Politechnika Krakowska Wydział Inżynierii i Technologii Chemicznej Instytut Inżynierii Chemicznej i Procesowej

Dudek Kamila Grupa laboratoryjna: 31A Rok akademicki: 2008/2009

LABORATORIUM

Z INŻYNIERII CHEMICZNEJ II

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 9

Temat: Opory przepływu na wypełnieniu

Termin zajęć: 15.04.2008

Ocena:

CEL ĆWICZENIA: Wyznaczenie oporu przepływu fazy gazowej na wypełnieniu suchym i zraszanym.

PRZEBIEG ĆWICZENIA

DANE:

Średnica wewnętrzna kolmny: D_k=100mm

Pierścienie Raschiga: 16
16
3 mm

Porowatość wypełnienia:

Powierzchnia jednostkowa wypełnienia: a = 300m²/m³

Wysokość wypełnienia: H_wyp=0.6 m

SPADEK CIŚNIENIA NA WYPEŁNIENIU SUCHYM

Lp.	wskazania rotametru powietrza	Qv [m^3/h]	ug [m/s]	Δp [mm H2O]	Δp [N/m^2]	Δp/H [N/m^2⋅m]	Δp/H [N/m^2⋅m] Żaworonkow
1	0	4,37	0,155	4	39,13	65,22	18,348
2	5	6,94	0,246	5	48,92	81,53	42,186
3	10	9,69	0,343	5	48,92	81,53	76,932
4	15	12,03	0,426	8	78,26	130,44	113,555
5	20	14,37	0,508	10	97,83	163,05	156,368
6	25	16,72	0,592	12,5	122,29	203,81	205,377
7	30	19,06	0,674	15	146,75	244,58	259,985
8	35	21,25	0,752	18	176,09	293,49	316,208
9	40	23,44	0,829	22	215,23	358,71	377,268
10	45	25,62	0,907	28	273,92	456,54	442,760
11	50	27,81	0,984	37	361,97	603,29	513,202
12	55	30,00	1,062	42	410,89	684,81	588,226
13	60	32,19	1,139	48	469,58	782,64	667,766
14	65	34,37	1,216	63,5	621,22	1 035,37	751,362
15	70	36,56	1,294	64	626,11	1 043,52	839,726
16	75	38,75	1,371	72	704,38	1 173,96	932,428
17	80	40,94	1,449	84	821,77	1 369,62	1 029,420
18	85	43,13	1,526	94	919,60	1 532,67	1 130,653
19	90	45,31	1,603	106	1 037,00	1 728,33	1 235,594
20	95	47,50	1,681	117	1 144,61	1 907,69	1 345,163
21	100	49,78	1,762	138	1 350,05	2 250,09	1 463,609

OBLICZENIA:

1)Spadek ciśnienia i prędkość gazu:

2)Spadek ciśnienia dla wypełnienia suchego wg. Żaworonkowa:

b=16

Lp.	ReK,Ż	λŻ
1	131,579	6,03
2	208,961	5,50
3	291,763	5,14
4	362,220	4,92
5	432,676	4,75
6	503,434	4,61
7	573,891	4,49
8	639,831	4,39
9	705,771	4,31
10	771,410	4,23
11	837,351	4,16
12	903,291	4,10
13	969,231	4,04
14	1 034,870	3,99
15	1 100,810	3,94
16	1 166,751	3,90
17	1 232,691	3,85
18	1 298,631	3,81
19	1 364,270	3,78
20	1 430,211	3,74
21	1 498,861	3,71

Wykres zależności Δp/H=f(u_g) dla wypełnienia suchego:

SPADEK CIŚNIENIA NA WYPEŁNIENIU ZRASZANYM

1)Obliczenie objętościowego natężenia zraszania:

Q_v1=0.142 [m³/h]

Q_v2=0.327 [m³/h]

Q_v3=0.486 [m³/h]

SPADEK CIŚNIENIA NA WYPEŁNIENIU ZRASZANYM

Q_{v wody} = 0,142 [m³/h]

Lp.	wskazania rotametru powietrza	Qv [m^3/h]	ug [m/s]	Δp [mm H2O]	Δp [N/m^2]	Δp/H [N/m^2⋅m]
1	0	4,37	0,155	7	68,48	114,14
2	5	6,6	0,246	10	97,83	163,05
3	10	8,82	0,343	14	136,96	228,27
4	15	11,05	0,426	17	166,31	277,19
5	20	13,27	0,508	22	215,23	358,71
6	25	15,5	0,592	30	293,49	489,15
7	30	17,73	0,674	39	381,54	635,90
8	35	19,95	0,752	50	489,15	815,25
9	40	22,18	0,829	72	704,38	1173,96
10	45	24,4	0,907	94	919,60	1532,67
11	50	26,63	0,984	130	1271,79	2119,65

Q_{v wody} = 0,327 [m³/h]

Lp.	wskazania rotametru powietrza	Qv [m^3/h]	ug [m/s]	Δp [mm H2O]	Δp [N/m^2]	Δp/H [N/m^2⋅m]
1	0	4,37	0,155	11	107,613	18,333
2	5	6,6	0,246	14	136,962	23,333
3	10	8,82	0,343	18	176,094	30,000
4	15	11,05	0,426	28	273,924	46,667
5	20	13,27	0,508	44	430,452	73,333
6	25	15,5	0,592	65	635,895	108,333
7	30	17,73	0,674	93	909,819	155,000

Q_{v wody} = 0,485 [m³/h]

Lp.	wskazania rotametru powietrza	Qv [m^3/h]	ug [m/s]	Δp [mm H2O]	Δp [N/m^2]	Δp/H [N/m^2⋅m]
1	0	4,37	0,155	11	107,613	179,355
2	5	6,6	0,246	18	176,094	293,490
3	10	8,82	0,343	33	322,839	538,065
4	15	11,05	0,426	63	616,329	1027,215
5	20	13,27	0,508	95	929,385	1548,975

Wykres zależności Δp/H= f(u_g)

Stopień użyteczności powierzchni:

f₁=4,8

f₂=4,2

f₃=3,8

Wnioski:

Celem ćwiczenia było wyznaczenie oporu przepływu fazy gazowej na wypełnieniu suchym i zraszanym. W trakcie przepływu przeciwprądowego faz wyróżnia się cztery charakterystyczne punkty i obszary:

• Obszar błonkowy - przy małych prędkościach przepływu gazu i małych natężeniach zraszania

• Obszar strumieniowo - błonkowy - hamowanie spływu fazy ciekłej; ciecz pokrywa wypełnienie cienką błonką i pojedynczymi strumieniami

• Obszar turbulentny - silna burzliwość cieczy, początek zawieszenia cieczy na wypełnieniu

• Obszar emulgowania - ciągła pulsacja na powierzchni rozdziału faz, mieszających się w sposób ciągły, co powoduje powstanie wirów. Mamy do czynienia z powstaniem układu emulgującej cieczy. Praca kolumny w tym obszarze jest niestabilna.

Podczas ćwiczenia przepuszczano od dołu gaz natomiast od góry wodę. W trakcie przeciwprądowego przepływu obserwowano zmiany, najwidoczniejszą była sytuacja obrazująca ostatni obszar charakterystyczny. W górnej warstwie wypełnienia zaobserwowano specyficzne pienienie.

Odnotowane w trakcie ćwiczenia wyniki posłużyły wykreśleniu zależności
od
. Dla przeciwprądowego przepływu faz zaobserwowano, że w miarę zwiększania natężenia przepływu cieczy, przy równoczesnym zwiększaniu przepływu gazu krzywe przedstawiające zależności
i
staja się coraz bardziej strome.

---