background image

 

Politechnika Krakowska 

Nazwisko i Imię:  

Wydział Inżynierii i Technologii Chemicznej 

Instytut Inżynierii Chemicznej i Procesowej 

Grupa laboratoryjna:  

 

 

 

 

 

 

LABORATORIUM  

Z INŻYNIERII CHEMICZNEJ 

 

 

 

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 11 

 

Temat: 

Spadek ciśnienia podczas przepływu gazu przez złoże fluidalne. 

 

 

 

 

 

 

 

Termin zajęć:  

Termin zaliczenia:  

Ocena: 

 

 

background image

 

1.  Cel ćwiczenia 

 
Celem ćwiczenia jest określenie przebiegu spadku ciśnienia powietrza przepływającego przez 

nieruchomą i fluidalną warstwę ziarnistą, w zależności od prędkości przepływu gazu oraz 

określenie prędkości krytycznej i prędkości zawieszenia, porównanie ich z wielkościami 

wyznaczonymi teoretycznie. 

 

 

2.  Dane 

 
Właściwości warstwy ziarnistej :      d

e

 = 0,875 10

3

 [m] 

 = 1,08 

o

 = 0,364 

= 2629 [kg/m

3

u

= 1670 [kg/m

3

 
 

Krzywa wzorcowania rotametru:  

Q

v

 = 0,72n + 8 [m

3

/h] 

 
 

Średnica wewnętrzna kolumny:  

D

w

=0,074 [m] 

 
Parametry dla powietrza: 

 = 1,29 kg/m

3

 

 = 

6

10

18

[kg/s*m] 

3.  Wyniki pomiarów i ich opracowanie 

 

liczba działek 

rotametru 

 

[mmH

2

O] 

[Pa] 

[m

3

/s] 

[m/s] 

-10 

70 

686,7 

2,222E-04 

0,0517 

-9 

80 

784,8 

4,222E-04 

0,0982 

-8 

90 

882,9 

6,222E-04 

0,1447 

-7 

100 

981 

8,222E-04 

0,1913 

-6 

110 

1079,1 

1,022E-03 

0,2378 

-5 

122 

1196,82 

1,222E-03 

0,2843 

-4 

133 

1304,73 

1,422E-03 

0,3309 

-3 

120 

1177,2 

1,622E-03 

0,3774 

-2 

125 

1226,25 

1,822E-03 

0,4239 

-1 

125 

1226,25 

2,022E-03 

0,4704 

122 

1196,82 

2,222E-03 

0,5170 

128 

1255,68 

2,422E-03 

0,5635 

120 

1177,2 

2,622E-03 

0,6100 

background image

 

130 

1275,3 

2,822E-03 

0,6565 

134 

1314,54 

3,022E-03 

0,7031 

130 

1275,3 

3,222E-03 

0,7496 

10 

135 

1324,35 

4,222E-03 

0,9822 

15 

125 

1226,25 

5,222E-03 

1,2148 

20 

125 

1226,25 

6,222E-03 

1,4475 

25 

145 

1422,45 

7,222E-03 

1,6801 

30 

140 

1373,4 

8,222E-03 

1,9127 

35 

140 

1373,4 

9,222E-03 

2,1454 

40 

140 

1373,4 

1,022E-02 

2,3780 

45 

140 

1373,4 

1,122E-02 

2,6106 

50 

140 

1373,4 

1,222E-02 

2,8433 

55 

140 

1373,4 

1,322E-02 

3,0759 

60 

140 

1373,4 

1,422E-02 

3,3085 

65 

155 

1520,55 

1,522E-02 

3,5412 

70 

160 

1569,6 

1,622E-02 

3,7738 

73 

165 

1618,65 

1,682E-02 

3,9134 

70 

175 

1716,75 

1,622E-02 

3,7738 

65 

175 

1716,75 

1,522E-02 

3,5412 

60 

175 

1716,75 

1,422E-02 

3,3085 

55 

165 

1618,65 

1,322E-02 

3,0759 

50 

160 

1569,6 

1,222E-02 

2,8433 

45 

155 

1520,55 

1,122E-02 

2,6106 

40 

155 

1520,55 

1,022E-02 

2,3780 

35 

155 

1520,55 

9,222E-03 

2,1454 

30 

140 

1373,4 

8,222E-03 

1,9127 

25 

150 

1471,5 

7,222E-03 

1,6801 

20 

140 

1373,4 

6,222E-03 

1,4475 

15 

130 

1275,3 

5,222E-03 

1,2148 

10 

130 

1275,3 

4,222E-03 

0,9822 

135 

1324,35 

3,222E-03 

0,7496 

135 

1324,35 

3,022E-03 

0,7031 

125 

1226,25 

2,822E-03 

0,6565 

125 

1226,25 

2,622E-03 

0,6100 

120 

1177,2 

2,422E-03 

0,5635 

115 

1128,15 

2,222E-03 

0,5170 

-1 

115 

1128,15 

2,022E-03 

0,4704 

-2 

120 

1177,2 

1,822E-03 

0,4239 

-3 

120 

1177,2 

1,622E-03 

0,3774 

-4 

125 

1226,25 

1,422E-03 

0,3309 

-5 

110 

1079,1 

1,222E-03 

0,2843 

-6 

100 

981 

1,022E-03 

0,2378 

-7 

90 

882,9 

8,222E-04 

0,1913 

-8 

80 

784,8 

6,222E-04 

0,1447 

-9 

70 

686,7 

4,222E-04 

0,0982 

-10 

55 

539,55 

2,222E-04 

0,0517 

 

background image

 

Obliczone wartości dla jednego pomiaru, pozostałe obliczenia przeprowadzono analogicznie. 
 
Q

1

=[0,72*(-10)+8]/3600= 2,222*10

-4 

[m

3

/s] 

 

Prędkość przepływu gazu obliczona wg. wzoru: 
 
u=(Q *4)/(P*Dw

2

)[m/s] 

 
u

1

=(2,222*10

-4 

*4)/(3.14*0.74

2

)= 0,0517 [m/s] 

 
 
 

4.  Wyznaczenie prędkości krytycznej i prędkości wywiewania na 

podstawie danych eksperymentalnych i równań teoretycznych. 

 
 
 

 

 
 

Dane odczytane z wykresu : 
u

kr

=0,377 [m/s] 

u

zaw

=1,447[m/s] 

 

 
 

400

0,0400

0,4000

4,0000

p

 [

P

a]

 

u [m/s] 

Zależność spadku cisnienia od prędkości gazu 

wzrost prędkości przepływu

spadek prędkości przepływu

background image

 

 

1.  Obliczenie prędkości krytycznej w oparciu o równania kryterialne typu 

Re

kr

=f(Ar) 

 

Obliczanie liczby Archimedesa: 
 

2

3

u

s

e

g

d

Ar

 

 

89054365

10

18

1670

81

,

9

2629

)

10

875

,

0

(

2

6

3

3

Ar

 

 
Obliczanie liczby Reynoldsa: 
 

94

,

0

3

10

08

,

1

Re

Ar

 

 

32070

46

,

89054365

10

08

,

1

Re

94

,

0

3

 

 
Obliczanie prędkości krytycznej 
 

s

e

kr

d

w

Re

 

 

]

/

[

251

,

0

2629

10

875

,

0

10

18

05

,

32070

3

6

s

m

w

kr

 

 
 
 

2.  Porównanie otrzymanych wartości u 

kr 

 

 

Sposób obliczenia u

kr

 

Wartość u

kr 

[m/s] 

Wartość u

zaw

 

[m/s] 

Na podstawie wykresu 

∆p=f(u) 

0,377 

1,447 

Na podstawie 

Ar i Re 

0,251 

2,11 

 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 

3.  Obliczanie teoretycznej prędkości zawieszenia 

 

 

Ar

Ar

w

w

k r

zaw

61

,

0

18

22

,

5

1400

 

 

kr

zaw

w

Ar

Ar

w

61

,

0

18

22

,

5

1400

 

 

s

m

w

zaw

11

,

2

 

 
  

4.  Obliczenie stosunku prędkości zawieszenia do prędkości krytycznej 

 

Obliczenia na podstawie danych odczytanych z wykresu: 
 
u

zaw

/u

kr

 =1,447/0,377=3,838 

 
Obliczenia na podstawie danych teoretycznych: 
 
u

zaw

/u

kr

=2,11/0,251=8,406 

 
 

5.  Wnioski 

 

Spadek ciśnienia na warstwie złoża podczas jego przejścia w stan fluidalny początkowo 
rośnie wraz ze wzrostem prędkości przepływu gazu. Zależność spadku ciśnienia od prędkości 
gazu powinna uwidaczniać się na wykresie w postaci tzw.  „garbu” odpowiadającemu 
spadkowi ciśnienia który towarzysz eksploatacji złoża. Jednak z powodu błędów 
pomiarowych wynikających z trudności utrzymania pływaka rotametru na odpowiedniej 
działce nie jest to przedstawione tak jak podaje literatura.