Студопедия
Главная страница | Контакты | Случайная страница | Спросить на ВикиКак

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Ю.Г. Алымов

 

Определение скорости витания сыпучих грузов[Текст]: методические указания к лабораторной работе по физико-механическим свойствам сырья и готовой продукции /: сост. В.Г. Полищук,

В.А. Незнанова, В.А. Кудрявцев, В.А. Боровская; Курск, гос. техн. ун-т. Курск, 2006. 9 с. Библиогр.: с.8.

 

Излагаются методические указания по выполнению лабораторной работы. Содержатся основные теоретические положения равновесия твёрдых тел в газовой среде и зависимости для определения рабочей скорости транспортирующих потоков.

Предназначено для студентов, обучающихся по специальности 260601.

 

 

Текст печатается в авторской редакции

 

ИД №06430 от 10.12.01

Подписано в печать Формат 60х84 1/16. Печать офсетная.

Усл.-печ. л. 0, Уч.-изд. л. 0, Тираж 50 экз. Заказ .

Бесплатно.

Курский государственный технический университет.

Подразделение оперативной полиграфии Курского государственного технического университета.

305040 Курск, ул. 50 лет Октября, 94.

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ВИТАНИЯ СЫПУЧИХ ГРУЗОВ

 

Цель работы: освоение методики измерения скорости воздушного потока в трубопроводе, скорости витания твёрдых частиц, изучение устройства приборов для измерения скорости.

Теоретическая часть

Важной аэродинамической характеристикой твёрдых частиц, обрабатываемых в псевдоожиженном слое и перемещаемых установками пневматического транспорта, является скорость витания υвит. Величина этой скорости служит исходным параметром при установлении рабочих скоростей псевдоожижения и параметров пневмотранспортных установок.

На одиночную твёрдую частицу, находящуюся в восходящем потоке воздуха, действует сила тяжести G и сила воздействия воздушной среды Р, увлекающая частицу вверх (Рис.1).

Сила Р является равнодействующей сил лобового давления и касательных сил трения воздуха о частицу.

Сила Р выражается через скоростной напор воздушного потока, имеющего среднюю скорость u, с учётом коэффициента аэродинамического сопротивления C частицы, её аэродинамического сечения S (площади проекции частицы на плоскость, перпендикулярную к направлению потока воздуха) и плотности воздуха ρ, т. е.

Р=0,5ρСSυ2. (1)

Сила аэродинамического действия потока воздуха преодолевает силу тяжести частицы и сообщает ей ускорение а, так что уравнение движения частицы имеет вид

Р-G=mа. (2)

В восходящем воздушном потоке возможен один из следующих случаев движения одиночной частицы:

Р>G+mа - частица движется вверх;

Р<G+mа - частица падает;

Р=G - частица оказывается во взвешенном состоянии (а=0).

Скорость восходящего потока, при которой частица сыпучего груза находится во взвешенном состоянии, называют скоростью витания частицы.

Следует иметь в виду, что вследствие турбулентности воздушного потока коэффициент аэродинамического сопротивления частицы не остаётся постоянным и она непрерывно меняет своё положение в потоке, совершая хаотичные осциллирующие движения вблизи равновесного положения. (При этом непрерывно меняется форма и площадь аэродинамического сечения частицы). И всё же, пренебрегая осцилляцией, можно считать, что скорость витающей частицы относительно воздушного потока равна нулю (υ=υвит), а сила аэродинамического воздействия потока на частицу (1) равна весу частицы mg, т. е.

0,5ρСSυ2вит=mg, (3)

откуда следует

υвит= , (4)

т. е. скорость витания частицы сыпучего груза зависит от массы частицы, плотности ρ воздушного потока, коэффициента аэродинамического сопротивления С и площади миделевого сечения S частицы.

Аналитическим путём скорость витания с достаточной для инженерных расчётов точностью можно определить только для сферических частиц, поскольку все величины в уравнении (4) задаются однозначно.

Для сферической частицы диаметром d площадь миделевого сечения S=πd2/4 и масса m=ρчπd3/6. После подстановки сечения и массы в формулу (4) будем иметь

υвит= , (5)

где ρч - плотность частицы; С=const=0,47 для сферических частиц .

Для частиц произвольной формы скорость витания аналитическим путём можно определить лишь приблизительно. Для этого реальную частицу заменяют эквивалентным шаром, имеющим массу частицы. В этом случае диаметр эквивалентного шара

dЭ= = (6)

где Vч – объём частицы.

Величина скорости витания, определяемая по уравнению (5), для частиц сферической формы довольно хорошо совпадает с экспериментальными величинами. Для частиц произвольной формы значения скорости витания, рассчитанные по эквивалентному диаметру (6), редко совпадают с экспериментальными значениями. Поэтому величину скорости витания, как правило, определяют экспериментально.

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

 

Для определения скорости витания сыпучих грузов применяется воздушный классификатор (рис.2), состоящий из прозрачной вертикальной трубы 1 (d=80мм), осадочной камеры 2 и вентилятора 3. В трубу 1 вставляется сетчатый стакан 4 с навеской частиц сыпучего груза. Скорость воздуха в трубе измеряется ротаметром или пневмометрической трубкой 6, соединённой с микроманометром 7.

Расход и скорость воздуха регулируются ручкой 8 за счёт изменения частоты вращения вентилятора. Частицы груза, уносимые потоком воздуха с сетки стакана 4, попадают после осадочной камеры в приёмный стакан 9.

Загрузка...

 

 

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ВОЗДУШНОГО ПОТОКА

 

Полное давление воздуха р, движущегося в трубе, складывается из статического рст и динамического рд давлений: р=рстд.

Динамическое давление выражается через скоростной напор

потока, так что рд=0,5r×u2.

Следовательно, для определения скорости воздушного потока u надо замерить динамическое давление, которое является разностью полного и статического давлений (рд=р-рст), так что

υ=[2(р-рст)/ρ]0,5. (7)

В данной работе для измерения динамического давления применяется пневмометр Пито-Прандтля (рис.3).

Он представляет собой две трубки, одна из которых имеет боковое отверстие для измерения статического давления, а другая – отверстие в лобовой поверхности, обращённой навстречу потоку, для измерения полного давления.

Для правильного измерения пневмометр должен устанавливаться в трубопроводе перпендикулярно направлению воздушного потока так, чтобы изогнутая измерительная часть прибора была параллельна продольной оси трубопровода и отверстие в лобовой поверхности было направлено навстречу потоку.

В лабораторной работе для измерения динамического давления применяется микроманометр, заполненный лёгкой жидкостью. Схема подключения микроманометра к импульсным трубкам (резиновым шлангам малого диаметра) пневмометра приведена на рис.4.

Изменением угла наклона α пьезометра микроманометра можно изменять чувствительность прибора (например, уменьшить угол α при измерениях малых давлений).

На скобе микроманометра, удерживающей наклонный пьезометр, нанесены значения К, соответствующие значениям синуса угла наклона α пьезометра.

Снимая отсчёты ℓ по миллиметровой шкале наклонного пьезометра, вычисляют динамическое давление

рджgКℓ, Па (8)

где ρж – плотность «лёгкой жидкости», залитой в микроманометр

ж=812 кг/м3); g – ускорение свободного падения (g=9,81 м/с2);

ℓ - отсчёт по наклонному пьезометру, м.

Зная динамическое давление, по формуле (7) вычисляют скорость витания частиц сыпучего грунта (плотность воздуха рекомендуется принять равной ρ=1,27 кг/м3).

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

Для экспериментального определения скорости витания зёрен полимерной крошки (ρч=1030 кг/м3) следует:

- высыпать несколько зёрен приблизительно одинакового диаметра в стакан 4 и закрепить стакан в вертикальной прозрачной трубе 1 зажимным рычагом 5;

- включить вентилятор и постепенно увеличивать регулятором 8 расход воздуха до тех пор, пока зёрна не начнут медленно подниматься по прозрачной трубе и не зависнут в относительно равновесном положении;

- прекратить дальнейшее увеличение расхода и определить частоту вращения двигателя вентилятора и расход воздуха по ротаметру;

- по тарировочной зависимости скорости потока воздуха от числа оборотов вентилятора определить скорость витания зёрен крошки (тарировочный график закреплён на рабочем столе лабораторной установки);

- показания записать в соответствующую графу таблицы.

Для исследованных зёрен определить скорость витания аналитическим способом по формулам (5) и (6) и результат записать в соответствующую графу таблицы.

При этом объём частиц определяется следующим образом. В мензурку с водой бросают 20÷30 зёрен (они не растворяются в воде) и фиксируют увеличение объёма воды в мензурке. Полученную разность объёмов делят на количество зёрен и получают объём одного зерна.

Сравните скорости витания зёрен исследованного материала, полученные в результате эксперимента и расчёта. Объясните причины расхождения и сделайте выводы.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Объяснить порядок проведения работы на установке.

2. Устройство и принцип действия классификатора.

3. Что называют скоростью витания и ее назначение ?

4. Как определить силу давления воздушной среды на частицу в восходящем потоке ?

5. Что такое миделево сечение ?

6. Объяснить принцип действия и устройство пневмометрической трубки (трубки Пито-Прандтля).

7. Как измерить скорость воздуха с помощью пневмометрической трубки?

8. Объяснить устройство микроманометра.

_________________________________

 


Дата добавления: 2014-12-19; просмотров: 65 | Нарушение авторских прав




lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2017 год. (1.843 сек.)