ЛР1

1. Лабораторная работа №1. Гидравлическое сопротивление неподвижного слоя зернистого материала.

Курс: процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии
Раздел: гидромеханические процессы
Автор материала: ассистент кафедры оборудования нефтегазопереработки Черченко В. В.

2. Зернистые материалы в нефтегазопереработке

• В нефтегазопереработке часто встречаются
технологические процессы, где поток сырья контактирует со
слоем зернистого (сыпучего) материала, состоящего из
множества отдельных частиц.
• Зернистый материал при этом является неотъемлемой
частью процесса и выполняет определенную роль в нем.
• Гидромеханическое взаимодействие между потоком и
материалом может происходить совершенно по-разному в
зависимости от назначения процесса и конкретных условий
его проведения.
2

3. Состояния слоя зернистого материала

ЛР1: неподвижный слой
ЛР2: псевдоожиженный слой
ЛР3: пневмотранспорт
3

4. Что такое «гидравлическое сопротивление»?

Вода, p1=200 кПа
Водопровод
Вода, p2=100 кПа
4

5. Откуда берется гидравлическое сопротивление и от чего оно зависит?

• Гидравлическое сопротивление появляется из-за сил трения внутри
потока и между ним и его окружением (например, стенками трубопровода);
• Величина гидравлического сопротивления зависит от большого числа
разнообразных факторов, среди которых можно выделить несколько групп:
Что движется?
Где движется?
Как движется?
Жидкость, газ или
газожидкостная смесь
Длина и диаметр участка
движения
Линейная скорость потока
Плотность и вязкость потока
Геометрия участка (наличие
поворотов, сужений, расширений)
Режим течения: ламинарный,
турбулентный или переходный
Шероховатость стенок участка
5

6. Сопротивление слоя зернистого материала

К аппаратам нефтегазопереработки, где жидкость, газ или
газожидкостная смесь проходит через неподвижный слой зернистого
(сыпучего) материала, как правило, относят:
3,0 МПа
Адсорберы: колонны:
Насадочные
для колоннах
осушки, очистки
разделения
различныхкак
газов
с
ВАппараты
насадочных
насадкуиможно
рассматривать
слой
помощью процесса
адсорбции.
Внутриснизу
них находится
слой адсорбента.
зернистого
материала,
через который
вверх движется
поток пара.
Реакторы:
Фильтры:
Аппараты для
проведения
химических
реакций.
Если
реакция
Некоторые
фильтры
для очистки
жидкостей
и газов
представляют
собой
каталитическая,
то в реакторе
находится
слой катализатора.
корпус
с уложенным
внутри слоем
зернистого
материала.
При проектировании таких аппаратов инженеры всегда
рассчитывают гидравлическое сопротивление слоя материала.
2,7 МПа
6

7. Визуализация работы адсорбера

7

8. Различные формы адсорбентов и катализаторов

8

9. Цели лабораторной работы

1. Получить экспериментальную зависимость гидравлического
сопротивления слоя материала от скорости воздуха и размера частиц.
• То есть будем пропускать воздух с разной скоростью через цилиндры с разными
шариками и замерять потерю давления потока воздуха.
2. Сопоставить экспериментальные значения гидравлического
сопротивления с теоретическими (расчетными).
• То есть по формулам посчитаем теоретические значения сопротивления и сравним с
теми значениями, которые получили в эксперименте.
9

10. Некоторые характеристики зернистого материала

10

11.

Некоторые характеристики зернистого материала
11

12. Математическое описание явления

12

13. Математическое описание явления

13

14. Математическое описание явления

14

15. Схема лабораторной установки

1 – входной кран, подает воздух на
установку;
2 – сбросной кран, помогает точнее
установить расход воздуха путем сброса
части его в атмосферу;
3 – ротаметр, измеряет расход воздуха;
4 – термометр воздуха;
5 – переключающие краны, позволяют
выбрать цилиндр для эксперимента;
6 – манометр, измеряет давление;
7 – краны для подключения манометра;
8 – цилиндры со слоями мелкого
стекла, крупного стекла и свинца;
9 – опорные решетки.
15

16. Обработка результатов лабораторной работы

1. Рассчитать теоретические значения гидравлического
сопротивления для всех трех материалов.
2. Рассчитать относительное расхождение между
теоретическими и экспериментальными значениями
гидравлического сопротивления.
3. Построить графики зависимости сопротивления
материалов от скорости воздуха .
16