Изучение гидродинамики колпачковой тарелки
Лабораторная работа
«Изучение гидродинамики колпачковой тарелки»
Цель
работы: Определение экспериментального значения коэффициента гидравлического
сопротивления сухой тарелки; экспериментальной и расчетной зависимостей
гидравлического сопротивления орошаемой тарелки ΔР от скорости газа в
колонне; ознакомление с работой колпачковой тарелки в различных режимах на
основе визуальных наблюдений.
Описание
экспериментальной установки
Рис 1.1. Схема экспериментальной установки для исследования
гидродинамики колпачковой тарелки
Установка состоит из колонны 1 с зажатой между фланцами прямоугольных
царг колпачковой тарелкой 2, вентилятора 3 для подачи воздуха в колонну с
шибером 4 на всасывающем патрубке для регулирования расхода воздуха, нормальной
диафрагмы 5 на напорном трубопроводе вентилятора с дифференциальным U-образным
манометром 6 для измерения расхода воздуха, U-образного дифференциального
манометра 7 для измерения гидравлического сопротивления тарелки. Подача воды из
водопровода на тарелку регулируется вентилем 8, а измеряется ротаметром 9.
Температура поступающей на тарелку воды измеряется термометром 10. С тарелки
вода через сливную трубу 11 попадает в бак 12, а из него через вентиль 13
сливается в канализацию.
Методика проведения работы
Экспериментальная часть работы заключается в выполнении гидродинамических
испытаний сухой и орошаемой тарелок. В первом случае все измерения проводят на
сухой тарелке, во втором – при постоянной подаче воды на тарелку.
Перед началом опытов полностью закрыть вентиль 13 и шибер 4.
Включить вентилятор 3. Снять показания дифференциальных U-образных манометров 6
и 7. Приоткрывая шибер, увеличить расход воздуха на 15-20 мм.вод.ст. по шкале
манометра 6 и вновь снять показания манометров 6 и 7. Опыты продолжать до
полного открытия шибера 4, записывая каждый раз результаты испытаний в
табл.1.1.
При изменении расхода воздуха необходимо иметь в виду, что колонна
обладает определенной инерционностью и поэтому снятие показаний приборов можно
производить, лишь убедившись в их неизменности. Перед проведением испытаний
орошаемой тарелки вентилем 8 по ротаметру 9 установить заданный расход воды.
После полного заполнения тарелки водой включить вентилятор 3 и приступить к
испытаниям орошаемой тарелки. При этом также необходимо оценить изменение характера
барботажа при увеличении расхода воздуха.
Работу заканчивают, выключив вентилятор, закрыв шибер 4 и открыв
вентиль 13 для слива воды из бака 12 в канализацию.
Обработка результатов эксперимента
Таблица 1.1.
|
№
опыта
|
Показания
U-образных дифференциальных манометров, мм.вод.ст.
|
|
Δh6
|
Δh7
|
|
1
|
0
|
0
|
|
2
|
30
|
2
|
|
3
|
80
|
6
|
|
4
|
160
|
25
|
|
5
|
200
|
35
|
|
6
|
210
|
36
|
1.
Определяем расход
воздуха в колонне:
м3/с 
м3/с;
м3/с 
м3/с;
м3/с 
м3/с.
2.
Определяем фиктивную
скорость воздуха в колонне:
м/с 
м/с;
м/с 
м/с;
м/с 
м/с.
3.
Рассчитываем скорость
воздуха в прорезях колпачков:
м/с 
м/с;
м/с 
м/с;
м/с 
м/с.
4.
Определяем коэффициент
гидравлического сопротивления сухой тарелки
;
;
Результаты эксперимента для сухой тарелки
Таблица 1.2.
|
№ опыта
|
Показания
дифференциальных манометров
|
Vг, м3/с
|
ω0, м/с
|
ωпр,
м/с
|
ζ
|
ζср
|
|
Δh6
|
Δh7
|
|
мм.вод.
ст
.ст
|
мм.вод.ст
|
Па
|
|
1
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
5,45
|
|
2
|
30
|
0,03
|
2
|
19,6
|
0,026
|
0,19
|
3,1
|
3,4
|
|
3
|
80
|
0,08
|
6
|
58,8
|
0,043
|
0,31
|
5,1
|
3,8
|
|
4
|
160
|
0,16
|
25
|
244,9
|
0,061
|
0,44
|
7,2
|
7,9
|
|
5
|
200
|
0,2
|
35
|
342,8
|
0,068
|
0,49
|
8,0
|
8,9
|
|
6
|
210
|
0,21
|
36
|
352,6
|
0,070
|
0,5
|
8,2
|
8,7
|
Таблица 1.3.
|
№ опыта
|
Показания U-образных
дифференциальных
манометров, мм.вод.ст.
|
Деления шкалы
ротаметра
|
|
Δh6
|
Δh7
|
|
1
|
0
|
26
|
60
|
5
|
27
|
|
3
|
35
|
32
|
|
4
|
135
|
47
|
|
5
|
160
|
55
|
|
6
|
180
|
57
|
1.
Определяем расход
воздуха в колонне:
м3/с 
м3/с;
м3/с 
м3/с;
м3/с 
м3/с.
2.
Определяем фиктивную
скорость воздуха в колонне:
м/с 
м/с;
м/с 
м/с;
м/с 
м/с.
3.
Рассчитываем скорость
воздуха в прорезях колпачков:
м/с 
м/с;
м/с 
м/с;
м/с 
м/с.
4.
Определяем
гидравлическое сопротивление орошаемой тарелки:
Па 
Па;
Па 
Па;
Па 
Па.
5.
Определяем
сопротивление газожидкостного слоя на тарелке:
;
Па
6.
Сопротивление,
обусловленное силами поверхностного натяжения:
Па.
7.
Рассчитываем
гидравлическое сопротивление орошаемой тарелки
Па 
Па;
Па 
Па;
Па 
Па.
Результаты эксперимента для орошаемой
тарелки
Таблица 1.4.
|
№ опыта
|
Показания манометров
|
Vг, м3/с
|
ω0, м/с
|
ωпр,
м/с
|
ΔРс.т.,
Па
|
ΔРг.ж.,
Па
|
ΔРσ,
Па
|
ΔРт.рас,
Па
|
|
Δh6
|
Δh7
|
|
мм.вод.
ст
|
мм.вод.ст
|
|
1
|
0
|
26
|
0
|
0
|
0
|
0
|
245
|
56,5
|
301,5
|
5
|
27
|
0,011
|
0,079
|
1,3
|
5,5
|
307
|
|
3
|
35
|
32
|
0,028
|
0,2
|
3,3
|
35,6
|
337,1
|
|
4
|
135
|
47
|
0,056
|
0,4
|
6,6
|
142,4
|
443,9
|
|
5
|
160
|
55
|
0,061
|
0,44
|
7,2
|
169,5
|
471
|
|
6
|
180
|
57
|
0,064
|
0,46
|
7,5
|
183,9
|
485,4
|
Вывод: в ходе лабораторной работы было
определены экспериментальное значение коэффициента гидравлического
сопротивления сухой тарелки, экспериментальная и расчетная зависимости
гидравлического сопротивления орошаемой тарелки от скорости газа в колонне.