Әдістемелік нұсқаулар пму ұс н 18. 2/05



жүктеу 202.69 Kb.
Дата01.05.2016
өлшемі202.69 Kb.
: arm -> upload -> umk
umk -> Әдістемелік нұсқаудың титулдық парағы
umk -> Дәрістердің тірек конспектісі
umk -> Ф со пгу 18. 2/05 Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі
umk -> Пән бойынша оқыту бағдарламасының (Syllabus) титулдық парағы
umk -> БАҒдарламасы (Syllabus) pkya 2204 «Кәсіби қазақ тілі»
umk -> Бейнелеу өнерін оқыту әдістемесі» пәні бойынша 5В107000– «Бейнелеу өнері және сызу мамандығының студенттеріне арналған пәнді зерттеу әдістемесі арналған тапсырма
umk -> Лекционный комплекс
umk -> 1 Пәннің мақсаты мен міндеттері, және оқу үрдісінде алатын орны Пәннің мақсаты
umk -> ЖҰмыс бағдарламасы қазақ журналистикасының тарихы 5В050400 «Журналистика» мамандығының студенттеріне арналған Павлодар
umk -> Әдістемелік ұсыныстар мен нұсқаулардың; әдістемелік ұсыныстардың; әдістемелік нұсқаулардың титул парағы

Әдістемелік нұсқаулар





ПМУ ҰС Н 7.18.2/05

түрі

Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі
С. Торайғыров атындағы Павлодар мемлекеттік университеті

Химиялық технология кафедрасы



ӘДІСТЕМЕЛІК НҰСҚАУЛАР

зертханалық сабақтарға

Химиялық өндірістердің негізгі процестері және аппараттары 2

пәні бойынша

5В072100 «Органикалық заттардың химиялық технологиясы»

мамандығының студенттеріне арналған

студенттеріне арналған

Павлодар



Әдістемелік нұсқауларға

бекіту беті







ПМУ ҰС Н 7.18.2/05

түрі




БЕКІТЕМІН

Декан______________

Ахметов К.К.

«___» _________201_ж.


Құрастырушы: ______________аға оқытушы Т.Б. Туғамбаева

Химия және химиялық технологиялар кафедрасы



Әдістемелік нұсқаулар

зертханалық сабақтарға


Химиялық өндірістердің негізгі процестері және аппараттары 2 пәні бойынша
5В072100 «Органикалық заттардың химиялық технологиясы»

мамандығының студенттеріне арналған


Кафедра мәжілісінде ұсынылды «___» _______________201_ж.

Хаттама № ___

Кафедра меңгерушісі ___________________ Жапаргазинова К.Х.

Химиялы0 технологиялар ж2не жаратылыстану факультетінің оқу-әдістемелік кеңесімен мақұлданды ____________________

«___» _____________200_ж. Хаттама № _____
ӘК төрайымы__________________ Буркитбаева У.Д.


Зертханалық жұмыстарды орындауға қойылатын жалпы талаптар

Жұмыс қондырғысын іске қосар алдында, жұмыстың мазмұнымен танысу қажет. Ол үшін студенттер осы жұмысқа қатынасты жабдықтаумен, қондырғы схемасымен және инструкциямен танысулары қажет. Бақылау сұрақтарға (қауіпсіздік техникасының сұрақтарымен бірге) жауап беріп, оқытушыдан орындауға рұқсат алғаннан кейін, студенттер қондырғыны іске қосады, сонан соң бақылау-өлшеу аспаптарының көрсеткіштерін бақылап, жазып алады. Студенттерге оқытушының рұқсатынсыз қондырғыны және аспаптарды іске қосуға бомайды. Барлық байқалған жарамсыздықтар және кемшіліктер жайлы студенттер оқытушыға немесе зертханашыға қабарлауы керек.

Зертханалық жұмыстың есеп беруі А 4 форматты жеке беттерде орындалуы тиіс. Титул беті әрбір жеке зертханалық жұмысқа жеке толтырылуы керек.

Есеп беруде теориялық және тәжірибелік бөлім, тапсырма, қондырғы схемасы, өлшенген және есептелген шамалардың кестесі, экспериментті мәліметтердің графикалық өңдеуі (миллиметрлік қағазда орындалған) болуы керек. Әрбір жұмысқа студент және оқытушы (қорғаудан кейін) қол қоюы керек.



ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС № 1,
Тақырып: Сұйықтың жылжу тәртіптерін анықтау

Жұмыстың мақсаты: әртүрлі жылжу тәртіптері кезіндегі ағындағы өзгерістерді зерттеу.

Негізгі жабдықтау мен аспаптар: позиция 1-дегі бак ( V = 600 дм3, L = 1000 мм, В = 600 мм, Н = 1100 мм), шығын багы поз.2 (V = 100 дм3, L = 500 мм, В = 420 мм, Н = 580 мм); аралық бак поз.3 (V = 65 дм3, L = 300 мм, В = 420 мм, Н = 580 мм); су шығынын есептейтін құрылғы (ротаметр РС-5 немесе таразы); бактар арасындағы ұқабырғалары мөлдір шыны түтік (dІШ= 25 мм, L = 1400 мм ); құбыртасымалдар − қоректендіргіш, ішкі, ағызатын (ø 25, 30, 38 мм); бояуы бар бак (5 дм3); шығынөлшегіш- ротаметр (0-100 л/сағ); 20 кг-дық техникалық таразы, секундомер; сирағы шамамен 400 мм болатын 50оС-ға дейін анықтайтын термометр.Алғашқы үш бактың ішкі бетінде антикоррозиялық жабу бар. Поз. 8-дегі құбыртасымалдың ішкі беті қақ баспайтын материалдан орындалған. Қабырғалары мөлдір бактар мен шыны түтіктерде шам қолданылады.
Теориялық бөлім.

Газдар мен сұйықтардың жылжуымен байланысқан технологиялық процестерде есептеуде ағынның жылжу сипатын есепке алу қажет. Құбыр арқылы жіберілетін сұйық мысалында ағынның екі тәртібінің − ламинарлы және турбулентті болатынын анықтауға болады.


1 − суға арналған бак; 2 − шығын багы; 3 − буферлі бак; 4 − ротаметр; 5-9, 16, 23 − құбыртасымалдар; 10-14, 22, 24 − вентильдер мен крандар; 15, 18 − құйғылар; 17 − гидравликалық жабқыш; 19 − шыны түтік; 20 − датчик; 21− деңгей сигнализаторы; 25 − бояуы бар кішкентай бак; 26 − суөлшейтін шыны; 27 − термометр; 28 − сигнал беретін құрылғы.



Сурет 1 − Ағынның тәртібін анықтайтын құрылғы.
Әдетте жылдамдық баяу болғанда (және құбыртасымалдың диаметрі кішкентай болғанда) элементарлы ағыстар араласпай параллельді, бір-бірінің үстінде сырғанағандай болып жылжиды. Бұндай ағын ламинарлы немесе қабатты (тұтқыр) деп аталады. Үлкен жылдамдықтар кезінде түзілген құйындардың нәтижесінде сұйық ағыстарының көлденең араласуы байқалады. Ағынның бұл түрі турбулентті деп аталады. Ламинарлы ағын кезінде тұрақталған ағын үшін жылдамдық сұйықтың әрбір нүктесінде тұрақты, ал турбулентті ағын кезінде кейбір орташа шама маңында тербеледі (құйындар салдарынан). Ламинарлы ағын кезінде құбыртасымалдың көлденең қимасы бойында жылдамдықтардың таралуы парабола бойынша жүреді, сонда ағынның орташа жылдамдығы максималдыдан 0,5-ті құрайды (ағынның осінің бойында). Турбулентті ағын кезінде ағынның жылдамдықтарының құбыртасымалдың көлденең қимасында өзгеруінің қисығы небары жайпақ болады, және орташа жылдамдық максималдыдан 0,8-0,9-ды құрайды. Сұйықтың (газдың) жылжу тәртібі, тәжірибелердің көрсетуі бойынша, ағынның орташа жылдамдығына ғана тәуелді емес, сонымен қатар ағынның геометриялық мөлшерлеріне (эквивалентті диаметр), тұтқырлыққа және сұйықтың (газдың) тығыздықтарына да тәуелді. Ағынның аталған физикалық параметрлерінің жылжу тәртібіне тигізетін әсері Рейнольдс критерийінің шамасымен анықталады.
(1)
мұндағы ω −ағынның орташа жылдамдығы, м/с;

dэ −құбыртасымалдың эквивалентті диаметрі, м;

ρ − сұйықтың (газдың) тығыздығы, кг/м3;

μ − тұтқырлықтың динамикалық коэффициенті, Па ·с;

ν − тұтқырлықтың кинематикалық коэффициенті, м2/с,

ν=(μ/ρ).
Рейнольдс критерийі, ағын жылдамдығы және оның мөлшерлерімен сипатталатынғ, инерция күштерімен, ағынның тұтқырлығымен сипатталатын, ішкі үйкеліс күштері арасындағы арақатынасты көрсетеді. Осыдан турбулентті ағын инерция күштері дамыған ағындарға сай, ал ламинарлы − ішкі үйкеліс күштері инерция күштерінен үстем болатын ағындарға сай деген шешім шығаруға болады. Рейнольдс критерийінің сандық шамасы ламинарлы тәртіп үшін белгілі бір «кризистік» шамадан әрдайым төмен, ал турбулентті тәртіп үшін әрдайым жоғары болатыны анықталған. Мысалы тура құбырлар үшін кризистік мән белгілі дәрежеде шартты шама болып табылады, себебі бұл жағдайда ламинарлы тәртіптің турбулентті тәртіпке күрт ауысуын бақылау қиынға түседі. Іс жүзінде әдетте ламинарлы тәртіптің жоғалып, ағынның турбулентті күйінің орнауы жүретін ауыспалы аймағы деп аталатын аймақтың пайда болуы байқалады. Ауыспалы аймақ үшін Рейнольдс критерийінің сандық мәндері 2320-10000 аралығында болады. Re мәні 10000-нан артық болғанда ағын тәртібі дамыған тұрақталған турбулентті болады. Жыланиректер үшін Рейнольдс санының кризистік мәні түтік d-нің жыланирек D-на қатынасы шамасына байланысты (d/D) артады да, 7000-8000-ға дейін жетуі мүмкін.
Қондырғының сипаттамасы.

Қондырғының схемасы 1-ші суретте берілген. Қалалық құбыртасымалдан суды құбыр 5-пен бак 1-ге береді, суды беруді вентиль 10-ніың көмегімен реттейді. Бактағы судың асып кетуін болдырмау үшін ағызып алатын түтік 6 орналастырылған. Бакты жуған кезде суды ағызып алу вентиль 11 арқылы ластанған құбыр 7 арқылы орындалады. Бактан судың келуін бақылау үшін құбыр 16-да (канализация жолы) құйғы 15 орнатылған. Жұмысты орындаған кезде су бак 1-ден қоректендіретін түтік 8-бен вентиль 13 арқылы шығын багы 2-ге келеді. Артық су құйғы 18 және ағызып алатын түтік 9 арқылы канализацияға жіберіледі. Бактағы судың асып кетуін және оның еденге төгілуінің алдын алу үшін апаттық дабыл қаққыш − датчигі 20 бар деңгей сигнализаторы 21 орналастырылған, ол сигнал беретін құрылғымен 28 жалғанған. Су шығын багынан 2 шыны түтік 19 арқылы буферлі бакка 3 келеді де, одан реттейтін вентиль 12 және ротаметр 4 арқылы канализацияға жіберіледі. Бояуы бар бактан 25 жіңішке түтік 23 кран 24 арқылы боялған су ағысы шыны түтікке 19 келеді. Жұмысты аяқтағаннан кейін бактарды 2 және 3 босату үшін вентиль14 және кран 22 қолданылады. Судың температурасын анықтау (тұтқырлықты табу үшін) термометр 27 қолданылады. Тәжірибелерді дұрыс орындау үшін шыны түтіктегі 19 ағынды тұрақтандыру және бояудың ағу жылдамдығы мен ағынның өзінің жылдамдығын сәйкестеу өте маңызды болып табылады. Бұл мақсатта келесі шаралар қолданылады. Қалалық құбыртасымалда ағынның тербелулері мен құйындары байқалатын болғандықтан, су құбыртасымалдан алдымен көлемі үлкен болатын бакқа 1 беріледі. Сондан су қоректендіретін құбырмен 8 шығын багына 2 беріледі. Бактың түбіне жиналатын батпақ қондырғыға түспеуі үшін құбырдың басы бактың түбінен кем дегенде 50 мм биіктікте болуы керек. Шығын багына 2 су еркін кіруі үшін су одан үстінен емес, бактың түбіндегі жылдамдықты түсіру үшін біртіндеп кеңейетін арнайы тесік арқылы ағады. Сонан соң, әрі қарай тынышталу үшін су тесіктері кішкентай үш қабат тордан орындалған ара бөлгіштен өтеді (бактың бүкіл жалпақтығын алатын). Судың шыны түтікке кіретін жері біртіндеп жіңішкелендірілген. Бактағы 2 судың бірқалыпты деңгейі ағызатын құйғысы 18 бар ішкі құбырдың көмегімен орындалады. Бұл құбыр бактың 2 түбімен арнайы сальник арқылы өтеді де, ағызатын құбыртасымалмен 9 иілетін шлангтың көмегімен жалғанады. Бояудың ағуы кезінде арынның болуы үшін бояуы бар бак 25 қажетті биіктікке орналастырылады. Бояудың шығыны кранның біртіндеп ашылуы мен жабылуын реттейтін арнайы құрылғысы бар кранмен 24 реттеледі.


Тәжірибелік бөлім.
Жұмысты ламинарлы тәртіпті орнатудан бастайды. Сонан соң, шыны түтіктегі судың жылдамдығын біртіндеп ұлғайтып, жылжудың әртүрлі тәртіптері кезіндегі боялған ағыстағы жүретін өзгерістерді бақылайды. Боялған ағыстың тәртібін зерттегеннен кейін, Рейнольдс санын табуға қажетті шамаларды ламинарлыдан бастап турбуленттіге дейін өлшейді. Жұмысты бастар алдында бактағы 1 судың деңгейін су өлшейтін шынының 13 көмегімен анықтайды. Егер судың деңгейі ортадан төмен болса, онда вентиьді ашып, су өлшейтін шыныдағы судың деңгейін бақылап отырып, бакты толтырады. Сонан соң, 2 және 3 бактарын толтырады. Ағызатын құйғының 7 деңгейіне жеткеннен кейін, су біраз ғана беріліп тұруын қамтамасыз ететіндей қылып вентильді жабады. Сонан соң, буферлі бактан 3 кейінгі вентильді біртіндеп ашады да, ротаметр бойынша судың минималды шығынын таңдайды. Жұмыстың бірініші бөлімінде боялған ағысты жіберу үшін бояуы бар кішкентай бактың 12 жанындағы кранды біртіндеп ашады. Вентильдердің ашылу дәрежелерін реттеп отырып, экранның жарық түсетін фонында жақсы көрінетін боялған ағыстың айқын көрінісін табады. Айқын көрінетін боялған ағыстың болуы ламинарлы тәртіптің орнауын көрсетеді. Буферлі бактан 3 кейінгі вентильдің ашылу дәрежесін ұлғайту нәтижесінде шыны түтіктегі 9 судың жылдамдығы да артады, нәтижесінде ламинарлы тәртіп турбуленттіге ауысады. Жұмыстың екінші бөлімінде ағынның әртүрлі тәртіптері кезіндегі Рейнольдс санының әртүрлі мәндерін анықтауға қажетті өлшемдерді алады. Сонан соң судың шығынын ротаметрдің көмегімен анықтайды. Ротаметр алдындағы вентиьдің ашылу дәрежесін арттырып отырып судың жаңа шығынын есептейді. Осындай өлшеулерді бірнешеу жасайды (5-6). өлшеуді дамыған турбулентті тәртіп кезінде аяқтайды. Сонымен қатар термометр көрсеткіштерін де жазып отырады, себебі судың температурасы өзгеруі мүмкін. Барлық өлшеулерді орныдағаннан кейін алынған нәтижелерді өңдейді. Судың шыны құбырдағы орташа жылдамдығын анықтайды
(2)
мұндағы G − судың шығыны, кг/с;

d − шыны түтіктің ішкі диаметрі (25 мм), м;

ρсудың тығыздығы, кг/м3.
Бақылаулар нәтижелері, тәжірибелік және есептелген мәліметтер 1-ші кестеге еңгізіледі.
Кесте 1 − Есеп беру кестесі



Су шығыны G,кг/с

Судың температурасы

Судың тұтқырлығы, μ

Судың жылжуының жылдамдығы, ω, м/с

Re

Боялған ағынның күйі

Ағынның тәртібі

t, оС

Т,К

СП

Па*с































Ескерту: 1 сП (сантипуаз) = 1*10-3 Па*с (СИ бойынша).
Зертханалық жұмысқа арналған бақылау сұрақтары.


  1. Қандай ағын ламинарлы деп аталады?

2. Ламинарлы тәртіп кезінде құбыртасымалдың көлденең қимасында ағынның жылдамдығының өзгеруі қандай заңға сай жүреді?

3. Ламинарлы тәртіппен жылжитын ағынның орташа жылдамдығын қалай анықтауға болады?

4. Қандай ағын турбулентті деп аталады?

5. Ағынның ағуының тәртібін қандай щамалар сипаттайды?

6. Турбулентті тәртіп кезінде ағынның орташа және максималды жылдамдықтары арасында қандай ара-қатынас байқалады?

7. Рейнольдс критерийі дегеніміз не? Оның физикалық мәні қандай?

8. Рейнольдс санының тура құбырлар, жыланиректер үшін критикалық мәндерін атаңыздар.

9. Рейнольдс санының қандай мәні кезінде ағынның дамыған турбулентті тәртібі байқалады?

10. Эквивалентті диаметр және гидравликалық радиус дегеніміз не?

11. Рейнольдс критерийіне ағынның қандай жылдамдығы кіреді?

12. Рейнольдс санының қандай интервалында ламинарлы тәртіптің жоғалуының және турбулентті тәртіптің орнығуының өткінші аймағы бақыланады?

13. Жыланиректер үшін Reкр мәні қандай параметрлерге тәуелді?


Ұсынылатын әдебиеттер
1 Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Изд. 9-е. М. : − Химия, 1973, 750с.

2 Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию. М. : Химия, 1991.

3 Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. Ленинград, Химия, 1983.
ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС № 2
Тақырып: Құбыртасымалдағы жылдамдықтар өрісін зерттеу

Жұмыстың мақсаты: Ауа ағынының қимасы бойынша локалды жылдамдықтардың таралуын зерттеу, орташа жылдамдық пен ауа шығынын анықтау.

Негізгі жабдықтау мен аспаптар: электр двигателі бар бір валда орналасқан ортадан тепкіш желдеткіш (Q = 0,417 м3/с, Н = 2000 Па немесе 200 мм су бағ.); вентилятордың тогы айнымалы болатын электр двигателі (V = 220/380 B. N = 3,5 кВт, n = 24.2 айн/с нмесе 1450 айн/мин); құбыртасымалдың қимасының әртүрлі нүктелерінде Пито-Прандтль түтігінің көмегімен жылдамдық қысымдарын өлшеуге арналған құрылғылары бар ауаөткізгіш (D =150 мм, L = 7,5 м болатын 1 комплект); ауаға арналған шығын өлшегіш (Q = 0,334 м3/с немесе 1200 м3/сағ болатын 1 комплект); Пито-Прандтль түтігі (2 дана); шкаласы еңкейтілген спиртті дифференциалды манометр (Δ р = 0-300 Па немесе 0,30мм су бағ.); психрометр; сауытты сынапты барометр.


Теориялық бөлім

Құбыртасымалдағы сұйық пен газдың жылжу жылдамдықтары ағынның қимасының әр жерінде әртүрлі болатыны гидродинамикадан белгілі. Тұрақталған ағын үшін сұйықтың бөлшектерінің жылжуының жергілікті (локалды) жылдамдығы қима бойынша максимум арқылы өтіп нольден нольге дейін өзгереді. Жергілікті жылдамдықтардың қима бойынша таралуы ағын тәртібіне тәуелді болады. Реттелген қаббаты қозғалыс ретінде жүретін ламинарлы тәртіп кезінде сұйықтың жеке бөлшектері құбыртасымал ішінде бір-бірімен араласпай қабаттар бойымен жылжиды.Қимасы тұрақты болатын дөңгелек құбыр арқылы ламинарлы тәртіппен жылжитын сұйық концентрленген қабаттар бойында жылжиды деп саналады. Сонда қабаттардың жылдамдықтары қима шегінде парабалоид заңына сай құбыртасымалдың қабырғасының маңында нольге тең болады да, ағынның центрінде (құбыртасымалдың осінің бойында) максималды мәнге ие болады. Бұл жағдайда қима бойынша ағынның орташа жылдамдығы ωорт максималды (немесе осьтік) жылдамдықтың ωмакс жартысына тең болады


ωорт/ ωмакс = 0,5. (3)
Ағудың турбулентті тәртібі кезінде сұйықтың жеке бөлшектері күрделі траекториялар бойында реттелмеген тұрақталмаған қозғалыстар орындайды, нәтижесінде сұйықтың қабатты интенсивтә араласады.

Жылжу жылдамдығы бір орташа мән маңында пульсацияланады. Бұл жылдамдықтарды белгілі бір уақыт аралығында τ2−τ1 қарастыруға болады. Сонда

ω = (4)
Турбулентті тәртіп кезінде жергілікті жылдамдықтардың қима бойынша таралуы параболоид тәріздіден көп өзгеше болады. Жақсы дамыған турбулентті ағын үшін орташа жылдамдықтың ωорт максималды жылдамдыққа ωмакс қатынасы Рейнольдс санының функциясы болады. Сонда,

ωорт/ ωмакс = Re, (5)


Бұл жағдайда әдетте

ωорт/ ωмакс = 0,8 – 0,95. (6)


ωорт/ ωмакс қатынастың локалды (максималды) және орташа Рейнольдс сандарына тәуелділіктерінің графикалық көрінісі 2-ші суретте берілген. Жылдамдықтардың осындай ара-қатынастары тұрақталған ағындардың қималарына ғана жарамды екенін есепке алу қажет.
Қондырғының сипаттамасы.
Қондырғы (сурет 3) желдеткіштен 2 және ішкі диаметрі 150 мм және ұзындығы 7 м болатын ауа өткізгіштен 7 тұрады. Ауа өткізгіште орналасқан: 1) арынды құбыр (еңкейген шкаласы бар дифманометрі 5 бар Пито-Прандтль түтігі 8); 2) дифманометррге (шығын өлшегіш) жалғанған диафрагма 9; «сақиналы» таразы.


Тәжірибелік бөлім.

Ағынның жылдамдықтарын өлшеу үшін Пито-Прандтль арынды түтіктерін қолдануға болады. Арынды түтік екі түтіктен – ішкі және сыртқы тұрады (сурет 4).




Ағынға қарсы бүйіржағы ашық болатын ішкі түтік статикалық және жылдамдықтық (динамикалық) қысымдардың қосындысы болатын жалпы қысымды қабылдайды. Бүйір жақ бетінде дөңгелек тесігі бар сыртқы түтік тек қана статикалық қысымды қабылдайды. Арынды түтік әрдайым ашық жағымен ағынға қарсы және құбыртасымалдың осінің бойымен орналастырылады. Жалпы және статикалық қысым арсындағы айырмашылық бойынша жылдамдықтық (динамикалық) қысымды анықтауға болады. Ол Δржыл деп белгіленеді. Ішкі және сыртқы түтіктердің сыртқа шығарылған (құбыртасымалдың сыртына) шеттерінде келесі айырым белгілері бар: статикалық қысым үшін минус белгісі «−», жалпы қысым үшін − «+». Қысымдардың айырмасын өлшеу үшін түтіктердің шеттері жылдамдықтық қысымның Δржыл шамасын көрсететін дифманометрге қосылады. Келесі формуладан

Δржыл (7)

Жергілікті жылдамдықтың мәнін табады


ω= (8)
Δржыл өлшенген шамасы мен осыдан есептеп шығарылған жылдамдық ω өлшеу нүктесіне ғана тән шама болатынын атап кету керек. Ағынның орташа жылдамдығын анықтау үшін құбыртасымалдың көлденең өимасының әртүрлі нүктелерінде бірқатар өлшеулер орындау қажет. Егер алынған локалды жылдамдықтардың нәтижелерін құбыртасымалдың ұзын бойғы кескінінің эскизінің масштабына өлшеулердің нүктелерін салса және жылдамдықтар векторларының ұштарын бір қалыпты қисықпен қосса, сонда профиль деп аталатын немесе құбыртасымалдағы жылдамдықтар өрісін аламыз (сурет 5). Ламинарлы жылжу кезінде жылдамдықтар өрісі кеңістікте айналу парабалоиды ретінде, ал жазықтықта − парабола (Пуазейль профилі) ретінде болады. Бұл жағдайда орташа жылдамдықты айналу параболоидының орташа биіктігі ретінде анықтайды
hорт = (9)
мұндағы Vпараб = (πd2h)/8 − параболоид көлемі;

Ғпараб − диаметрі d болатын дөңгелек құбырдың көлденең қимасының ауданына тең болатын параболоид табанының ауданы;

h − ωос-қа сәйкес болатын параболоид биіктігі.
сонда

ωорт = 0,5* ωос, (10)


мұндағы ωос − құбыртасымалдың осінің бойындағы жылдамдық.

Турбулентті жылжу кезінде жылдамдықтар өрісінің түрі өзгеше болады. Бұл жағдайдағы дөңгелек құбырдағы ағынның орташа жылдамдығы айналу денесінің орташа биіктігіне тең болады, бірақ турбулентті ағын үшін орташа жылдамдықты есептеу әдісімен анықтау қиыншылық тудырады. Төменде турбулентті ағынның орташа жылдамдығын өлшенген локалды жылдамдықтар бойынша анықтаудың небары қарапайым әдісі берілген. Құбыртасымалдың көлденең қимасы шартты түрде бәрдей сақиналы алаңдарға І,ІІ,ІІІ бөлінген (сурет 6). Әрбір сақиналы алаң әрі қарай шеңбермен (пунктирмен) аудандары бірдей екі бөлімнге бөлінеді. Осы пунктирлі шеңберлерде белгіленген 1,2,3 нүктелері бөлініп алынған сақиналы алаңдардың І,ІІ,ІІІ орталық нүктелері болып табылады. Егер 1,2,3 нүктелерінде локалды жылдамдықтардың өлшеулерін орындаса, онда әрбір сақиналы алаң үшін ағынның орташа жылдамдықтары алынады. Ал барлық сақиналы алаңдар бірдей болғандықтан, 1,2,3 нүктелеріндегі өлшенген шамалардың орташа арифметикалық шамасы осы ағынның орташа жылдамдығы болады. Құбыртасымалдың қабырғаларынан әрбір сақиналы алаңның орталық нүктелеріне,немесе жылдамдықтарды өлшеудің нүктелеріне 1,2,3 дейінгі қашықтық х келесі формула бойынша есептеледі (І,ІІ,ІІІ алаңдардың тең болуынан шығатын)


х = (11)
мұндағы d − құбыртасымал диаметрі;

n− сақиналы алаңдарды ортасынан бөлетін шеңберлер нөмірлері (құбыртасымал центрінен санағанда);

N − сақиналы алаңдардың саны.

Сақиналы алаңдардың сандары неғұрлым көп болса, соғұрлым ағынның орташа жылдамдығының мәні тура болады. Берілген оқу қондырғысындағы құбырдың диаметрі d = 150 мм, сонда сақиналы алаңдардың санын үшке тең деп алуға болады (сурет 6). Сонда n= 1÷3. Бұл формулада минус белгісі құбыртасымалдың осінен төменгі х мәндерін (х123) анықтағанда, ал плюс − құбыртасымалдың осінен үстіңгі х мәндерін (х456) анықтағанда алынады. Стандартты арынды түтіктердің диаметрі 12 мм болады, сонда осындай түтік шеткі жоғарғы немесе шеткі төменгі жағдайда болғанда, арынды түтіктің осінен құбыртасымалдың қабырғасына дейінгі қашықтық АВ тең болады 12/2 = 6 мм (сурет 7).



Өлшеулердің шеткі нүктелері теңдеу (10) бойынша құбыртасымалдың төменгі қабырғасынан келесі ара-қашықтықта болуы керек.


х1 =
х6=
Сонымен, біраз қателікпен х1 және х6 өлшеулер нүктелеріне құбыртасымалдағы арынды түтіктің шекті төменгі және шекті жоғарғы сәйкес келеді деп алуға болады. Өлшеудің басқа нүктелері үшін (х2-ден х5-ке дейін) арынды түтіктің орналасу жағдайлары (10) теңдеумен есептеледі. Түтіктің орналасу жерін анықтау үшін жүргізген өлшеулер кезінде, құбыртасымал диаметріне сәйкес келетін градуировкасы бар (0-ден 150 мм-ге дейін) шкалада көрінеді. Формулаға (8) парциалды қысым кезінде алынған құрғақ ауа мен су буының тығыздықтарының қосындысы ретінде алынған ылғалды ауаның тығыздық кіреді.
ρыл.ауақұр.ауа + ρсу буы0* φ*ρқан.су буы0*

* (12)


мұндағы ρ0 − қалыпты жағдайлардағы құрғақ ауа тығыздығы: Т0 −273 к және Р0 − 101325 Па (760 мм сынап бағ.);

В − барометр бойынша анықталатын тәжірибе жағдайларындағы ауаның барометрлік қысымы,Па;

φ− ауаның салыстырмалы ылғалдылығы (ауадағы су буының парциалды қысымының осы температурадағы қаныққан су буының қысымы).

Рқан. су буы − құрғақ термометрдің температурасы бойынша анықталатын қаныққан су буының қысымы,Па;

Т − құрғақ термометр бойынша анықталатын тәжірибе жағдайындағы ауа температурасы,К;

ρқан.су буықаныққан су буының тығыздығы, кг/м3;

ρауа− өлшеу кезіндегі құрғақ ауаның парциалды қысымы,Па.
Барлық бақылаулар мен есептеулерді орындағаннан кейін ағынның көлденең қимасының алты нүктесіндегі ауаның локалды жылдамдықтарының мәндерін алады. Ағынның орташа жылдамдығы алынған локалды жылдамдықтардың орташа арифметикалық мәні ретінде алынады.

Сонан соң, ағынның осіндегі максималды жылдамдығын ωмакс есептеу үшін құбыртасымал центрінде жылдамдық қысымын қосымша анықтайды және орташа жылдамдықтың максималдыға қатынасын табады



А = (13)
Орташа жылдамдықтың осьтік жылдамдыққа қатынасының А мәні ағынның жылжуының ұйғарынды сипаты болуы мүмкін. Егер А =0,5, онда ағын ламинарлы, А = 0,8-0,95, онда ағын турбулентті. Ағу тәртібін дәлдеу үшін Рейнольдс критерийін анықтайды
Re = (14)
мұндағы ωорт − ауаның орташа жылдамдығы,м/с;

d − құбыртасымалдың ішкі диаметрі,м;

ρыл.ауа − ылғалды ауаның тығыздығы, кг/м3;

μыл.ауа− құрғақ термометр температурасы кезіндегі ылғалды ауаның тұтқырлығының динамикалық коэффициенті, Па*с.


Жұмыстың есеп беруінің құрамында болу керек:

  1. Қондырғының принципиалды схемасы және Пито-Прандтль түтігін қосу схемасы.

  2. Бақылау нәтижелері және есептеу шамалары.

2.1 Құрғақ термометр бойынша ауа температурасы: tқұрғақ = ...оС, Т = 273+ tқұрғақ =...К.

2.2 Ылғалды термометр температурасы: tылғал = ...оС.

2.3 Ауаның салыстырмалы ылғалдылығы (кестеден): φ = ... (үлестермен).

2.4 Ауаның барометрлік қысымы (сынапты табақшалы барометр бойынша): В = ... Па.

2.5 Құрғақ термометр температурасы кезіндегі қаныққан су буының қысымы (кестеден): Рқанық.= ...Па.

2.6 2.5 Құрғақ термометр температурасы кезіндегі қаныққан су буының тығыздығы (кестеден): ρқанық.= ...кг/м3.



2.7 Ылғалды ауаның тығыздығы
ρыл.ауа= 1,293*


    1. Құрғақ термометр температурасы кезіндегі ауаның тұтқырлығы (кестеден): μыл.ауа ≈ μ =... Па*с.

    2. d = 150мм, n = 3, n = 1,2,3 үшін жылдамдықтық қысымның өлшеу нүктелерін анықтау

х =

    1. х1-ден х6-ға деінгі өлшеулер нүктелері есептеліп кестеге жазылады.

    2. Өлшеулер нүктелеріндегі жылдамдықтық қысымдар.

    3. Өлшеу нүктелеріндегі жергілікті жылдамдықтар:

ω =
2.13 Ағынның орташа жылдамдығы

ωорт =
2.14 Орташа жылдамдықтың осьтік жылдамдыққа қатынасы
А ==…
2.15 Рейнольдс саны

Re =
2.16 Орташа жылдамдықтан есептеп шығарылған ауа шығыны
Qсек= ωорт*Ғ =...м3/с, Qсағ = ...м3/сағ.
2.17 «Сақиналы таразы» ауа өлшегішінің көрсеткіші
Qc.т.= ...м3/сағ.
2.18 Ауа шығындарының қатынасы
Qсағ/Qс.т. =...
«Жылдамдықтар профильдерін» график ретінде салу. Бұл мақсатта милиметрлік қағазда масштабта құбыртасымалдың ұзына бойғы кескінін салады және табылған х мәндері бойынша нүктелер салады. Осы нүктелерден локалды жылдамдықтарды белгілейді. Кесінділердің ұштарын бір қалыпты қисықпен қосады. (сурет 5).
Кесте 2 − Есеп беру кестесі



Өлшеу нүктесі х,мм

Δржылд,мм.су.бағ.

Δржылд,орташа

ω, м/с

1 өлшеу

2өлшеу

3 өлшеу

мм.су.бағ.

Па



























Зертханалық жұмысқа арналған бақылау сұрақтары.

1. Құбыртасымалда газ немесе сұйықтың ағуы кезіндегі жергілікті (локалды) жылдамдықтың шынайы (бір сәтті) және орташа жылдамдықтан айырмашылығы неде?

2. Бұл жұмыста Пито-Прандтль пневмометрлік түтігінің көмегімен қандай жылдамдықтарының профилін салады?

3. Бұл жұмыста жылдамдықтар қандай жағдайда қимасы бойынша тура симметриялы жылдамдықтар профилін алуға болады?

4. Құбыртасымалдағы тұрақталған ауа ағынының минималды локалды жылдамдығы неге тең? Неліктен оны Пито-Прандтль түтігінің көмегімен өлшеуге болмайды?

5. Ауаның толық, статикалық және жылдамдықтық арындарының шамасын өлшеу үшін Жұмыс істеп тұрған Пито-Прандтль түтігіне дифманометрді қосуға болады?

6. Құбыртасымалдағы ауаның шығынын пневмометрлік түтіктің көмегімен есептеу үшін қандай өлшеулер орындау қажет?

7. Қандай ауа − абсолютті құрғақ немесе ылғал ауаның тығыздығы жоғары болады?

8. «Сақиналы таразы» дифманометрінің құрылысы мен жұмысы.

9. «Ағынның гидродинамикалық тұрақталу бөлімі» дегеніміз не?


Ұсынылатын әдебиеттер
1 Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Изд. 9-е. М. : − Химия, 1973, 750с.

2 Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию. М. : Химия, 1991.



3 Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. Ленинград, Химия, 1983.

4 Прандтль Л. Гидроаэромеханика. Пер. С нем. Вольтперта Г.А. Изд.2-е. М.: 1951, 575с.



©netref.ru 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет