984 |
|
86 |
30 |
24 |
3750 |
190 |
0,530785563 |
0,282528 |
|
87 |
35 |
25 |
3750 |
200 |
0,530785563 |
0,2943 |
miesza się mak |
88 |
40 |
26,5 |
4500 |
220 |
0,636942675 |
0,311958 |
|
89 |
45 |
27 |
4500 |
240 |
0,636942675 |
0,317844 |
|
5. Wykres
6. Wnioski
siły oporu podnoszenia cząstek ciał stałych zależą od wielkości i ich masy;
występują 2 prędkości fluidyzacji. Po przekroczeniu pierwszej prędkości fluidyzacji następuje ujednorodnienie warstwy i nieznaczne straty ciśnienia, natomiast po przejściu drugiej obserwujemy wrzenie, przepływ staje się nie do ustalenia;
wzrost ciśnienia powoduje obniżenie wartości wszystkich charakterystycznych prędkości gazu, przy czym największym zmianom ulega prędkość rozwiniętej fluidyzacji;
fluidyzacja pod wyższymi ciśnieniami przebiega łatwiej i prowadzi do zmniejszenia niekorzystnego efektu separacji ziarnowej;
na skutek tarcia ruchomego złoża o ścianki (mała średnica ruchu) punkt krytyczny nie jest najwyżej położonym punktem.
Fluidyzacja 4/5
Wykonali : Małgorzata Kuta, Patrycja Olejniczak, Michał Michoń
Energetyka sem II gr IIa