ертханалық жұмыс № 4

Араластыруға жұмсалған энергияны анықтау

Жұмыстың мақсаты: Араластыруға жұмсалатын энергияны тәжірибелік жолмен анықтау. Энергия шығынының критериалдық теңдеуінің тәжірибелік коэффициенттерін анықтау

4.1. Теориялық бөлім

Араластыруға әртүрлі технологиялық процестердің сәтті жүруінің бір шарты. Араластырудың мақсаты мен шарттарына байланысты аппараттарды бұлғауыштардың әртүрлі конструкцияларымен қамтамасыз етеді.

Араластыру процесінің өндірісте кеңінен қолданылуына байланысты химия зауыттарында осы процеске жұмсалған энергия өндірістегі барлық энергетикалық шығындардың басым бөлігін құрайды.

Сұйықтың тұрақталған қозғалысын сипаттау үшін төмендегі критериалдық теңдеуді қолдануға болады:

Eu = f(Re, Fr, Г_1, Г₂) (4.1)

мұндағы: Еu - Эйлер саны, Rе - Рейнольдс саны; Fr - Фруд саны; Г_1, Г₂ - геометриялық ұқсастық симплекстері

Бұл теңдеудегі:

(4.2)

мұндағы: ∆Р – қысымның шығыны, н/м²

ρ – сұйықтың тығыздығы, кг/м³

w_ор – ағын қозғалысының орташа жылдамдығы, м/с

d –анықтаушы сызықты өлшем (диаметр), м

μ- сұйықытың тұтқырлығы, Па· с

g – еркін түсу үдеуі, 9,81 м/с²

Бұлғауыштың диаметрі бұлғауышы бар аппараттардың сызықтық өлшемі ретінде алынады (бұлғауыштың қалақтары жасайтын шеңбердің диаметрі d=50мм).

Сұйықтың нақты қозғалыс жылдамдығын анықтаудың қиындығына байланысты оны пропорционалды шама бұлғауыштың айналу санымен, ал қысым шығынын пайдаланылған қуатпен ауыстырады. Сонда гидродинамикалық ұқсатық сандары төмендегідей түрге келеді:

(4.3)

мұндағы: n – бұлғауыштың айналу саны, айн./с;

N-бұлғауыштың білігіндегі қуат, Вт;

-модифицияландырылған Эйлер саны;

- Рейнольдстің центрден тепкіш саны;

- Фрудтың центрден тепкіш саны;

 

Салмақ күшінің әсерін еске алмаған жағдайда және бұлғауыш пен ыдыстың геометриялық ұқсастығы сақталған кездегі бұлғауыш білігінің қуатын анықтайтын байланыстылық төмендегідей болады

= С· (4.4)

 

4.2. Қондырғыны сипаттау

Қондырғы ішіне араласатын сұйық құйылған ыдыстан тұрады. Төрт қалақты араластырғыш алмалы-салмалы білікке бекітілген (4.1-сурет)

Бұлғауыш электродигатель арқылы ременді беріліс көмегімен жұмысқа косылады.

Бұлғауыштың білігі айналған кезде момент пайда болады, оның мәні біліктің айналу санына, қалақтың өлшемі мен сұйықтың түріне байланысты. Момент біліктен динамометрдің тең иінді беріледі. Бұл момент іс жүзінде бұлғауыш жетегінің жұмыстық моментіне тең.

 

4.3. Жұмысты жүргізу әдісі

1. Жетектің жұмысын тексеріп, динамометрдің тілін нөльдік бағытқа келтіреді

2. Динамометрдің серіппесінің бос ұшын өлшейді .

3. Электродвигатель жұмысқа қосылады.

4. Динамометрдің серіппесінің тілі нөльдік бағытқа бұрылғанша тартылады.

5. Араластырғыштың әртүрлі айналу санына сәйкес динамометрдің серіппесінің ұшы өлшенеді .

6. Электродвигательдің жұмысы тоқтатылады..

7. Жетектің бауын басқа шкивке жалғап тәжірибе біліктің басқа айналу санына байланысты қайталанады ,

 

 

Сур. 4.1. Қондырғының сипаттамасы

1 - мотор-редуктор; 2 –араластырғыш қойылған ыдыс; 3, 4, 5, 6 - шкивтер;

7 - бұлғауыш; 8 – нөлдік көрсеткіш.

 

4.4. Тәжірибелік мәліметтерді өңдеу

 

Серіппенің ұшының 1 мм жылжығаны 4 грамм күшке тең. Серіппенің бос ұшының нақты қаншаға жылжығанын біле отырып, оның тартылу күшін анықтайды:

F= ( - ) (4.5)

Динамометрдің тартылу күшінің иіні д=75 мм, бұлғауыштың білігінің жұмыстық моменті:

М_ай =F· д (4.6)

(4.7)

мұнда: i_i – беріліс саны;

D₀ – араластырғыштың білігіндегі шкивтің диаметрі, D₀ =38 мм;

D_i – двигатель білігіндегі шкивтердің диаметрлері, мм;

Шкивтердің размері: D₁ = 38 мм; D₂ = 52 мм; D₃ = 66мм.

Двигатель білігінің минуттық айналу саны 1410 айн/мин тең екенін ескере отырып, бұлғауыш білігінің айналу саны есептелінеді:

n_i= (айн/с) (4.8)

Бұлғауыштың білігінің қуаты:

N = М_ай·2πn_i (4.9)

Араластыру кезінде Рейнольдс саны:

(4.10)

мұнда: n – бұлғауыш білігінің айналу саны.

d=50 мм –қалақтардың диаметрі

 

Бұдан соң Эйлер саны анықталады:

(4.11)

Әрбір айналу санына байланысты есептеу жоғарыда көрсетілгендей жүргізіледі.Бұдан әрі Еu_M = f(Re_М) графигін логарифмдік координаттар жүйесінде, құрады (4.2-сурет).

Соның нәтижесінде төмендегідей критериальдық мағынаға тең түзу табылады: Еu_M = C ·(Re_Ц)^-m.

Бұрыштың тангенсі m мәнін береді, ал ордина осін кесіп өтетін кесінді lgC мәнін береді, осыдан С мәнін табуға болады.

tgα = m

Еu_M = C·(Re_Ц) Lg Eu_M = lgC – mlg Re_M

«С» көбейткішін график арқылы (ОА) төмендегі шарт орындалған кезде табуға болады:

Lg Re_M = 0 болған кезде Lg Eu_M + C =0

С және m коэффициентерінің мәндері арқылы критериалды теңдікті және пайдаланған қуатты N табуға болады.

 

lgEu_M

lgRe_Ц

4.2 сурет.Логарифмдік координаттар жүйесі

4.5. Бақылау сұрақтары

 

1. Сұйық ортада араластырудың маңызы.

2. Бұлғауыш білігінің қуаты қалай анықталады?

3. Араластыру кезінде Рейнольдс және Фруд сандарының физикалық мағынасы қандай?

4. Критери қуатының Е_u физикалық мағынасы қандай?

5. С және m коэффициентері қалай анықталады?

 

 

ЗЕРХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС № 5

Ортадан тепкіш желдеткішінің сипаттамаларын анықтау

Жұмыстың мақсаты: Желдеткіштер мен торлардың эксперименталды сипаттамасын құру және жұмыс нүктелерінің параметрлерін анықтау

5.1. Теориялық бөлім

Ортадан тепкіш желдеткішінің тұрақты айналым санындағы жұмысы төмендегі шамалармен сипатталады:

1 – Өнімділік Q, м³/с;

2 – туындайтын қысым ("тегеурін"), H, н/м² немесе DР, мм сын.бағ.

3 – шығындалатын куат N, Вт;

4 – пайдалы әсер коэффиценті h, %.

Желдеткішінің бұл Q, DР, h шамалары бір-бірімен өзара байланысқан және олардың біреуінің өзгерісі қалғанының да өзгеруіне әкеп соғады DР = f(Q), N = f(Q), h = f(Q) графикалық тәуелділіктер, желдеткіштің сипаттамалары болып табылады.

Теориялық есептеулердің негізінде бұл сипаттамалары жетерліктей дәлдікпен тұрғызу мүмкін емес. Сондықтан да практикада тәжірибелік жолдармен алынған, желдеткіштің сипаттамаларын қолдану кең орын алған. Ортадан тепкіш желдеткішінің тұрақты айналым санындағы n₁ типтік сипаттамасы 5.1-суретте көрсетілген.

Желдеткіштің сипаттамасы айналымның өзге санында n₂, Q, DР, N шамаларының өзгерісі келесі келтірілген қатынастармен анықтайды.

Ортадан тепкіш желдеткішінің сипаттамасы:

 

(5.1)

Желдеткіштердің сипаттамалары, оның әртүрлі жағдайлардағы жұмысы мен желдету қондырғыларын жобалауға желдеткіштерді таңдауды анықтауға мүмкіндік береді.

Егер айдау кеңістігі аймағында Р_к қайсібір құбыр немесе канал арқылы газ өтсе. Онда газдың жоғалтқан қысымы Н_С, газ жылдамдығына(Р_с.к.), үйкелісті жеңуге және тордың барлық жергілікті кедергісіне (Р_у+Р_ж.к.), гидростатикалық қысымды жеңуге; көтеру биіктігіне (Р) және қысым айырымдарына жұмсалады:

 

(5.2)

 

Мұндағы: үйкеліс коэффиценті (өлшемсіз шама).

құбырдың диаметрі, м;

құбырдың ұзындығы, м;

жергілікті кедергі коэффиценті;

ағын жылдамдығы, м/с;

газдың тығыздығы, кг/м³;

(5.2) теңдеуге шығын теңдеуінің жылдамдық мәнін қойсақ:

(5.3)

онда:

(5.4)

мұндағы: Q_c - құбыр арқылы өтіп жатқан газ шығыны (тор), м³/с;

f-құбырдың көлденең қима ауданы, м²;

 

Осыдан: , деп жазып тордың келесі түрдегі теңдеудін аламыз:

(5.5)

 

Сур. 5.1. Ортадан тепкіш желдеткішінің сипаттамалары.

Бұл тендеу, құбырдың барлық гидравликалық кедергілерін жеңіп келе жатқан құбыр бойындағы газбен Q_C тордың жоғалтқан қысымы Н_С, арасындағы шығын тәуелділігін көрсетеді.

Р_к=0, Р_т=0 болғанда (5.5) тендеуінің +оң жағыңдағы қосынды 0-ге айналады да тор қисығы координаттың басы арқылы өтеді: H_C = aQ_C². Желдеткіш торға жұмыс істегенде: Q = Q_C; Н = Н_С, себебі ол тордың бүтіндей кедергісін DР_С, жеңуге жұмсалатын қысым Н_С тудырады.

Егер желдеткіші сипаттайтын Q – H, Q – N, Q - h және Q т – H т (Q – H масштабындай етіп), Q=Q_т және Н=Н_т болатын А жұмыс нүктесін табуға болады және желдеткіштің берілген торындағы жұмыс барысының барлық сипаттамаларын анықтауға болады. Осы жағдайда жұмыс нүктесі, желдеткішті қолданудың қолайлығын бағалауға мүмкіндік береді.

 

5.2. Қондырғыны сипаттау

 

Қондырғының эксперименталды сызбасы 5.2. суретте көрсетілген.

Қондырғы, ортамен қуалау желдеткіші (1), мен бір бірлікте орнатылған тұрақты тоқта электр қозғағыш, реостаттың көмегімен желдеткіштің айналым санын өте тез өзгертуге мүмкіндік береді.

Желдеткішке мынадай құбырлар жалғанған, сорушы құбыр (3) және айдаушы құбыр, екеуінің диаметрі бірдей (ішкі диаметрі d=220 мм).

Сорушы құбырдың шыға беріс бөлігі шеңберленген құбыршадан тұрады (5). Онда құбырға басқа заттар кіріп кетпес үшін тор орнатылған (6).

Ал айдаушы құбырдың шыға беріс ойығында ауыспалы қисық диафрагма орнатылған (7). Ол шыға беріс ойықтың ауданын, сонымен қатар айдаушы құбырдың кедергісін баяу өзгеруге мүмкіндік береді. (11) және (12) реостаттар электр қозғағыштың үстінгі бетімен құбырларда келесі өлшегіш аспаптар орнатылған:

a) Желдеткіштің айналуын анықтау үшін-тахометр (13)

b) Тұрақты электр тогының бағыты мен күшін анықтау үшін-вольтметр (8) және амперметр (9) орнатылған.

c) (16) және (17) дифференциалды манометрлермен жабдықталған (14) және (15) Пито түтікшелері орнатылған.

 

 

5.3. Жұмысты жүргізу реті

Желдеткіштің О-Н; Q-N; және Q-n сипаттамаларын алу үшін бақылау жұмыстарын жүргізеді (10-шақты бақылау). Мұғалім берген мәлімет бойынша айналым саны тұрақты болу керек (n₁)(1200 айн/мин). Желдеткіш осы бақылау жұмыстарында өзінің өнімділігін (7) диафрагманың көмегімен, оның ашылуын өзгерте отырып, өзі де өзгеріске ұшырайды. Құбырдың сипаттамасын алу үшін (тордың) H_C = aQ_C² екінші бақылау жұмыстарын жүргізеді. (5-шақты бақылау), яғни диафрагманың ашылуы, ашып айтқанда тордың геометриялық сипаттамасы тұрақты болып қалады (онын мәнін оқытушы айтады), ал ауаның шығындалуы, желдеткіштің айналым санының өзгерту жолымен бірге өзгеріп отырады.

Сур. 5.2. Қондырғының эксперименталды сызбасы

1 – вентилятор, 2 – электрқозғалтқыш, 3 – сорғыш түтік,

4 – ығыстыратын түтік, 5 – плавный раструб, 6 – тор,

8 – вольтметр, 9 – амперметр, 10 – тахометр, 11, 12 – реостаттар,

14 – Пито түтікшесі, 16, 17 – манометрлер.

 

Тордағы желдеткіштің сипаттамасын тұрғызуға қажетті шамаларды Q, H, N, h тәжірибе уақытысында алынған өлшегіш аспаптардың берген нәтижелерімен анықтайды.

Дифференциалды манометр (16) (1-жұмыс орын), дифманометр (17) (2-жұмыс орын), вольтметр (8) және (9) көмегімен (3-жұмыс орын), аспаптардың көрсетілулерін бір мезгілде "отчет" командасымен алады. Желдеткіштің айналым санын бақылап отырған студент (4-жұмыс орын) диафрагманы (7) жаңа жағдайға қойып және реостатты берілген айналым санына орнықтырылғаннан кейін осы команданы орындау керек.

Қондырғымен жұмысты орындау ретімен танысып болған соң орындарды белгілеу керек, сонымен қоса құбырдағы Пито түтікшесінің тұру жағдайын тексеру, дифференциалды манометрдегі сұйықтың 0 де тұруын және мұғалімнің рұқсатымен тетікті қосып желдеткішті іске қосуды қадағалау керек, ол үшін 2 реостатты сосын бағдылаушы 12 тетікті жайлап іске қосады.

 

 

5.4. Тәжірибеден алынған мәліметтерді талдау

1. H-желдеткіштің толық тегеуріні деп аталатын, оның тудыратын қысымның жоғарылауы, оны дифференциалды манометр (16) анықтайды. мм. су. бағ.

2. N - желдеткіш қондырғысына кететін қуат:

(5.6)

мұн: U-тұрақты ток кернеуі, В

J-ток күші, A

 

3. Q-желдеткіштің өнімділігі:

(5.7)

мұн: - құбырдың көлденең қимасының ауданы, м.

Сорушы құбыр жұтатын ауаның орташа жылдамдығын (W) келесі жолымен табады. Сорушы құбырдың осінде орналсқан Пито түтікшесіне (15) жалғанған диференциалды манометр (17) 5.2-сурет. Осы құбырдың ішіндегі қысымның (Р_ж) жылдамдығын көрсетеді. Құбырдың ішінен өтіп жатқан ауаның болмашы арнасы (м/с) былай табады:

 

(5.8)

мұн: r - ауа тығыздығы, кг/м³; 9,81 – еркін түсу үдеуі DР_ж қысым жыддамдығы, мм. су. бағ. н/м² -де. Турбулентті ағын үшін орташа жылдамдықтың максималды жылдамдыққа қатынасы шамамен 0,9 құрайды.

Осыдан сорушы құбырдағы ауаның орташа жылдамдығы:

мұн: d-сорушы құбырдың ішкі диаметрі.

 

Кесте 5.1. Байқау хаттамасы

 

№№ пп	Желдет- кіштің айналымы, айн/мин	диафрагма 7	Аспаптардың көрс	Есептелген шама
H, мм су.бағ.	DPж, мм су.бағ	V, В	I, А	Q, м3/с	h, %	N, Вт	Re
а) желдеткіштің сипаттамалары:
б) тордың сипаттамасы:

 

Ескерту

1. Желдеткіштің сипаттамасын анықтаған кезде тек қана ауаның бастапқы және соңғы шығыны үшін критериін анықтайды..

2. Тордың сипаттамасын анықтаған кезде тек диф.манометрлер 16, 17 және Q_C өлшейді.

3. Желдеткіштің П.Ә.К.,(n) электр қозғағышпен бірге анықтайды:

(5.9)

мұн: Q-ауаның шығыны, м³/с

Н-желдеткіш тудыратын тегеурін н/м²

N-шығындалған қуат, Вт

 

5.5. Бақылау сұрақтары

1. Ортадан тепкіш желдеткішті қалай құрастырылған жұмыс істеуі.?

2. Желдеткіштің сорушы құбырында орналасқан Пито түтікшесінің плюс минусына жалғанған дифманометр қандай қысымдар айырымын көрсетеді?

3. Желдеткіштің сипаттамасын анықтаған кезде неге шығымын диафрагманың реттеу тетігімен тетігінен өзгертуге болады да, ал тордың сипаттамасын анықтаған кезде болмайды?

4. Top сипаттамасы мен жұмыс нүктесінің қандай физикалық мәні бар?

5. Сорушы және айдаушы құбырдағы ауаның тығыздығы екеуінде бірдей болатындай етіп не үшін есептейді?

6. Иілген шкалы дифманометрдің U-бейнелі дифманометрден қандай өзге артықшылығы бар?

7. Желдеткіштің тудыратын қысым айырымын анықтау үшін оны дифманометр арқылы Питоның қос түтікшесінің плюсіне емес минусіне жалғауға бола ма?

8. Егер сорушы құбырдан торды алып тастайтын болсақ, онда диафрагманың реттеу түтігінің сол мезеттегі ашылуы жұмыс нүктесінде қалай көрінеді (желдеткіштің берілген айналым саны үшін?

9. Тахометр не үшін керек?

 

 

ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС № 6