LAB - Zaawansowane techniki unieszkodliwiania odpadów
Kto, gdzie, kiedy ...
Prowadzący przedmiot: dr hab. inż. Krzysztof Pikoń
Prowadzący laboratorium: dr hab. inż. Tomasz Jaworski
Lokalizacja: Laboratorium Technik Spalania (LTS)
Plan dojazdu znajduej się TUTAJ
Czas: 1,5 godziny,
Terminy: podane są TUTAJ
Cel ćwiczenia
Ćwiczenie pozwala na zapoznanie się z właściwościami warstwy fluidalnej w aspekcie jej wykorzystania w Gospodarce Odpadami.
Celem jest określenie krytycznej prędkości fluidyzacji (minimalnej prędkości fluidyzacji) oraz prędkości maksymalnej tzw. prędkości transportu pneumatycznego na podstawie obserwacji zmian spadku ciśnienia na złożu ze zmianą prędkości przepływu powietrza.
Opis stanowiska
Schemat stanowiska do obserwacji procesu fluidyzacji przedstawia rysunek 1. Zasadniczym
elementem stanowiska jest aparat fluidyzacyjny o przekroju kołowym wraz z dnem sitowym wykonany w celu ułatwienia obserwacji zjawiska z przezroczystego materiału. Pod dno sitowe doprowadzane jest powietrze, a jego strumień można regulować za pomocą zaworu. Strumień i nadciśnienie powietrza mierzone są odpowiednio rotametrem i manometrem. Zwiększenie prędkości przepływu czynnika fluidyzującego (powietrza) przez złoże ponad krytyczną prędkość fluidyzacji powoduje przejście złoża w stan fluidalny. Opory przepływu powodują spadek ciśnienia przepływającego przez złoże powietrza, który mierzony jest za pomocą manometru typu U-rurka.
Przebieg ćwiczenia
- napełnij aparat fluidyzacyjny materiałem ziarnistym o jednorodnym składzie frakcyjnym do ustalonej przez prowadzącego wysokości,
- w celu orientacyjnego określenia krytycznej prędkości fluidyzacji stopniowo zwiększając
- natężenie przepływu powietrza obserwuj zachowanie się złoża. W momencie przejścia złoża w stan fluidalny zanotuj wskazania rotametru,
- zwiększając kolejno natężenie przepływu powietrza przez złoże o ustaloną podziałkę dokonuj odczytu wskazań manometrów. W zakresie przed i po zaobserwowanej w punkcie orientacyjnej wartości krytycznej prędkości fluidyzacji należy"zagęścić" pomiary.
- jeżeli wzrost natężenia przepływu przez złoże nie będzie powodował już zmian w wartości spadku ciśnienia na złożu, co jest cechą charakterystyczną dla stanu fluidalnego, dokonaj odczytów dla tych samych wskazań rotametru, ale przy zmniejszaniu prędkości przepływu powietrza, pamiętać należy o zanotowaniu pkt. pomiarowego w którym następuje początek ucieczki materiału ze złoża (transport pneumatyczny),
- powyższe czynności wykonaj dla różnych materiałów złoża określonych przez prowadzącego (warstwa monodyspersyjna i polidyspersyjna),
- dokonaj odczytu temperatury otoczenia i ciśnienia barometrycznego.
Opracowanie wyników
Odczyty wskazań przyrządów pomiarowych notuj w tabeli pomiarowej. Tabela powinna zawierać następujace pozycje w układzie kolumnowym:
- objętościowe natężenie przepływu powietrza odczytane z rotametru,
- nadciśnienie powietrza przed rotametrem,
- różnica wysokości słupa cieczy odczytana na U-rurce,
- poprawka dla wskazań rotametru,
- rzeczywista wartość objętościowego natężenia przepływu po uwzględnieniu poprawki,
- prędkość przepływu powietrza przez aparat (jest to tzw. prędkość na pusty aparat).
W oparciu o wyniki pomiarów sporządź wykres zależności spadku ciśnienia od prędkości przepływu czynnika fluidyzującego dla różnych wysokości złoża (Rys.II.1 Rys.II.2). Analizując uzyskany wykres wyznacz krytyczną i maksymalną (transportu pneumatycznego)prędkość fluidyzacji dla danego materiału złoża i opisz zmiany spadku ciśnienia wraz ze zmianą prędkości przepływu gazu przez aparat. Wyjaśnij dlaczego na wykresach pojawia się charakterystyczny garb i skąd bierze się różnica w wartościach spadku ciśnienia na złożu dla wzrastających i malejących prędkości przepływu powietrza. Podczas dokonywania obliczeń pamiętaj o uwzględnieniu poprawki dla wskazań rotametru korygującej różnice parametrów przepływającego gazu w momencie pomiaru i cechowania rotametru.
Przy przeliczaniu wskazań U-rurki na spadek ciśnienia przyjmij gęstość cieczy manometrycznej
ρcm = 1000 kg/m3. Prędkość przepływu gazu oblicz w oparciu o objętościowe natężenie przepływu i pole przekroju poprzecznego aparatu fluidyzacyjnego.
Literatura
[1] Koch R., Noworyta A.: Procesy mechaniczne w inżynierii chemicznej, WNT, Warszawa, 1995
[2] Radovanović M.: Fluidized Bed Combustion, Hemisphere Publishing Corporation, 1985
[3] Szarawara J.: Podstawy technologii chemicznej. Część III: Projektowanie reaktorów chemicznych imodelowanie procesów chemicznych, Skrypt Politechniki Śląskiej Nr 610, Gliwice, 1975.
[4] Razumow I.M.:Fluidyzacja i transport pneumatyczny materiałów sypkich. WNT.w-a 1975r.