WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |
Министерство образования и науки Российской федерации Тамбовский государственный технический университет З.А. Михалева, А.А. Баранов, В.А. Негров ЭНЕРГО- И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Лабораторный практикум для студентов специальности 330200 Тамбов • Издательство ТГТУ • 2004 УДК 66(076) ББК Л10-420.7я73-5 Э 65 Рецензент доцент кафедры ТОиПТ Е.В. Хабарова Михалева З.А., Баранов А.А., Негров В.А.

Э Энерго- и ресурсосберегающие технологии и обору65 дование защиты окружающей среды: Лабораторный практикум. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2004.

84 с.

Лабораторный практикум содержит методические указания по проведению лабораторных работ и изучению методов и оборудования по защите атмосферы, гидросферы и переработке твердых отходов.

Предназначен для студентов 3, 4, 5 курсов специальности 330200.

УДК 66(076) ББК Л10-420.7я73-5 ISBN 5-8265-0880-3 © Тамбовский государственный технический университет (ТГТУ), 2004 © Михалева З.А., Баранов А.А., Негров В.А., 2004 З.А. Михалева, А.А. Баранов, В.А. Негров ЭНЕРГО- И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ • Издательство ТГТУ • Учебное издание ЭНЕРГО- И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Лабораторный практикум МИХАЛЕВА Зоя Алексеевна, БАРАНОВ Андрей Алексеевич, НЕГРОВ Владимир Леонидович Редактор Е.С. Мордасова Компьютерное макетирование И.В. Евсеевой Подписано к печати 25.11.2004 Гарнитура Тimes New Roman. Формат 60 84/16. Бумага офсетная Печать офсетная. Объем: 4,88 усл. печ. л.; 4,62 уч.-изд. л.

Тираж 100 экз. С. 827М Издательско-полиграфический центр ТГТУ 392000, Тамбов, Советская, 106, к. 14 Тема 1 МЕТОДЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ЗАЩИТЫ АТМОСФЕРЫ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТЕЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПЫЛЕЙ Цель работы: изучить методики экспериментального определения плотностей порошкообразных и пылеобразных веществ.

Оборудование и материалы: мерный цилиндр, аналитические весы, навеска пыли, пикнометр, вакуум-насос, термометр.

Методические указания Одной из важнейших характеристик пыли, без которых нельзя рассчитать газоочистной аппарат, является плотность. Она нужна для определения скорости витания частиц, емкости бункеров пылеуловителей и т.д. Плотность пыли – это масса единицы ее объема. Различают истинную и насыпную плотность пыли. Истинная плотность – это плотность твердого материала пыли. Насыпная плотность – масса пыли в единице объема, ею заполненном. Некоторые параметры промышленных пылей представлены в табл. 1.1.

1.1 Плотности некоторых веществ Материал Истинная плотность, Насыпная плотность, кг/м3 кг/мГрафитная 1900…2300 пыль Асбестовая 2100…2800 пыль Доменная 3100…2800 пыль Плотность твердого тела легко определяется взвешиванием единицы его объема. Если точный объем тела определить затруднительно, его плотность определяют гидравлическим взвешиванием. Тело, плотность которого необходимо определить, подвешивают на тонкой нити к одной из чашек точных весов. И определяют его массу M1 в воздухе и при полном погружении в емкость с водой M2. Разность масс M1 – M2 равняется массе M1 - M вытесненной воды M1 - M = Vтв. Откуда объем твердого тела Vт =, где в – плотность воды.

в M1 M1 в Тогда плотность тела т = =.

Vт M1 - M Определение истинной плотности пыли связано с некоторыми трудностями, основной из которых является учет промежутков между частицами пыли, а также пористость самих частиц. Истинную плотность порошкообразных материалов обычно определяют с помощью пикнометра. Метод заключается в определении объема жидкости, вытесненной порошком, масса которого известна. Частное от деления массы материала на вытесненный им объем есть истинная плотность. Жидкость, используемая для определения истинной плотности и, не должна взаимодействовать с пылью. Если такой жидкости нет, то можно применить метод, основанный на законе Бойля-Мариотта, согласно которому при T = const p1V1 = p2V2. Если в герметичный сосуд при постоянной температуре поместить определенное количество пыли, то давление в нем увеличится. По изменению давления можно определить объем пыли и, зная ее массу, рассчитать истинную плотность. Расчетную схему в данном случае можно представить следующим образом:

Добавили пыль Определили pp1V1 m V2 = Vп = V1 -V2 и = p2 Vп На рис. 1.1 представлены схемы экспериментальных установок по определению насыпной и истинной плотности.

1 а) б) Рис. 1.1 Схемы экспериментальных установок:

а – насыпная плотность: 1 – мерный цилиндр; 2 – основание;

3 – бункер; 4 – задвижка;

б – истинная плотность: 1 – пикнометр; 2 – зажим; 3 – шланги; 4 – вакуумметр;

5 – вакуумный насос; 6 – калибровочная метка Порядок определения насыпной плотности 1 На весах определяют массу мерного цилиндра (M1).

2 Заполняют бункер пылью.

3 Открыв задвижку, заполняют цилиндр пылью.

4 Пыль выше верхней крышки цилиндра удаляют картонкой.

5 Взвешиванием определяют массу цилиндра с пылью (M2).

M - M6 Рассчитывают насыпную плотность н =, где V – объем мерного цилиндра.

V 7 Эксперимент повторяют 6 раз для разных проб пыли.

8 Рассчитывают среднюю насыпную плотность.

Порядок определения истинной плотности 1 Подготавливают пикнометрическую жидкость (вода, выдержанная в термостатированном помещении (табл. 1.2).

2 Взвешивают пикнометр (M1).

3 Засыпав в пикнометр пыль, определяют его массу с пылью (M2).

4 В пикнометр с пылью наливают пикнометрическую жидкость, так чтобы пыль была полностью покрыта жидкостью, и взбалтывают содержимое пикнометра до полного смачивания пыли жидкостью.



5 Пикнометр соединяют с вакуум-насосом и включают его, добиваясь легкого "кипения" жидкости, при котором удаляются пузырьки воздуха. Процесс ведут до прекращения "кипения".

6 Отключают пикнометр и доливают пикнометрическую жидкость до калибровочной метки. Определяют массу пикнометра с пылью и жидкостью (M3).

7 Удаляют из пикнометра жидкость и пыль, промывают сосуд.

8 Заливают в пикнометр жидкость до калибровочной метки и взвешивают (M4).

9 Рассчитывают уточненный объем пикнометра Vпик = (M - M1) / ж, где ж – плотность пикнометрической жидкости при температуре в условиях эксперимента.

10 Рассчитывают массу пыли в пикнометре Mп = M - M1.

11 Определяют массу пикнометрической жидкости M = M3 - M.

ж 12 Определяют объем, занимаемый жидкостью Vж = M / ж.

ж 13 Рассчитывают объем пыли, помещенной в пикнометр Vп = Vпик -Vж.

14 Определяют истинную плотность и = Mп /Vп.

Контрольные вопросы 1 Какие различают виды плотностей пыли 2 Как определяется истинная плотность пылей пикнометрическим методом 3 Как определяется насыпная плотность пылеобразных материалов 4 Описание экспериментальных установок.

5 Последовательность обработки результатов при определении истинной и насыпной плотности пыли.

6 Назначение вакуумирования и термостатирования при определении истинной плотности пыли.

7 Суть метода определения истинной плотности на основе закона Бойля-Мариотта.

8 Методика определения плотности твердых тел сложной формы.

1.2 Плотность воды в зависимости от температуры t, °C, г/см3 t, °C, г/см3 t, °C, г/см3 t, °C, г/см0 0,99987 9 0,99981 18 0,27 0,1 0,99993 10 0,99973 19 0,28 0,2 0,99997 11 0,99963 20 0,29 0,3 0,99999 12 0,99952 21 0,30 0,4 1,00000 13 0,99940 22 0,31 0,5 0,99999 14 0,99927 23 0,32 0,6 0,99997 15 0,99913 24 0,33 0,7 0,99993 16 0,99897 25 0,34 0,8 0,99988 17 0,99880 26 0,Лабораторная работа № Изучение конструкций пневмометрических трубок, регистрирующих пневмометрических приборов и методов определения с их помощью параметров пылегазовых потоков Цель работы: изучить конструкции и принцип действия скоростных трубок и трубки Вентури; овладеть навыками измерения перепадов давления с помощью приборов с видимым уровнем; закрепить теоретические знания основных законов аэродинамики.

Оборудование и материалы: пневмометрические трубки статического, полного и динамического давлений; двухтрубный U-образный прибор, микроманометр многопредельный с наклонной трубкой ММН-240.

Методические указания Для контроля пылеулавливающего и другого газоочистного оборудования необходимо знать скорость движения и расход газа, перепады давления и коэффициенты сопротивления в элементах оборудования. Наибольшее распространение для измерения параметров газовых потоков получили пневмометрические приборы, принцип действия которых основан на уравнении Бернулли.

w p Рис. 1.2 Картина обтекания тела потоком газа При набегании потока на неподвижное тело в некоторой его точке происходит разветвление потока (рис. 1.2). Данная точка называется точкой торможения или критической точкой. Скорость в критической точке равна нулю.

Давление в точке торможения можно определить из уравнения Бернулли:

2 w0 w p0 + = p +, 2 где p0, w0 – давление и скорость потока в точке торможения, p, w – давление и скорость потока на значительном расстоянии от точки торможения, – плотность потока. Так как скорость в точке торможения w0 = 0, то давление в точке торможения w p0 = p +.

Давление в точке торможения потока равно сумме статического и динамического давлений в потоке. Эту сумму называют полным давлением. Для расчетов обычно используют не абсолютное значение давления в точке, а разность между давлением в точке и статическим давлением в потоке, которое является динамическим давлением:

w p = p0 - p =.

С помощью пневмометрических приборов непосредственно определяют давление, а скорость рассчитывают из уравнения Бернулли. Для определения скорости используются пневмометрические трубки, которые разделяют на трубки полного, статического и динамического давления (рис. 1.3).

Рис. 1.3 Конструкции пневмометрических трубок Трубка полного давления воспринимает давление в точке торможения, которой является носок трубки, направленный в режиме измерений навстречу потоку.

Трубка статического давления не восприимчива к динамической составляющей давления в потоке, так как скорость потока на поверхности тела, в которой расположены приемные отверстия, равна нулю.

Скоростная трубка Пито-Прандтля имеет два приемных отверстия. Отверстие на носке трубки воспринимает полное давление в потоке, а отверстие, расположенное на образующей цилиндра трубки – статическое. Их разница, замеренная регистрирующим прибором, дает динамическую составляющую давления, по которой легко рассчитать скорость потока в "точке" измерения.

Наряду со скоростными трубками для измерения скорости потока применяют трубку Вентури (рис.

1.4).

w w p p Рис. 1.4 Трубка Вентури для измерения скорости газового потока Отношение w/w можно выразить через отношение площадей во входном и сжатом сечении трубки Вентури из уравнения расхода w F wF = wF, =.

w F Следовательно w F p = p - p = -1.

2 F Так как p = p - p = ж gH, где H – высота столба жидкости с плотностью ж в регистрирующем приборе, то для скорости в набегающем потоке получается следующее выражение:





2ж gH w =, F - F или с учетом поправочного коэффициента трубки Вентури 2ж gH K w =.

F - F Для регистрации давлений газа, воспринимаемых скоростными трубками, используются различные устройства. Наиболее простыми являются U-образные приборы. На рис. 1.5 представлены схемы замеров полного (рис. 1.5, а) и динамического давления (рис. 1.5, б) с помощью U-образной трубки.

p = gH = g(h1 + h2) Трубка полного давления Трубка статического давления а) б) Рис. 1.5 Схемы замера полного и динамического давлений Вместо способа, указанного на рис. 1.5, б с двумя трубками, можно использовать схему, когда в магистраль вводится скоростная трубка Пито-Прандтля, воспринимающая и полное и статическое давление. Зная полное давление в данной точке и статическое (рис. 1.5, б) можно вычислить динамическое давление и скорость в точке замера.

cw2 2ж gH = p = p - p = ж gH; w =.

2 c Практически нельзя совместить в одной точке приемники и полного и статического давлений (будь то скоростная трубка или схема замера как на рис. 1.5, б), поэтому в формулу вводится поправочный коэффициент, который для хороших трубок всего на 1…2 % отличается от единицы:

2ж gH w = k.

c Универсальным пневмометрическим прибором для измерения давлений в широком диапазоне и особенно при малых давлениях является многопредельный микроманометр с наклонной трубкой (рис.

1.6).

На плите микроманометра укреплен резервуар, герметически закрытый крышкой. На крышке расположен трехходовой кран, отверстие с пробкой для заливки и регулятор нулевого положения мениска спирта в измерительной трубке, соединенной с резервуаром. Измерительная трубка снабжена защитным кожухом и соединена верхним концом с помощью соединительного шланга с трехходовым краном.

Рис. 1.6 Микроманометр типа ММН-Для установки измерительной трубки на требуемый угол к плите прикреплена дуга с пятью отверстиями, соответствующими определенным значениям постоянной прибора K. Для установки микроманометра в горизонтальное положение при замерах на плите установлено два уровня с цилиндрическими ампулами. Прибор приводится в горизонтальное положение двумя регулировочными ножками.

Трехходовой кран имеет три штуцера. Один используется для постоянного соединения крана с измерительной трубкой. При измерении избыточного давления резиновая трубка, идущая от места замера, надевается на штуцер со знаком "+", а при измерении вакуумметрического давления на штуцер со знаh h H H h h ком "–". При измерении разности давлений регистратор большего соединяется со штуцером "+", а меньшего со штуцером "–".

Принцип действия прибора основан на том, что измеряемое давление газа (или разность давлений) уравновешивается давлением столба рабочей жидкости, который образуется в наклонной трубке (к трубке подводится меньшее давление). При этом условии уровень спирта в измерительной трубке будет повышаться, а в резервуаре – понижаться.

Основные составные части многопредельного микроманометра показаны на рис. 1.7. Цилиндрический резервуар 2 прибора неподвижно установлен на плите 1. На крышке 3 резервуара имеется трехходовой кран 4 для присоединения прибора к пневмометрической трубке. При замере отвод трубки, воспринимающий полное давление, подсоединяется к патрубку манометра со знаком плюс, а отвод трубки, воспринимающий статическое давление, к патрубку со знаком минус. Приведя указатель крана манометра в нулевое положение, устанавливают нулевой уровень жидкости в измерительной трубке микроманометра. Для этой цели служит регулятор 6 на крышке резервуара. Через отверстие 5 в резервуар микроманометра заливают рабочую жидкость – этиловый спирт.

4 3 7 7 Рис. 1.7 Схема и основные узлы микроманометра типа ММН Стеклянная измерительная трубка 7 со шкалой от 0 до 250 мм, полузакрытая металлическим чехлом 8 от повреждений, соединена с резервуаром. Она может устанавливаться под различными углами наклона к горизонтальной плоскости с помощью фиксатора 9 на стойке 10 с пятью отверстиями. Цифры у отверстий стойки представляют собой синус угла наклона измерительной трубки прибора и определяют численно соответствующие значения поправочного коэффициента микроманометра. Микроманометр типа ММН установлен на трех ножках, одна из которых фиксированной высоты, а две другие винтовые.

На плите прибора размещены также два уровнемера.

Истинное значение измеряемого давления или перепада давления определяется зависимостью p = 9,81HK, где H – видимая длина столба спирта в измерительной трубке; K – постоянная прибора, значения которой указаны на дуге с отверстиями.

Порядок выполнения работы 1 Изучить конструкцию скоростной трубки Пито-Прандтля.

2 Определить по каким отводам передается полное и статическое давление на регистрирующий прибор.

3 Изучить конструкцию многопредельного микроманометра ММН-240.

4 С помощью регулировочных ножек выставить микроманометр в горизонтальное положение, контролируя действия по двум уровням.

5 Установить наклонную трубку в положение, отвечающее коэффициенту K = 0,8.

6 Выставить нулевое положение уровня жидкости в наклонной трубке с помощью регулятора на крышке микроманометра.

7 Подготовить прибор к измерениям, подключив резиновыми шлангами скоростную трубку к патрубкам микроманометра.

Контрольные вопросы 1 Уравнение Бернулли. Теоретические основы пневмометрических измерений параметров пылегазовых потоков.

2 Давление в потоке. Полное, статическое и динамическое давление.

3 Конструкции пневмометрических трубок для измерения полного, статического и динамического давлений.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.