Файл: Лабораторная работа 20 Изучение процесса массоотдачи при растворении твердого вещества в аппарате с механическим перемешиванием.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.11.2023
Просмотров: 149
Скачиваний: 5
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МинистерствообразованияРоссийскойФедерацииКазанскийгосударственныйтехнологическийуниверситетКафедра ПАХТЛабораторная работа № 20Изучение процесса массоотдачи при растворении твердого вещества в аппарате с механическим перемешиванием.Выполнил:Студент группы 513142Пак Е. Р.Проверила:Нургалиева А. А.Казань 2006г.Изучение процесса массоотдачи при растворении твердого вещества в аппарате с механическим перемешиванием.Цель работы: экспериментальное определение коэффициентов мссоотдачи и обобщение их зависимости от интенсивности перемешивания в виде критериального уравнения.Описание установки.Лабораторная установка состоит из бочка с перегородками и лопастной мешалкой. Бачок выполнен из органического стекла. Размеры лопастей и перегородок, расположение мешалки в сосуде определены исходя из принятых соотношений размеров для нормализованных аппаратов и составляют:DБ = 240 мм – диаметр бочка; dм = 0,66 ∙ DБ =160 мм – диаметр окружности, ометаемой лопастной мешалкой; в=0,1∙DБ = 24 мм – ширина лопасти мешалки; h= = 0.3 ∙DБ= 70 мм – глубина погружения мешалки; НБ = 0,8 ∙DБ= 192 мм – высота бочка; число лопастей – 2. частота вращения мешалки регулируется изменением напряжения, подводимого к коллекторному электродвигателю, и высвечивается на табло. Температура воды замеряется термометром. Таблетка закрепляется на иголках таблеткодержателя, поэтому она растворяется по всей поверхности равномерно.Контрольно-измерительные приборы: аналитические весы с набором разновесов; микрометр; термометр с ценой деления 0,1 0С; секундомер.Порядок выполнения работыДля выполнения необходимо иметь 4 подготовленных таблеток, примерно одинаковых размеров.
Таблица результатов измерения таблица №1
Обработка опытных данных
А). вычисление поверхности таблетки1. F =3.14 0.01148(0.01258 + 0.5 0.01148) = 0.00066 м22. F =3.14 0.0129(0.00859 + 0.5 0.0129) = 0.00061 м23. F =3.14 0.0124(0.00953 + 0.5 0.0124) = 0.00061 м24. F =3.14 0.01395(0.00922 + 0.5 0.01395) = 0.00071 м2Б) коэффициент массоотдачи1. ж = (0,0026 – 0,00294)/ 0,00066 341 60 = 0,000027 м/с2. ж = (0,00159 – 0,00117)/ 0,00061 341 60 = 0,000034 м/с3. ж = (0,0019 – 0,00135)/ 0,00061 341 60 = 0,000044 м/с4. ж = (0,00277 – 0,002)/ 0,00071 341 60 = 0,000053 м/сВ) Критерий Рейнольдса Reм = ρdм2n/μ1. Reм = 1000 ∙0.162∙0.58/1310 ∙10 -6= 113342. Reм = 1000 ∙0.162∙1.38/1310 ∙10 -6= 269683. Reм = 1000 ∙0.162∙1.68/1310 ∙10 -6= 328304. Reм = 1000 ∙0.162∙2.05/1310 ∙10 -6= 40061Г) диффузионный критерий Нуссельта:Nu’ж = βж ∙dм / D1. Nu’ж =0,000027∙0,16 / 1.583∙10 -9 = 27292. Nu’ж =0,000034∙0,16 /1.583∙10 -9 = 34363. Nu’ж = 0,000044∙0,16 /1.583∙10 -9 = 44474. Nu’ж = 0,000053∙0,16 /1.583∙10 -9 = 5357Д) определение коэффициентов В* и mГрафический метод
Из графика получим, что lgB*= 1,1, В* =12,6m = 0,57Аналитический методсоставляем уравнениеlgNu’
ж1 + lgNu’ж2 = 2lgB* + m( lgReм1+ lgReм2)lgNu’ж3 + lgNu’ж4 = 2lgB* + m( lgReм3+ lgReм4)3,44 + 3,54 = 2 lgB* + m (4.05 + 4.43)3,65 + 3,73 = 2l gB* + m(4.52 + 4.6)6.98 = 2 lgB* + 8.48 m 7.38 = 2 lgB* + 9.12mm=0.6lgB*= 1В* =10Для аналитического методаlgNu’ж = lgB* + milgReMi1.lgNu’ж1 = 1 + 0,6 ∙4.05 = 3,43 Nu’ж = 26922.lgNu’ж2 = 1 + 0,6 ∙4.43 = 3,66 Nu’ж = 45713.lgNu’ж3 = 1 + 0,6 ∙4.52 = 3,71 Nu’ж = 51294.lgNu’ж4 = 1 + 0,6 ∙4.60 = 3,76 Nu’ж = 5754Для графического методаlgNu’ж = lgB* + milgReMi1.lgNu’ж1 = 1,1 + 0,57 ∙4.05 = 3,41 Nu’ж = 25702.lgNu’ж2 = 1,1 + 0,57 ∙4.43 = 3,63 Nu’ж = 42663.lgNu’ж3 = 1,1 + 0,57 ∙4.52 = 3,68 Nu’ж = 47864.lgNu’ж4 = 1,1 + 0,57 ∙4.60 = 3,72 Nu’ж = 5248Вывод: провели опыт и экспериментально определили коэффициент массотдачи. Разными способами определили критерий Нуссельта.
-
Наполнить бачок до уровня НБ = DБ. -
Взвесить таблетки на аналитических весах с точность до 0,01 г и пронумеровать их. -
Обмерить таблетки и записать их размеры с точностью ±0,01 мм -
Включить электродвигатель, установить требуемое число оборотов мешалки. Опыты проводить при числах оборотов мешалки в пределах 60 – 135 об/мин. Скорость мешалки определяется с помощью электронного тахометра 8 или визуально. -
Закрепить таблетку в таблеткодержателе, опустить ее в бачок с одновременным включением датчика контроля времени и выдержать там 60 секунд. По истечении контрольного отрезка времени, когда свет сигнальной лампы датчика перейдет в режим мигания, вынуть таблетку и осторожно вытереть фильтровальной бумагой. -
Записать номер таблетки и положить в сушильный шкаф на 20 – 30 минут. -
Выполнить эти же операции с остальными таблетками при других частотах вращения мешалки, выдерживая таблетки в сосуде в течение установленного времени. -
Таблетки после высушивания взвесить и записать их массу. -
Результаты измерений записать в таблицу №1
Таблица результатов измерения таблица №1
| № таблеток | М0, кг | М, кг | DT, м | НТ,, м | t, c | n, об/мин | Т, 0С | Снас, кг/м3 | D, м2/с | Примечание |
| 1 | 0,0026 | 0,0024 | 0,01148 | 0,01258 | 60 | 35 | 22 | 341 | 1,594 10-9 | |
| 2 | 0,00159 | 0,00117 | 0,0129 | 0,00859 | 60 | 83 | | |||
| 3 | 0,0019 | 0,00135 | 0,00124 | 0,00953 | 60 | 101 | | |||
| 4 | 0,00277 | 0,002 | 0,01395 | 0,00922 | 60 | 123 | |
Таблица расчетных величин
| № таблеток | n, c-1 | F, м2 | , м/с | Nu’жоп | Reм | lg Nu’жоп | lg Reм | B*граф | В*ан | mграф | mан | Nu’жрасграф | Nu’жрасан |
| 1 | 0,58 | 0.00066 | 0,000053 | 2729 | 11334 | 3.44 | 4.05 | 12,6 | 10 | 0.57 | 0.6 | 2570 | 2692 |
| 2 | 1,38 | 0.00061 | 0,000044 | 3436 | 26968 | 3.54 | 4.43 | 4266 | 4571 | ||||
| 3 | 1,68 | 0.00061 | 0,000034 | 4447 | 32830 | 3.65 | 4.52 | 4786 | 5129 | ||||
| 4 | 2,05 | 0.00071 | 0,000053 | 5357 | 40061 | 3.73 | 4.60 | 5248 | 5754 |
А). вычисление поверхности таблетки1. F =3.14 0.01148(0.01258 + 0.5 0.01148) = 0.00066 м22. F =3.14 0.0129(0.00859 + 0.5 0.0129) = 0.00061 м23. F =3.14 0.0124(0.00953 + 0.5 0.0124) = 0.00061 м24. F =3.14 0.01395(0.00922 + 0.5 0.01395) = 0.00071 м2Б) коэффициент массоотдачи1. ж = (0,0026 – 0,00294)/ 0,00066 341 60 = 0,000027 м/с2. ж = (0,00159 – 0,00117)/ 0,00061 341 60 = 0,000034 м/с3. ж = (0,0019 – 0,00135)/ 0,00061 341 60 = 0,000044 м/с4. ж = (0,00277 – 0,002)/ 0,00071 341 60 = 0,000053 м/сВ) Критерий Рейнольдса Reм = ρdм2n/μ1. Reм = 1000 ∙0.162∙0.58/1310 ∙10 -6= 113342. Reм = 1000 ∙0.162∙1.38/1310 ∙10 -6= 269683. Reм = 1000 ∙0.162∙1.68/1310 ∙10 -6= 328304. Reм = 1000 ∙0.162∙2.05/1310 ∙10 -6= 40061Г) диффузионный критерий Нуссельта:Nu’ж = βж ∙dм / D1. Nu’ж =0,000027∙0,16 / 1.583∙10 -9 = 27292. Nu’ж =0,000034∙0,16 /1.583∙10 -9 = 34363. Nu’ж = 0,000044∙0,16 /1.583∙10 -9 = 44474. Nu’ж = 0,000053∙0,16 /1.583∙10 -9 = 5357Д) определение коэффициентов В* и mГрафический метод
| № таблеток | lg Nu’жi | lg Reмi |
| 1 | 3.44 | 4.05 |
| 2 | 3.54 | 4.43 |
| 3 | 3.65 | 4.52 |
| 4 | 3.73 | 4.60 |
ж1 + lgNu’ж2 = 2lgB* + m( lgReм1+ lgReм2)lgNu’ж3 + lgNu’ж4 = 2lgB* + m( lgReм3+ lgReм4)3,44 + 3,54 = 2 lgB* + m (4.05 + 4.43)3,65 + 3,73 = 2l gB* + m(4.52 + 4.6)6.98 = 2 lgB* + 8.48 m 7.38 = 2 lgB* + 9.12mm=0.6lgB*= 1В* =10Для аналитического методаlgNu’ж = lgB* + milgReMi1.lgNu’ж1 = 1 + 0,6 ∙4.05 = 3,43 Nu’ж = 26922.lgNu’ж2 = 1 + 0,6 ∙4.43 = 3,66 Nu’ж = 45713.lgNu’ж3 = 1 + 0,6 ∙4.52 = 3,71 Nu’ж = 51294.lgNu’ж4 = 1 + 0,6 ∙4.60 = 3,76 Nu’ж = 5754Для графического методаlgNu’ж = lgB* + milgReMi1.lgNu’ж1 = 1,1 + 0,57 ∙4.05 = 3,41 Nu’ж = 25702.lgNu’ж2 = 1,1 + 0,57 ∙4.43 = 3,63 Nu’ж = 42663.lgNu’ж3 = 1,1 + 0,57 ∙4.52 = 3,68 Nu’ж = 47864.lgNu’ж4 = 1,1 + 0,57 ∙4.60 = 3,72 Nu’ж = 5248Вывод: провели опыт и экспериментально определили коэффициент массотдачи. Разными способами определили критерий Нуссельта.