Ондырылған колоннаның (бағананың) гидравликалық кедергісін зерттеу.

Жұмыстың мақсаты: Газдың жылдамдығы мен суландырудың тығыздығына байланысты насадкалы қондырма колонналардың гидравликалық кедергісін зерттеу.

9.1. Теориялық бөлім

Хммиялық практикалық процестерде насадкалы колонналар сұйық пен газ (немесе бу) үлкен фазалық бет арқылы түйісетін болған жағдайда өте кең қолданылады. Ондай процестерде абсорбция, суыту, ылғалмен тазалау т.б. жатады.

Насадкалы колоналар - деп, ішіне әртүрлі пішінндегі қондырма денелер (шығыршық, кесек материал, ағаш тор, серіппе) салынған аппаратты айтады.

Қондырмалардың үлкен меншікті беті мен үлкен меншікті көлемі болуы тиіс, әрі берік, химиялық төзімді және үйінді салмағы аз болуы тиіс.

Өте кең қолданылып жүретін қондырмалар мыналар:

керамикадан немесе металдан жасалған Рашиг шығыршықтары мен Паль шығыршықтары, керамикадан жасалған Берль ері, ағаш қордалар, металл торлар және т.б. Рашиг шығыршықтары өте кең қолданылады, оңай жасалады, гидравликалық кедергісі өте аз, басқа шығыршықтарға қарағанда өте тиімді.

Қондырма аппараттардың жақсы жұмыс істеуі қондырма арқылы ағатын сұйықтың мөлшері мен оған қарсы жүретін газдың (будың) мөлшерінің ара қатынасына байланысты болады.

Гидравликалық кедергі көбейген сайын газ бен сұйықты араластыруға қажет электр энергиясының шығыны артады, сондықтан қондырма мен газдың жылдамдығын таңдағанда қажетті шығынды ескеру керек (әсіресе атмосфераға жақын қысымда жұмыс істегенде). Газ қондырма қабаты арқылы қозғалғанда қондырманың қабырғасына, колоннаға және жергілікті кедергілерге (жіңішкеру, кеңею, қабаттағы газдың тасқынының бағытының өзгеруі) үйкелуінің әсерінен қысым жоғалады.

Қондырма қабатының кедергісін Дарси-Вейсбах формуласы арқылы есептейді:

(9.1)

бұл жерде: λ -қондырма қабатының кедергілерінің жиынтық коэффициенті,

Н -қондырма қабатының биіктігі, (м)

d_б-өзектің балама диаметрі, (м)

W_r-қондырма қабатының өзегіндегі газдың жылдамдығы,

Рr -газдың тығыздығы (кг/м)

P_сұй -манометрдегі сұйықтың тығыздығы, (кг/м³)

h_к – қондырма қабатындағы жұмсалу тегеуріні, м;

Балама диаметрді қондырманың сипаттамасы:

а) меншікті ерікті көлем V_ер.к,м²/м³ арқылы көрсетіледі, оның сандық мәні меншікті ерікті қимағам³/м²;

б) меншікті бетке δ, м²/ м³ тең,

(9.2)

бұл жерде:

Ғ_о -колоннаның қондырмасының ерікті қимасының орташа ауданы, (м ).

По -қондырманың ерікті қимасының орташа периметрі, м

V -қондырма қабатының алып жатқан толық көлемі, (м³)

Колоннаның ерікті қимасындағы газдың нақты жылдамдығын

w_жанықтаудың қиындығына байланысты оның жалған жылдамдығын табады:

(9.3)

бұл жерде: F = м² - қондырманың толық қимасы;

D -колоннаның диаметрі, д=110 мм.

W_r - газдың ақиқат жылдамдығы, м/с.

(9.3) өрнекті нақты жылдамдыққа арнап шешсек ол келесі өрнек береді:

(9.4)

d_δ мен W_r мәндерін (9.1) формулаға қойсақ:

(9.5)

Қондырманың размері 25х25х3 мм болған кезде, Vер.к және δ мәндерін анықтамалардан табуға болады /3/.

Кедергілердің жиынтық коэффициенті қозғалыстағы газға арналған Рейнольдс белгісінін функциясы болып табылады:

(9.6)

бұл жерде: μ _г -газдың түтқырлығы, Па·c ,

ν_г -газдың кмнематикалық тұтқырлығы, м²/с.

Жаворонковтың мәліметтері бойынша, ретсіз үйілген қондырманың:

Ламинарлы қозғалыста Rе_г < 40,

λ = 140/ Rе_г (9.7)

Турбулентті козғалыста Rе_r < 40,

λ = 16 / Rе_г^0,2 (9.8)

Следует отметить, что фактическое сопротивление сухой насадки значительно выше расчетного, так как оно зависит от качества изготовленных насадочных тел, способа засыпки, степени загрязнения, сухости поверхности и многих других факторов.

Колоннаны суландырғанда үйілген қондырма денелердің кедергісі еседі, себебі, газдың нақты жылдамдығының қабырғаға үйкелісі кепкен қоыдырма денелерінің үйкелістерінен өзгеше боладьг.

(9.5) тендеуіндегі бос қондырманың көлемін суландыру кезіндегі бос қондырманың көлеміне ауыстыру арқылы өскен кедергіні естсереміз:

(9.9)

бұл жерде: δ-қабықтың қалыңдығы Егер тек бос көлемді ескерсе:

(9.10)

Бұл академик Жаворонковтың теңдеуі. Қазіргі кезде көбінесе Тейч теңдеуі колданылады:

(9.11)

Эдульжи графикалық қатынас ретінде мына қатынаста қолданылады;

(9.12)

Келтірілген тендіктерде есептеу үшін, гидравликалық кедергісінің өлшеміне суландыру әсер етуіне қарай қарапайым тендіктер жиі қолданылады. Суландыру 50 м/сағ аспаса Лева теңдеуін қолданады:

(9.13)

Бұл жерде: в₁ -қондырманың пішіні мен оны орналастыру әдісіне

байланысты коэффициент. в₁ = 21 6

U -суландыру тығыздығы м³/ м² сек.

ондырғыны сипаттау.

Қондырмалы лабораториялық қондырғы қарама-қарсы жүру принципімен жұмыс істейді. Ылғалдандыратын сұйық жоғарыдан беріледі, ал оған қарама-қарсы газ тасқыны көтеріледі. Қондырғының құрамы:

І-кондырылған колонна, 2-компрессор, 3-және 4-дифманометрлер, 5-судың мөлшерін реттейтін вентиль, 6-ауаның мөлшерін реттейтін вентиль, 7-диафрагмалар, 8-ротометр, 9-қысқыш.

сур. 9.1.Қондырғының сызбасы.

І-кондырылған колонна, 2-компрессор, 3-және 4-дифманометрлер, 5-судың мөлшерін реттейтін вентиль, 6-ауаның мөлшерін реттейтін вентиль, 7-диафрагмалар, 8-ротометр, 9-қысқыш.

9.3. Тәжірибені жүргізу жұмысы

І.Кептірілген қондырманың кедергісін өлшеу: 5-вентиль мен 9-қысқыш жабық тұрғанда компрессорды 2 іске қосады да, 6-вентильді ашады. 3-дифманометр бойынша қысым айырмасын орнатып, 4-дифманометрдің көрсетуін көрсеткіш кестесіне жазып қояды.

2.Суландырылатын қондырманың кедергісін өлшеу: судың жұмсалуы тұрақты болған кезде судың жұмсалуын кемінде 5 рет өзгертеді. Суды кең көлемде жұмсағанда кемінде 2 рет өзгертеді.

Кесте 9.1. Байқау хаттамасы

Р/н №	№3 дифманометрдің көрсетуі	Құрғақ қондырманың дифманометрінің көрсе Р	Сулендырылған қондырманың дифманометрінің көрсетуі №4	Судың жұмсалуы
Қысымның түсуі, мм су бағ	∆ Pкебу

9.4. Тәжірибеден алынған деректерді өңдеу

1. Сулаңдырылмайтын қондырма.

Ауаның жұмсалуы мына формуладан табылады:

м³/с (9.14)

бұл жерде: f -диафрагманың көлденең қимасының ауданы, м²

α - диафрагманың жұмсалу коэффициенті α=0,62

р_суй - жұмыс температурасындағы манометрлік сұйықтың тығыздығы, кг/м,³

р_r - жұмыс температурасымен барометрлік қысымдағы ауанның тығыздығы, кг/м³

d - диафрагманың диаметрі,d =0,009 м

h₃ - дифманометрдің көрсетуі, м

Аталған жылдамдық мына теңдеуден анықталады:

бұл жерде: F -көлденең қиманың ауданы, м² , Д = 110 мм.

Газдың ақиқат жылдамдығы (9.4) теңдеуінен анықталады

3. Үйкелу кедергісінің коэффициенті (9.5) қатынасынан анықталады, (9.7)
формуласымен табылған мәнімен салыстырылады немесе қозғалу ережесінде байланысты (9.8)-ден табылған мәнмен салыстырылады.

Қатынас графигі h₃=f(W_r). координаталарында тұрғызылады.

2. Суландырылатын қондырма.

(9.14) формуласынан ауаның жұмсалуын есептеу.

Суландыру тығыздығын табу.

Әртүрлі суландыру тығыздығында h_u = f (W_г) қатынасының графигін тұрғызу.

«М» коэффициентіне тең қатынасын табу

«М»-нің есептеу мәнің (9.І3) формуласынан тауып, оны тәжірибеден алынған мәніменсалыстыру М = 1 + в₁ · U.

9.5. Бақылау сұрақтары

1. Насадкалы колонна дегеніміз не?

2. Насадкалы колоннаның жұмыс істеген кезінде қандай режим болуы керек?

3. Кедергі коэффициенті қандай көрсеткіштерге тәуелді?

4. Осы жұмыста Лева теңдеуі қалай қолданылады?

5. Құрғақ насадканың қабатында кедергі қалай анықталады және ол неге байланысты?

6. Насадкада каналдың балама диаметрі қандай көрсеткішпен бағаланады?

7. Калоннадағы газдың жылдамдығы қалай есептелінеді?

8. Суланған калоннада насадканың қалыңдығының кедергісі неге үлкейеді?

9. Тейч теңдігі нені сипаттайды?

10. Осы жұмыста қандай байланысты анықтауға болады?