Экспериментальная часть

Определение скорости движения газа в трубе

Лабораторная работа 3

В химической промышленности часто используют различные газы для проведения тех или других химических процессов. Это могут быть такие газы, как гелий или аргон, в том случае, когда требуется инертная среда. В случае проведения реакций, сопровождающихся процессами окисления, необходимо подавать в реактор чистый кислород или воздух. Так при выплавке чугуна и стали в домну или печь подаётся воздух. Воздух подаётся и в реактор, в котором получают жирные кислоты из парафина. Всё это требует необходимости знаний для расчётов, с целью определения расхода газа.

Количество газа (м³), проходящего через трубу, определяется уравнением:

Q = w∙ s∙ τ, (1)

где: w - скорость потока, м/с s - площадь сечения потока, м², τ - время движения потока, с.

Массовый расход газа (М) определяется по формуле::

М = ρ ∙ w∙ s∙ τ, (2)

где ρ - плотность газа или жидкости в потоке.

Скорость газа можно определить из уравнения Бернулли:

w² ∙ρ

ρgh + Р + ------- = Const, (3)

где: Р – давление внешней среды (атмосферное) g – ускорение свободного падения h – нивелирная высота.

Разделив уравнение (3) на ρ ∙ g, получаем уравнение:

Р w²

h + ------ + ------- = Const (4)

ρ∙g 2∙ g

Это уравнение справедливо для ламинарного потока. Вид потока определяем, исходя из критерия Рейнольдса:

w∙d∙ρ

Rе = ------------- (5)

μ

При условии ламинарного потока, когда число Рейнольдса не превышает 2320, средняя скорость потока составляет 0,5 от максимальной скорости трубы.

Рис. 1

На рисунке 1 приведена схема установки для определения скоростного напора. Установка состоит из трубы (1), по которой движется воздух, неподвижной пьезометрической трубки (2) с манометром, расположенная в крайнем верхнем положении, подвижная пьезометрическая трубка (4), расположенная по центру трубы; в установку входит микрометрический винт (3), позволяющий передвигать подвижную пьезометрическую трубку (4), связанную с манометром, воздуходувки (5), приводящейся в движение электродвигателем.

Включить в розетку шнур питания электродвигателя. Измерения начинать не ранее, чем через 5 минут - (за это время, устанавливается постоянный режим вращения ротора электродвигателя). Аккуратно перемещая микрометрический винт (3), произвести замеры скоростного напора от центра трубы к периферии через каждые 5 мм сечения (замеры воспроизвести не менее 3-х раз). Полученные данные внести в таблицу, рассчитав скорость в каждой точке, исходя из уравнения:

2 g∙h = w²

На основании данных полученных в таблице, рассчитываем критерии Рейнольдса, (5), учитывая, что динамическая вязкость воздуха (μ) имеет величину 180 мкп (1пуаз = 0,1 Н с^.м²), а кинематическая вязкость (ν) имеет величину 0,1501 см²/с. Исходя из таблицы, построить график зависимости скорости движения газа по сечению трубы в координатах: ордината – скорость движения газа, абсцисса – расстояние от центра трубы.

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 49; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!