KE I labor bevezető- mérések -

BevezetésLeíró technikaA technológia építőkövei:

◦műveleti egység◦„unit operation” Matematikai modellek Fizikai modellek Empirikus/tapasztalati modellek Dimenzióanalízis

TémakörökÁramlástani műveletek (hajtóerő: DP)

◦szűrés◦keverés◦fluidizáció◦töltött oszlop◦rotaméter

Hőtani műveletek (hajtóerő: DT)◦bepárlás

NyomásmérésAbszolút nyomás; túlnyomásU-csöves manométer (differenciál

~)Bourdon csöves manométer

p g hD D D 1 bar = 1 atm = 760 Hgmm=101325 Pa

Áramlás/sebesség méréseRotaméter

MérőperemSzűkítéses

áramlásmérésNyomásesés

alapján áramlás számítható

OlcsóIterációs

számítást igényel

Szűrés Hajtóerő: DPLepény

vastagodásával az ellenállás nő

Meddig érdemes szűrni?

leírás

Szűrés 1/4Darcy egyenlet

◦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)

1 lpdV BA dt lh

D

Szűrés 2/4l/B helyett:

◦a: fajlagos iszapellenállás (m/kg)◦c: egységnyi szuszpenzióból

felhalmozódó részecskék tömege (kg/m3)

Lepény ellenállása: Teljes ellenállás:

Carman féle szűrési egyenlet:

Szűrés 3/4Konstansok meghatározása =

kísérlet V [m3] t [sec]0 0

0.002 320.004 580.006 800.008 1070.01 1380.012 164.. ..

DV [m3] Dt [sec] Vátl [m3]DV =V1-V2 Dt =t1-t2 (V1-V2)/20.002 32 0.0010.002 26 0.0020.002 22 0.0030.002 27 0.0040.002 31 0.0050.002 26 0.006.. .. ...

Szűrés 4/4A konstansok ismeretében

optimális szűrési idő meghatározása◦grafikus módszerrel és/vagy◦számolással

Keverés 1/3Fluidumot megmozgató

berendezésMennyi energiára van szükség a

keveréshez?P=f(n, d, w, h, d, D, H, n, , h)Minden keverőhöz + tart-

tályhoz kiszámítható:◦P= Konst*d5*n3*

Geometriai hasonlóság+dimenzióanalízis

Keverés 2/3Geom. hasonlóság:Kísérletek: geom. hasonló

készülékek Eu-Re görbéi egymásra esnek:

Keverés 3/3Méretezés

◦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 1/4Töltött 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 2/4Egyfázisú

áramlás (Száraz töltet)

Kétfázisú áramlás

Nyomásesés töltött oszlopon 3/4Térfogatáram / nyomásesés mérése

az oszlopon térfogatáram: köbözés U-csöves manométer Dp/l –v0 diagram elkészítése –

mérés/számolás eredményeinek összevetéseSzáraz töltet

Ergun összefüggés Kast összefüggés

Nedves töltet Reichelt összefüggés

Nyomásesés töltött oszlopon 4/4

0.1 1 10100

1000

10000

Száraz töltet ellenállásaReichelt [Pa] Kast [Pa] Mért [Pa]

v 0(m/s)

Dp (Pa)

0.1 1 10100

1000

10000

Nedves töltet ellenállásaLeva [Pa/m] Mért [Pa/m]

v 0(m/s)

Dp /l(Pa/m)

FluidizációSpeciális töltött oszlop: kis méretű töltetfelhajtó erő + súrlódás = Archimedesi

súlyRészecskék szabad felülete magas

◦Szén-tüzelés◦Szárítás◦Pörkölés

Oszlop nyomásesése üzemeltetés közben =?

Üzemeltetési ktg. ~ nyomásesés

Fluidizáció

Fluidizációfajlagos

hézagtérfogat: e [m3/m3]

hézagmentes töltetmagasság◦ L0=L(1-e) [m]

Fluidizáció - leírásOszlop nyomásesése

◦ súrlódási nyomásveszt.

◦ Archimedesi súly

◦fluid állapotban a kettő megegyezikfm ismeretlen, meghatározásához

minden készülék esetében mérésre lenne szükség

Dimenzióanalízis: Rem bevezetése, diagram

Fluidizáció – dimenziómentes számok ( )3

22Re

2p p f f

m m

d gf

h

0Re p fm

d v h

0e

2Rem mf

Re Re

Fluidizáció – mérési feladat

SKR

v0

Dh Dh

Dp

L

e

Fluidizáció - diagram

FluidizációA mérés módosult: relatív

hézagtérfogatot nem kell „kísérleti úton” meghatározni

BepárlásElegyből (híg oldat) az oldószer

eltávolítása◦hőközlés segítségével

Termékek: pára + besűrített oldatEmellett: fűtőgőz fűtőgőz

kondenzátuma◦!! A fűtőgőz hőmérséklete nem

változik, miközben lekondenzál(115°C gőz 115°C folyadék)

Bepárlás

Hőmérleg:

BepárlásMérés:

◦A bepárló készülék elindítása◦Állandósult állapot kivárása◦Mérési adatok rögzítése az

állandósult állapotban◦Otthon kiértékelés: Bepárló hőkapacitásának és

hőmérlegének meghatározása

Rotaméter kalibrációjaA rotaméter úszója a mérőcsőben

„ülepedik”.Az ülepedés leírása lehetővé teszi

ülepedési diagramok készítésétAdott ülepedési diagram segítségével

adott mérési körülmények eredményei átszámíthatók más mérési körülményekre.

Pl. rotaméter kalibrálása vízzel, majd átszámítás sav-áramlás mértékének meghatározására.

FeladatA 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!