Thí nghiệm Quá trình thiết bị - Cột chêm
I. TRÍCH YEÁU:
1) Muïc ñích thí nghieäm:
Khaûo saùt ñaëc tính ñoäng löïc hoïc löu chaát vaø khaû naêng hoaït ñoäng cuûa coät cheâm
baèng caùch xaùc ñònh:
1. AÛnh höôûng cuûa vaän toác khí vaø loûng leân ñoä giaûm aùp suaát cuûa doøng khí qua coät.
2. Söï bieán ñoåi cuûa heä soá ma saùt fck trong coät theo chuaån soá Reynolds Rec cuûa
doøng khí vaø suy ra caùc heä thöùc thöïc nghieäm.
3. Söï bieán ñoåi cuûa thöøa soá lieân heä giöõa ñoä giaûm aùp cuûa doøng khí khi coät khoâ vaø
khi coät öôùt vôùi vaän toác doøng loûng.
4. Giaûn ñoà haïn ñònh khaû naêng hoaït ñoäng cuûa coät (giaûn ñoà ngaäp luït vaø gia troïng).
2) Keát quaû thí nghieäm:
Keát quaû thoâ:
∆ Pck
L=0
∆ Pcư
L=0.2
∆ Pcư
L=0.4
∆ Pcư
L=0.6
∆ Pcư
L=0.8
∆ Pcư
L=1
∆ Pcư
L=1.2
∆ Pcư
L=1.4
STT
G(%)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
2
4
5
7
2
4
6
9
2
5
7
3
5
7
4
6
8
7
9
5
7
9
7
9
11
14
17
19
23
71
74
83
93
104
145
152
165
12
14
17
19
60
67
73
117
147
178
10
14
17
20
25
30
36
43
49
58
61
73
78
85
94
105
9
12
16
18
23
25
28
58
60
64
71
103
118
123
160
171
11
13
18
57
67
72
77
97
138
148
169
10
14
16
19
24
27
33
37
43
48
56
62
69
77
85
13
15
19
24
29
33
38
44
52
60
68
72
79
84
90
11
13
15
17
25
33
42
52
58
70
80
84
90
108
130
II. LYÙ THUYEÁT THÍ NGHIEÄM:
1) Ñoä giaûm aùp cuûa doøng khí:
Ñoä giaûm aùp Pck cuûa doøng khí qua coät cheâm phuï thuoäc vaøo vaän toác khoái löôïng G
cuûa khí khi coät khoâ (khoâng coù doøng loûng chaûy ngöôïc chieàu). Khi doøng khí chuyeån ñoäng
trong caùc khoaûng troáng giöõa caùc vaät cheâm taêng daàn vaän toác thì ñoä giaûm aùp cuõng taêng theo;
söï gia taêng naøy theo luõy thöøa töø 1,8 ñeán 2 cuûa vaän toác doøng khí:
P Gn
( Vôùi n = 1,8 2 )
( 1 )
ck
Khi coù doøng loûng chaûy ngöôïc chieàu, caùc khoaûng troáng giöõa nhöõng vaät cheâm bò
thu heïp laïi vaø doøng khí di chuyeån khoù khaên hôn vì moät phaàn theå tích töï do bò löôïng chaát
loûng chieám cöù, khi vaän toác khí taêng leân thì aûnh höôûng caûn trôû cuûa doøng loûng taêng ñeàu ñaën
cho ñeán moät trò soá tôùi haïn cuûa vaän toác khí, luùc ñoù ñoä giaûm aùp cuûa doøng khí taêng voït leân.
Ñieåm öùng vôùi trò soá tôùi haïn cuûa vaän toác khí goïi laø ñieåm gia troïng. Neáu tieáp tuïc taêng vaän
toác khí quaù trò soá naøy thì aûnh höôûng caûn trôû hoã töông giöõa doøng loûng vaø doøng khí raát lôùn,
Pc taêng mau choùng khoâng theo (1) nöõa. Doøng loûng chaûy xuoáng cuõng khoù khaên: coät ôû
ñieåm luït.
Ñöôøng bieåu dieãn cuûa log(Pc/Z) (ñoä giaûm aùp suaát cuûa doøng khí qua moät ñôn vò
chieàu cao cuûa phaàn cheâm trong coät) theo logG (vaän toác khoái löôïng cuûa khí qua coät) döï
kieán nhö trong hình (1).
log(Pc/Z)
L3
L2
L1
L
L = 0
G
logG
Hình 1: AÛnh höôûng cuûa G vaø L ñoái vôùi ñoä giaûm aùp cuûa coät Pc .
L: ñieåm luït.
G: ñieåm gia troïng.
L1, L2, L3: vaän toác khoái löôïng khaùc nhau cuûa pha loûng.
2) Heä soá ma saùt fck theo Rec khi coät khoâ:
Chilton vaø Colburn ñöa ra moät heä thöùc lieân heä giöõa ñoä giaûm aùp cuûa doøng khí qua
coät cheâm khoâ vôùi vaän toác khoái löôïng cuûa doøng khí qua coät:
G2 Z
P 2 fck
h w
( N / m2 )
( 2 )
ck
g Dh
Vôùi:
• Z: chieàu cao phaàn cheâm (m).
• G: vaän toác khoái löôïng doøng khí döïa treân moät ñôn vò tieát dieän coät (Kg/m2.s).
•
•
•
•
Dh : kích thöôùc ñaëc tröng cuûa vaät cheâm (m).
g : khoái löôïng rieâng cuûa pha khí ( kg / m3 )
h : heä soá ñieàu chænh duøng cho vaät cheâm roãng.
w : heä soá ñieàu chænh aûnh höôûng cuûa thaønh coät leân ñoä xoáp cuûa coät cheâm.
Sherwood toång hôïp keát quaû cuûa moät soá nghieân cöùu vaø ñöa ra trò soá sau cho voøng
söù Raschig 12,7mm:
h = 0,35
w = 1,0
Tuy nhieân, Zhavoronkov ñeà nghò moät heä thöùc khaùc chính xaùc hôn vì ñaõ ñöa ñöôïc
trò soá ñoä xoáp cuûa coät cheâm vaøo heä thöùc:
2 fck G2 Z
2 g De
P
( N / m2 )
(3)
ck
Vôùi
•
: ñoä xoáp cuûa vaät cheâm (khoâng thöù nguyeân).
4
a
De
•
•
: ñöôøng kính töông ñöông cuûa vaät cheâm (m)
a
: dieän tích beà maët rieâng cuûa vaät cheâm (m2/m3).
Heä soá ma saùt fck laø haøm soá theo chuaån soá voâ thöù nguyeân Rec vôùi Rec ñöôïc tính
theo coâng thöùc sau:
GDe
4G
a
Rec
(4)
Vôùi : ñoä nhôùt cuûa doøng khí ( Kg/m.s ).
Zhavoronkov ñaõ xaùc ñònh ñöôïc khi doøng khí chuyeån töø cheá ñoä chaûy taàng sang
chaûy roái öùng vôùi trò soá Rec = 50. Trong vuøng chaûy roái, 50 < Rec < 7000 vôùi coät cheâm ngaãu
nhieân:
3,8
Re0c.2
fck
(5)
Tuy nhieân, caùc heä thöùc toång quaùt treân khoâng ñöôïc chính xaùc laém vì khoâng keå
ñöôïc toaøn boä aûnh höôûng cuûa hình daïng vaät cheâm.
3) Ñoä giaûm aùp Pcö khi coät öôùt:
Söï lieân heä giöõa ñoä giaûm aùp coät khoâ Pck vaø coät öôùt Pcö coù theå vieát nhö sau:
Pcö = Pck
Do ñoù coù theå döï kieán:
fcö = fck
(6)
(7)
Vôùi
: heä soá tuøy thuoäc vaøo vaän toác khoái löôïng cuûa doøng loûng L (Kg/m2s).
Leva ñeà nghò aûnh höôûng cuûa L leân nhö sau:
= 10L
(8)
(9)
hay
log = L
Vôùi tuøy thuoäc loaïi, kích thöôùc, caùch thöùc ñaët vaät cheâm ( xeáp ngaãu nhieân hay
theo thöù töï vaø ñoä lôùn cuûa löu löôïng loûng L. Thí duï vôùi vaät cheâm laø voøng söù Raschig
12,7mm, cheâm ngaãu nhieân, ñoä xoáp = 0,586, L töø 0,39 ñeán 11,7 Kg/m2.s vaø coät hoaït ñoäng
trong vuøng döôùi ñieåm gia troïng thì = 0,084.
P
cu
Moät soá taøi lieäu coøn bieåu dieãn söï phuï thuoäc giöõa tæ soá
vôùi heä soá xoái töôùi
P
ck
nhö sau:
GL
1.75
q
3
(10)
A 3
2
ReL FL
2g
Khi A < 0.3 cho vaät cheâm baèng söù coù d < 30mm, ta coù:
P
1
cu
(11)
(12)
3
P
1 A
ck
4GL
ReL
FaL
Khi A < 0.3 cho vaät cheâm baèng söù coù d > 30mm, ta coù:
P
1
cu
(13)
(14)
3
P
1.13 1.43A
Vôùi vaät cheâm baèng kim loaïi coù d > 30mm, ta coù:
P
ck
1
cu
3
P
11.39A
ck
4) Ñieåm luït cuûa coät cheâm:
Khi coät cheâm bò ngaäp luït, chaát loûng chieám toaøn boä khoaûng troáng trong phaàn
cheâm, caùc doøng chaûy khoâng coøn ñeàu ñaën maø bò xaùo troän maõnh lieät. Hieän töôïng naøy baát lôïi
cho söï hoaït ñoäng cuûa coät cheâm. Goïi giaù trò cuûa GL töông öùng vôùi traïng thaùi naøy laø GL*
.
Zhavoronkov keát luaän raèng traïng thaùi ngaäp luït xaûy ra khi hai nhoùm soá sau coù söï
lieân heä nhaát ñònh vôùi nhau cho moãi coät.
v2
f .a
G
.t0d.2
(15)
ck
.
1
2
2g
L
G
L
L
vaø
2
(16)
G
Vôùi:
• fck : heä soá ma saùt coät khoâ ñöôïc tính töø heä thöùc lieân laïc vôùi Rec.
• v : vaän toác daøi cuûa khí ngay tröôùc khi vaøo coät cheâm ( m/s)
•
: ñoä nhôùt töông ñoái cuûa chaát loûng so vôùi nöôùc
td
= loûng/ nöôùc , neáu chaát loûng laø nöôùc thì
= 1.
td
td
Do ñoù söï lieân heä giöõa 1 vaø 2 treân giaûn ñoà log1 log2 seõ xaùc ñònh moät
giaûn ñoà luït cuûa coät cheâm, phaàn giôùi haïn hoaït ñoäng cuûa coät cheâm ôû döôùi ñöôøng naøy.
log1
Hình 2: Bieåu ñoà luït cuûa coät cheâm
log 2
III. SÔ ÑOÀ THIEÁT BÒ THÍ NGHIEÄM VAØ PHÖÔNG PHAÙP THÍ NGHIEÄM:
1) Sô ñoà thieát bò thí nghieäm:
Thieát bò thí nghieäm goàm coù:
1. Coät thuûy tinh, beân trong laø caùc voøng söù Raschig xeáp cheâm ngaãu nhieân.
2. Heä thoáng caáp khí goàm:
• Bôm ( quaït ) thoåi khí BK.
• OÁng daãn khí.
• AÙp keá sai bieät chöõ U.
• Löu löôïng keá khí FK coù ñoä chia töø 8 ñeán 100%.
3. Heä thoáng caáp nöôùc goàm:
• Thuøng chöùa nöôùc baèng nhöïa N.
• Bôm chaát loûng BL.
• Löu löôïng keá loûng FL coù ñoä chia töø 0 ñeán 1.6.
2) Caùc soá lieäu lieân quan ñeán coät cheâm:
Coät thuûy tinh:
• Ñöôøng kính d = 0.09 m.
• Chieàu cao H = 0.805 m.
• Chieàu cao phaàn cheâm Z = 0.42 m.
Vaät cheâm xeáp ngaãu nhieân, voøng Raschig ñöôøng kính 12.7 mm, beà maët rieâng a =
370 – 380 m2/m3, ñoä xoáp ε = 0.586.
Ñöôøng kính oáng theùp ôû ñaùy coät D = 0.09 m.
3) Phöông phaùp thí nghieäm:
1. Khoùa taát caû caùc van loûng ( töø 1 ñeán 4 ).
2. Môû van 5 vaø khoùa van 6.
3. Cho quaït chaïy trong 5 phuùt ñeå thoåi heát aåm trong coät. Taét quaït.
4. Môû van 1 vaø 2. Sau ñoù cho bôm chaïy.
5. Môû van 3 vaø töø töø khoùa van 1 ñeå chænh möùc loûng ôû ñaùy coät ngang baèng vôùi
oáng ñònh möùc g. Taét bôm vaø khoùa van 3.
6. Ño ñoä giaûm aùp cuûa coät khoâ:
• Khoùa taát caû caùc van loûng laïi. Môû van 6 coøn van 5 vaãn ñoùng. Cho quaït
chaïy roài töø töø môû van 5 ñeå chænh löu löôïng khí vaøo coät.
• Kieåm tra laïi 2 möïc nöôùc trong aùp keá P ngang nhau.
• Öùng vôùi moãi giaù trò löu löôïng khí ñaõ choïn ta ñoïc ∆Pck treân aùp keá U theo
mmH2O. Ño xong taét quaït nghæ 5 phuùt.
7. Ño ñoä giaûm aùp khi coät öôùt:
• Môû quaït vaø ñieàu chænh löu löôïng khí qua coät khoaûng 15 – 20%.
• Môû van 1 vaø cho bôm chaïy. Duøng van VL taïi löu löôïng keá ñeå chænh löu
löôïng loûng ( löu löôïng keá loûng coù vaïch chia 0.1; 0.2; ...; 1.6 ). Neáu VL ñaõ môû toái ña maø
phao vaãn khoâng leân thì duøng van 1 ñeå taêng löôïng loûng.
• Môû van thaùo 4 (vaø van 2 neáu caàn) ñeå nöôùc thoaùt veà thuøng N sao cho vaãn
giöõ nguyeân ñöôïc coät nöôùc ôû ñaùy coät (khoaûng 3/4 chieàu cao oáng chæ möïc chaát loûng).
• Öùng vôùi löu löôïng loûng ñaõ choïn ( ví duï: 0.1; 0.2; ... ) coá ñònh, ta chænh
löu löôïng khí vaø ñoïc ñoä giaûm aùp ∆Pcö gioáng nhö ∆Pck tröôùc ñoù. Chuù yù laø taêng löôïng khí
ñeán ñieåm luït thì thoâi.
• Taét BL tröôùc roài BK sau ñeå traùnh nöôùc coù theå traøn vaøo ñöôøng oáng daãn
khí.
4) Nhöõng ñieåm caàn löu yù trong thí nghieäm:
- Caàn canh giöõ möùc chaát loûng ôû ñaùy coät luoân oån ñònh ôû ¾ chieàu cao ñaùy. Neáu ñeå
möïc nöôùc thaáp thì doøng khí ñi ra seõ chuyeån ñoäng xoaùy xuoáng phía döôùi taïo ra aùp suaát
khoâng oån ñònh laøm cho heä dao ñoäng, khoù khaûo saùt ( ñaây laø chuyeån ñoäng Gauss ). Neáu ñeå
möïc chaát loûng quaù cao thì khoâng gian phía teân daønh cho khí nhoû neân aùp suaát taïo ra seõ lôùn
vaø deã gaây ra hieän töôïng ngaäp luït.
- Khi coù hieän töôïng ngaäp luït laø phaûi döøng ngay thínnghieäm.
- Khi chænh xong löu löôïng doøng khí vaø doøng loûng xong phaûi tieán haønh ñoïc ngay
keát quaû.
- Giöõa quaù trình thí nghieäm phaûi döøng khoaûng 10 phuùt ñeå laøm nguoäi thieát bò, oån
ñònh heä thoáng roài môùi tieáp tuïc vaän haønh thieát bò.
- Khi taét maùy phaûi taét bôm loûng BL tröôùc, môû toái ña van 4 sau ñoù môùi taét quaït BK
- Neáu sô suaát ñeå nöôùc traøn vaøo oáng daãn khí thì môû van xaû nöôùc ôû phía sau baûng.
IV. KEÁT QUAÛ
1) Caùc trò soá keát quaû cho tröôøng hôïp coät khoâ L = 0 :
G,
∆ Pck
∆ Pck/Z,
G(%)
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0.55
0.6
0.65
0.7
0.75
0.8
fck
1.78
Reck
logG log(∆Pck/Z)
kg/s.m2
N/m2
(N/m2)/m
0.08
0.12
0.16
0.20
0.24
0.28
0.31
0.35
0.39
0.43
0.47
0.51
0.55
0.59
0.63
0.67
0.71
0.75
0.79
19.62
39.24
49.05
68.67
98.10
46.71
93.43
44.13 -1.105
66.19 -0.928
88.25 -0.804
110.32 -0.707
132.38 -0.627
154.44 -0.561
176.50 -0.503
198.57 -0.451
220.63 -0.406
242.69 -0.364
264.76 -0.326
286.82 -0.292
308.88 -0.259
330.95
353.01 -0.201
375.07 -0.175
397.13
419.20 -0.127
441.26 -0.105
1.67
1.97
2.07
2.21
2.37
2.51
2.57
2.65
2.75
2.80
2.89
2.94
3.00
3.05
3.12
3.16
3.21
3.25
3.30
1.64
1.55
1.48
1.43
1.39
1.35
1.32
1.29
1.27
1.25
1.23
1.21
1.19
1.18
1.16
1.15
1.14
1.12
116.79
163.50
233.57
327.00
373.71
443.79
560.57
630.64
770.79
864.21
137.34
156.96
186.39
235.44
264.87
323.73
362.97
421.83 1004.36
470.88 1121.14
549.36 1308.00
608.22 1448.14
676.89 1611.64
755.37 1798.50
833.85 1985.36
-0.23
0.85
0.9
0.95
1
-0.15
2) Trò soá keát quaû cho tröôøng hôïp L = 0,2:
G,
∆ Pcư
∆ Pcư/Z,
G(%)
fcư =σ.fck
Recư
σ
log(∆Pcư/Z)
kg/s.m2
N/m2
(N/m2)/m
0.1
0.15
0.2
0.08
0.12
0.16
19.62
39.24
58.86
46.71
93.43
140.14
1.78
1.64
1.86
44.13
66.19
88.25
1.00
1.00
1.20
1.67
1.97
2.15
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0.55
0.6
0.65
0.7
0.75
0.8
0.85
0.9
0.95
1
0.20
0.24
0.28
0.31
0.35
0.39
0.43
0.47
0.51
0.55
0.59
0.63
0.67
0.71
0.75
0.79
88.29
127.53
147.15
186.39
235.44
284.49
323.73
372.78
431.64 1027.71
510.12 1214.57
588.60 1401.43
667.08 1588.29
706.32 1681.71
774.99 1845.21
824.04 1962.00
882.90 2102.14
210.21
303.64
350.36
443.79
560.57
677.36
770.79
887.57
1.91
1.86
1.49
1.60
1.67
1.56
1.55
1.43
1.46
1.46
1.49
1.43
1.35
1.31
1.24
1.19
110.32
132.38
154.44
176.50
198.57
220.63
242.69
264.76
286.82
308.88
330.95
353.01
375.07
397.13
419.20
441.26
1.29
1.30
1.07
1.19
1.26
1.21
1.22
1.15
1.19
1.21
1.25
1.21
1.16
1.14
1.09
1.06
2.32
2.48
2.54
2.65
2.75
2.83
2.89
2.95
3.01
3.08
3.15
3.20
3.23
3.27
3.29
3.32
3) Trò soá keát quaû cho tröôøng hôïp L = 0,4:
G,
∆ Pcư
∆ Pcư/Z,
G(%)
fcư =σ.fck
Recư
σ
log(∆Pcư/Z)
kg/s.m2
N/m2
(N/m2)/m
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0.55
0.6
0.65
0.7
0.75
0.8
0.08
0.12
0.16
0.20
0.24
0.28
0.31
0.35
0.39
0.43
0.47
0.51
0.55
0.59
0.63
0.67
0.71
0.75
19.62
49.05
68.67
46.71
116.79
163.50
233.57
327.00
397.07
467.14
583.93
700.71
840.86
1.78
2.05
2.17
2.12
2.00
1.68
1.69
1.74
1.61
1.69
1.62
1.62
1.63
1.51
1.53
1.46
1.41
1.39
1.39
44.13
66.19
88.25
1.00
1.25
1.40
1.43
1.40
1.21
1.25
1.32
1.25
1.33
1.30
1.32
1.35
1.27
1.30
1.26
1.23
1.22
1.24
1.67
2.07
2.21
2.37
2.51
2.60
2.67
2.77
2.85
2.92
3.00
3.06
3.13
3.15
3.23
3.26
3.30
3.34
3.39
98.10
110.32
132.38
154.44
176.50
198.57
220.63
242.69
264.76
286.82
308.88
330.95
353.01
375.07
397.13
419.20
441.26
137.34
166.77
196.20
245.25
294.30
353.16
421.83 1004.36
480.69 1144.50
568.98 1354.71
598.41 1424.79
716.13 1705.07
765.18 1821.86
833.85 1985.36
922.14 2195.57
0.85
0.9
0.95
1
0.79 1030.05 2452.50
4) Trò soá keát quaû cho tröôøng hôïp L = 0,6:
G,
∆ Pcư
∆ Pcư/Z,
G(%)
fcư =σ.fck
Recư
σ
log(∆Pcư/Z)
kg/s.m2
N/m2
(N/m2)/m
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0.55
0.6
0.65
0.7
0.75
0.8
0.08
0.12
0.16
0.20
0.24
0.28
0.31
0.35
0.39
0.43
0.47
0.51
0.55
0.59
0.63
0.67
0.71
29.43
49.05
68.67
70.07
116.79
163.50
210.21
256.93
303.64
350.36
397.07
583.93
770.79
981.00
2.67
2.05
2.17
1.91
1.57
1.29
1.27
1.18
1.35
1.55
1.58
1.72
1.63
1.74
1.68
1.57
1.50
1.59
1.72
44.13
66.19
88.25
1.50
1.25
1.40
1.29
1.10
0.93
0.94
0.89
1.04
1.22
1.27
1.41
1.35
1.46
1.43
1.35
1.30
1.40
1.53
1.85
2.07
2.21
2.32
2.41
2.48
2.54
2.60
2.77
2.89
2.99
3.08
3.13
3.21
3.27
3.29
3.32
3.40
3.48
88.29
110.32
132.38
154.44
176.50
198.57
220.63
242.69
264.76
286.82
308.88
330.95
353.01
375.07
397.13
419.20
441.26
107.91
127.53
147.15
166.77
245.25
323.73
412.02
510.12 1214.57
568.98 1354.71
686.70 1635.00
784.80 1868.57
824.04 1962.00
882.90 2102.14
0.85
0.9
0.95
1
0.75 1059.48 2522.57
0.79 1275.30 3036.43
5) Trò soá keát quaû cho tröôøng hôïp L = 0.8:
G,
∆ Pcư
∆ Pcư/Z,
G(%)
fcư =σ.fck
Recư
σ
log(∆Pcư/Z)
kg/s.m2
N/m2
(N/m2)/m
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0.55
0.6
0.65
0.7
0.75
0.8
0.08
0.12
0.16
0.20
0.24
0.28
0.31
0.35
0.39
0.43
0.47
0.51
0.55
39.24
58.86
78.48
93.43
140.14
186.86
280.29
373.71
420.43
537.21
583.93
654.00
3.56
2.46
2.48
2.54
2.29
1.78
1.94
1.74
1.51
2.72
2.26
2.12
1.99
2.56
2.48
2.30
44.13
66.19
88.25
2.00
1.50
1.60
1.71
1.60
1.29
1.44
1.32
1.17
2.15
1.82
1.73
1.65
2.15
2.11
1.98
1.97
2.15
2.27
2.45
2.57
2.62
2.73
2.77
2.82
3.13
3.15
3.17
3.22
3.38
3.44
3.46
117.72
156.96
176.58
225.63
245.25
274.68
568.98 1354.71
588.60 1401.43
627.84 1494.86
696.51 1658.36
110.32
132.38
154.44
176.50
198.57
220.63
242.69
264.76
286.82
308.88
330.95
353.01
375.07
0.59 1010.43 2405.79
0.63 1157.58 2756.14
0.67 1206.63 2872.93
0.85
0.9
0.95
0.71 1569.60 3737.14
0.75 1677.51 3994.07
2.66
2.52
397.13
419.20
2.32
2.22
3.57
3.60
6) Trò soá keát quaû cho tröôøng hôïp L = 1:
G,
∆ Pcư
∆ Pcư/Z,
G(%)
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0.55
0.6
0.65
0.7
0.75
0.8
fcư =σ.fck
Recư
σ
log(∆Pcư/Z)
kg/s.m2
N/m2
(N/m2)/m
0.08
0.12
0.16
0.20
0.24
0.28
0.31
0.35
0.39
0.43
0.47
68.67
88.29
163.50
210.21
256.93
327.00
397.07
443.79
537.21
6.24
3.70
3.41
2.97
2.43
1.88
1.94
4.93
3.98
3.89
3.51
3.44
4.07
3.77
3.46
44.13
66.19
88.25
3.50
2.25
2.20
2.00
1.70
1.36
1.44
3.74
3.08
3.07
2.82
2.81
3.37
3.17
2.95
2.21
2.32
2.41
2.51
2.60
2.65
2.73
3.22
3.24
3.29
3.34
3.39
3.53
3.55
3.59
107.91
137.34
166.77
186.39
225.63
696.51 1658.36
725.94 1728.43
814.23 1938.64
912.33 2172.21
110.32
132.38
154.44
176.50
198.57
220.63
242.69
264.76
286.82
308.88
330.95
353.01
0.51 1020.24 2429.14
0.55 1422.45 3386.79
0.59 1491.12 3550.29
0.63 1618.65 3853.93
7) Trò soá keát quaû cho tröôøng hôïp L = 1.2:
G,
∆ Pcư
∆ Pcư/Z,
log(∆
Pcư/Z)
G(%)
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0.55
0.6
0.65
0.7
0.75
fcư =σ.fck
Recư
σ
kg/s.m2
N/m2
(N/m2)/m
0.08
0.12
0.16
0.20
0.24
0.28
0.31
0.35
0.39
0.43
0.47
49.05
68.67
88.29
116.79
163.50
210.21
256.93
303.64
420.43
4.45
2.88
2.79
2.33
1.86
1.78
4.81
4.65
3.87
3.61
3.66
4.57
4.16
4.19
44.13
66.19
88.25
2.50
1.75
1.80
1.57
1.30
1.29
3.56
3.53
3.00
2.85
2.94
3.73
3.44
3.52
2.07
2.21
2.32
2.41
2.48
2.62
3.12
3.19
3.23
3.25
3.36
3.51
3.54
3.60
107.91
127.53
176.58
559.17 1331.36
657.27 1564.93
706.32 1681.71
755.37 1798.50
951.57 2265.64
110.32
132.38
154.44
176.50
198.57
220.63
242.69
264.76
286.82
308.88
330.95
0.51 1353.78 3223.29
0.55 1451.88 3456.86
0.59 1657.89 3947.36
8) Trò soá keát quaû cho tröôøng hôïp L = 1.4:
G,
∆ Pcư
∆ Pcư/Z,
log(∆
Pcư/Z)
G(%)
fcư =σ.fck
Recư
σ
kg/s.m2
N/m2
(N/m2)/m
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0.55
0.6
0.08
0.12
0.16
0.20
0.24
0.28
0.31
0.35
0.39
68.67
88.29
117.72
137.34
166.77
186.39
588.60 1401.43
657.27 1564.93
716.13 1705.07
163.50
210.21
280.29
327.00
397.07
443.79
6.24
3.70
3.72
2.97
2.43
1.88
5.06
4.65
3.93
5.49
5.55
5.89
44.13
66.19
88.25
3.50
2.25
2.40
2.00
1.70
1.36
3.75
3.53
3.04
4.33
4.45
4.81
2.21
2.32
2.45
2.51
2.60
2.65
3.15
3.19
3.23
3.44
3.54
3.62
110.32
132.38
154.44
176.50
198.57
220.63
242.69
264.76
286.82
0.43 1147.77 2732.79
0.47 1442.07 3433.50
0.51 1746.18 4157.57
0.65
9) Trị số kết quả khi cột lụt
v
0.63
0.49
0.46
0.39
G*
kg/s.m2
0.71
0.55
0.51
L
fcư
π1
π2
G(%)
L
L/G*
kg/s.m2
7.58
9.47
11.37
13.26
90
70
65
55
0.8
1
1.2
1.4
10.71
17.22
22.25
30.67
2.66
4.07
4.57
5.49
0.114
0.105
0.102
0.087
0.359
0.577
0.746
1.028
0.43
10) Đồ thị
Đồ thị log(∆Pck/Z) theo log(G)
Đồ thị log(∆Pck/Z) theo log(G) ứng với từng giá trị L
Đồ thị logfck theo logRe
Đồ thị logfcư theo logRe
Đồ thị Log(σ) theo logL
Giản đồ lụt
11) Caùc keát quaû, heä thöùc thöïc nghieäm :
Giá trị
Mối liên hệ
Kết quả thực nghiệm
L
log(DPck/Z) (y)
theo logG (x)
0
y=1.644x+3.43
Dưới điểm gia trọng
Trên điểm gia trọng
0.2
0.4
0.6
0.8
1
y=1.655x+3.495
y=1.647x+3.531
y=1.544x+3.445
y=1.403x+3.453
y=0.859x+3.133
y=0.966x+3.115
y=0.816x+3.101
y=1.493x+3.486
y=1.631x+3.551
y=2.002x+3.66
y=2.203x+3.867
y=2.33x+ 4.103
y=2.446x+4.19
y=3.201+4.586
logDPcư (y) theo
logG (x)
1.2
1.4
Söï lieân heä
Giaù trò L
Keát quaû thöïc nghieäm
logfck (y) theo logRec (x)
0
y = - 0.2x + 0.579
Söï lieân heä
Keát quaû thöïc nghieäm
y =0.709x - 0.291
y = 0.41x -0.142
log (y) theo logL (x) taïi G1 = 10%
taïi G2 = 15%
taïi G3 = 20%
y= 0.328x - 0.042
y= 0.214x + 0.028
taïi G4 = 25%
V. BAØN LUAÄN
1) AÛnh höôûng cuûa G leân ñoä giaûm aùp P khi coät khoâ vaø khi coät öôùt :
Trong caùc thaùp cheâm,ñoä giaûm aùp pha khí chòu aûnh höôûng cuûa suaát löôïng pha loûng,
pha khí theo giaûn ñoà sau :
log(Pc/Z)
L3
L2
L1
L
L = 0
G
logG
Hình 1: AÛnh höôûng cuûa G vaø L ñoái vôùi ñoä giaûm aùp Pc
L: ñieåm luït.
G: ñieåm gia troïng.
L1, L2, L3: vaän toác khoái löôïng khaùc nhau cuûa pha loûng.
- Khi coät khoâ: doøng khí chuyeån ñoäng qua caùc khoaûng troáng giöõa caùc vaät cheâm vaø ñoä giaûm
aùp Pck taêng ñeàu ñaën theo luõy thöøa töø 1,8 ñeán 2 cuûa vaän toác doøng khí G:
Pck = .Gn (Vôùi: + : haèng soá;
+ n = 1,8 2)
- Khi coät öôùt: caùc khoaûng troáng giöõa caùc vaät cheâm bò doøng loûng laøm cho heïp laïi neân doøng
khí di chuyeån khoù khaên hôn. Ñoái vôùi cuøng moät löu löôïng cuûa doøng loûng ta coù quan heä cuûa
ñoä giaûm aùp Pcö vaø vaän toác doøng khí G nhö sau:
- Khi G nhoû, söï phuï thuoäc coù tính chaát nhö trong tröôøng hôïp coät khoâ: taêng ñeàu ñaën.
- Khi G taêng vaø ñaït ñeán moät trò soá goïi laø trò soá tôùi haïn (öùng vôùi ñieåm gia troïng cuûa
coät cheâm) thì Pcö taêng voït haún leân.
- Neáu tieáp tuïc taêng G thì söï caûn trôû cuûa doøng loûng ñoái vôùi doøng khí (vaø ngöôïc laïi)
laø lôùn, tieán daàn tôùi ñieåm luït cuûa coät; khi ñoù ñoä giaûm aùp laø raát lôùn.
2) Muïc ñích vaø caùch söû duïng giaûn ñoà f theo Re :
f : laø moät thöøa soá ma saùt ñaëc tröng cho ñoä giaûm aùp cuûa doøng khí qua coät cheâm. Döïa
vaøo giaûn ñoà bieåu dieãn söï phuï thuoäc f _ Re ta suy ra ñoä giaûm aùp nhö sau:
- Xaùc ñònh chuaån soá Re cuûa doøng khí.
- Duøng ñoà thò suy ra giaù trò cuûa f öùng vôùi soá Re vöøa coù.
- AÙp duïng coâng thöùc (2) hay (3) ñeå tính ra ñoä giaûm aùp P.
3) Söï lieân heä giöõa caùc ñoái töôïng khaûo saùt :
Theo keát quaû tính toaùn vaø caùc ñoà thò döïng ñöôïc, ta thaáy caùc keát quaû thöïc nghieäm
khoâng saùt vôùi caùc döï ñoaùn( ví dụ giai đoạn đầu Pcö tăng đều đặn với n=1.8 -2 nhưng giá trị
của công thức thực nghiệm thì khoảng 1.6 hay 1.5). Söï sai bieät naøy coù theå giaûi thích baèng
caùc nguyeân nhaân sau:
- Caùc ñieàu kieän thí nghieäm khoâng oån ñònh nhö : điều chỉnh lưu lượng lỏng.
- Sai soá khi ñoïc vaø trong thao taùc thí nghieäm.
- Caùc coâng thöùc söû duïng trong tính toaùn laø coâng thöùc thöïc nghieäm do ñoù chæ ñuùng
trong moät giôùi haïn nhaát ñònh, khoâng phaûi cho taát caû caùc tröôøng hôïp.
- Ñieàu kieän thí nghieäm khoâng nhö nhau ôû caùc laàn ño. Nhieät ñoä doøng khí taêng cao do
taêng khi va ñaäp vôùi quaït cuûa maùy bôm, ñoäng naêng cuûa maùy bôm chuyeån hoùa moät phaàn
thaønh theá naêng truyeàn cho doøng khí. Doøng khí coù nhieät ñoä cao seõ laøm cho ñoä nhôùt cuûa khí
taêng leân laøm thay ñoåi coät aùp. Khi nhieät ñoä doøng khí taêng leân thì aùp suaát cuõng taêng theo
( phöông trình khí lyù töôûng ) ñeå giöõ caùc giaù trò khaùc laø khoâng ñoåi.
• Ñoä oån ñònh khoâng cao, khoù vaän haønh.
• Do coù hieäu öùng thaønh khi taêng naêng suaát thì hieäu öùng thaønh taêng khoù
taêng naêng suaát.
VI. PHỤ LỤC :
1) Tính chuyen ñoi löu löông:
a. Löu löôïng khí:
G(%).K .0,286
G(kg / s.m 2 )
60xF
K= 1.1189 kg/m3 ( ôû nhieät ñoä 300C)
V=0.268 m3/phuùt ( löu löôïng keá khí)
b. Löu löôïng loûng:
L(%).L .5,805.103
L(kg / s.m 2 )
60xF
L= 996 kg/m3 (tra ôû 300C)
퐿
1
L(%) =
( do löu löôïng keá coù ñoä chia töø 0-1.6)
1.6
Gl= 5.805 lít/phuùt (löu löôïng keá loûng)
Vôùi F: tieát dieän cuûa coät cheâm, tính baèng coâng thöùc:
d 2 3,14x 0,092
F
0,0064 (m2)
4
4
2) Tính cac bang trò so
Ñoåi ñôn vò ∆ Pck: 1 mmH2O =9.81 N/m2
Tính Re theo coâng thöùc (4) vôùi caùc giaù trò laáy nhö sau
a= 375 m2/m3, ―5 Pa.S
휇푘 = 1.9푥10
Tính baèng coâng thöùc:
∆푃푐ư
휎 = ∆푃
푐푘
Tính fck theo coâng thức (5)
3) Tính toan lut:
v2
f .a
G
.t0d.2
ck
.
1
2
2g
L
G
L
L
2
G
Trong ñoù ε =0.586
v = (G(%)x0.286)/ (60xF)
( do ở đây sử dụngchất lỏng là nước)
휇푡푑 = 1
4) Ñoà thò : söû duïng coâng cuï Add trendline cuûa Excel
VII. TAØI LIEÄU THAM KHAÛO
1. Boä moân Maùy vaø Thieát bò, “ Baûng tra cöùu Quaù trình cô hoïc truyeàn nhieät-truyeàn khoái”,
NXB Ñaïi hoïc quoác gia Tp.HCM, 2008.
19 trang
20300
Free
Bạn đang xem tài liệu "Thí nghiệm Quá trình thiết bị - Cột chêm", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- thi_nghiem_qua_trinh_thiet_bi_cot_chem.docx
cot chem.xlsx
