Transcript Texto

KE I labor bevezető
- mérések -
Bevezetés
Leíró technika
 A technológia építőkövei:

◦ műveleti egység
◦ „unit operation”




Matematikai modellek
Fizikai modellek
Empirikus/tapasztalati modellek
Dimenzióanalízis
Témakörök

Áramlástani műveletek (hajtóerő: DP)
◦
◦
◦
◦
◦

szűrés
keverés
fluidizáció
töltött oszlop
rotaméter
Hőtani műveletek (hajtóerő: DT)
◦ bepárlás
Nyomásmérés
Abszolút nyomás; túlnyomás
 U-csöves manométer (differenciál ~)
 Bourdon csöves manométer

Dp  D  g  Dh
1 bar = 1 atm = 760 Hgmm=101325 Pa
Áramlás/sebesség mérése

Rotaméter
Mérőperem
Szűkítéses
áramlásmérés
 Nyomásesés alapján
áramlás számítható
 Olcsó
 Iterációs számítást
igényel

Szűrés




Hajtóerő: DP
Lepény vastagodásával
az ellenállás nő
Meddig érdemes
szűrni?
 leírás
Szűrés 1/4

Darcy egyenlet
◦
◦
◦
◦
◦
◦
◦
1 dV
 B
D pl
A dt
h l
A: szűrőfelület (m2)
V: szűrlet térfogat (m3)
t: idő (s)
B: szűrőréteg permeabilitási együtthatója (m2)
h: szűrlet dinamikai viszkozitása (Pa s)
l: iszapréteg vastagsága (m)
DPl: iszaprétegen kialakuló nyomásesés (Pa)
Szűrés 2/4

l/B helyett:
◦ a: fajlagos iszapellenállás (m/kg)
◦ c: egységnyi szuszpenzióból felhalmozódó
részecskék tömege (kg/m3)
Lepény ellenállása:
 Teljes ellenállás:


Carman féle szűrési egyenlet:
Szűrés 3/4

Konstansok meghatározása = kísérlet
V [m3]
0
0.002
0.004
0.006
0.008
0.01
0.012
..
t [sec]
0
32
58
80
107
138
164
..
DV [m3] Dt [sec]
DV =V1-V2 Dt =t1-t2
0.002
32
0.002
26
0.002
22
0.002
27
0.002
31
0.002
26
..
..
Vátl [m3]
(V1-V2)/2
0.001
0.002
0.003
0.004
0.005
0.006
...
Szűrés 4/4

A konstansok ismeretében optimális
szűrési idő meghatározása
◦ grafikus módszerrel és/vagy
◦ számolással
Keverés 1/3
Fluidumot megmozgató berendezés
 Mennyi energiára van szükség a
keveréshez?
 P=f(n, d, w, h, d, D, H, n, , h)
 Minden keverőhöz + tarttályhoz kiszámítható:

◦ P= Konst*d5*n3*

Geometriai hasonlóság+
dimenzióanalízis
Keverés 2/3
Geom. hasonlóság:
 Kísérletek: geom. hasonló készülékek EuRe görbéi egymásra esnek:

Keverés 3/3

Méretezés
◦ d1=2,5 cm, n=0,25 1/s (lamináris) keverőnél
kimérték
◦ P1=10 W
◦ Ipari készülék, geom. hasonló, d2=25 cm
 lamin: P=Konst*d3*n2*h
 Ipari teljesítményfelvétel:
P2=P1*(d2/d1)3=10W*8000=1000 W
Nyomásesés töltött oszlopon 1/4
Töltött oszlop = töltet + oszlop
(függőlegesen)
 Cél: fázisérintkeztetés (g/s; f/s; g/f; f/f)







gázmosás
szennyvíztisztítás
égetési technika (fluid ágyas hulladékégető)
heterogén katalízis reaktor
töltött oszlopú rektifikálás
Kérdés: oszlop nyomásesése ~
üzemeltetési költségek
Nyomásesés töltött oszlopon 2/4

Egyfázisú áramlás
(Száraz töltet)

Kétfázisú áramlás
Nyomásesés töltött oszlopon 3/4

Térfogatáram / nyomásesés mérése az
oszlopon
 térfogatáram: köbözés
 U-csöves manométer
 Dp/l –v0 diagram elkészítése – mérés/számolás
eredményeinek összevetése

Száraz töltet
 Ergun összefüggés
 Kast összefüggés

Nedves töltet
 Reichelt összefüggés
Nyomásesés töltött oszlopon 4/4
Száraz töltet ellenállása
Reichelt [Pa]
Kast [Pa]
Mért [Pa]
Dp (Pa)
10000
Nedves töltet ellenállása
Dp /l(Pa/m)
1000
Leva [Pa/m]
Mért [Pa/m]
10000
100
0.1
1000
1
10
v 0(m/s)
100
0.1
1
v 0(m/s)
10
Fluidizáció



Speciális töltött oszlop: kis méretű töltet
felhajtó erő + súrlódás = Archimedesi súly
Részecskék szabad felülete magas
◦ Szén-tüzelés
◦ Szárítás
◦ Pörkölés


Oszlop nyomásesése üzemeltetés közben =?
Üzemeltetési ktg. ~ nyomásesés
Fluidizáció
Fluidizáció

fajlagos hézagtérfogat: e
[m3/m3]

hézagmentes
töltetmagasság
◦ L0=L(1-e) [m]
Fluidizáció - leírás

Oszlop nyomásesése
◦
súrlódási nyomásveszt.
◦
Archimedesi súly
◦ fluid állapotban a kettő megegyezik
 fm

ismeretlen, meghatározásához minden
készülék esetében mérésre lenne szükség
Dimenzióanalízis: Rem bevezetése, diagram
Fluidizáció – dimenziómentes
számok


d p v0  f
Rem 
h
dp p   f  f g
3
fm Rem 
2
2h
2
e0
2
fm Rem
Re

Re

Fluidizáció – mérési feladat
L
e
Dh
SKR
v0
Dh
Dp
Fluidizáció - diagram
Fluidizáció

A mérés módosult: relatív hézagtérfogatot
nem kell „kísérleti úton” meghatározni
Bepárlás

Elegyből (híg oldat) az oldószer
eltávolítása
◦ hőközlés segítségével
Termékek: pára + besűrített oldat
 Emellett: fűtőgőz  fűtőgőz
kondenzátuma

◦ !! A fűtőgőz hőmérséklete nem változik,
miközben lekondenzál
(115°C gőz  115°C folyadék)
Bepárlás
Hőmérleg:
 𝑆0 𝑖0 + 𝐺𝑖"𝐺 = 𝑆1 𝑖1 + 𝑉𝑖"𝑉 + 𝐺𝑖′𝐺𝐾

Bepárlás

Mérés:
◦ A bepárló készülék elindítása
◦ Állandósult állapot kivárása
◦ Mérési adatok rögzítése az állandósult
állapotban
◦ Otthon kiértékelés:
 Bepárló hőkapacitásának és hőmérlegének
meghatározása
Rotaméter kalibrációja
A rotaméter úszója a mérőcsőben
„ülepedik”.
 Az ülepedés leírása lehetővé teszi ülepedési
diagramok készítését
 Adott ülepedési diagram segítségével adott
mérési körülmények eredményei
átszámíthatók más mérési körülményekre.
 Pl. rotaméter kalibrálása vízzel, majd
átszámítás sav-áramlás mértékének
meghatározására.

Feladat
A rotaméteren átáramló fluidum
térfogatárama és az úszó állása közötti
kapcsolat kísérleti meghatározása.
 Adatokból falhatást is figyelembe vevő, a
rotaméterre és az adott úszóra jellemző
ülepedési diagramelkészítése.


Mérőberendezés sematikus ábrája:
következő dia.
Köszönöm a figyelmet!