|
|||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Теоретические основы. Цель работы: повышение уровня знаний о разделении неоднородных систем методом отстаивания под действием сил тяжестиЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТАНТ ОТСТАИВАНИЯ Цель работы: повышение уровня знаний о разделении неоднородных систем методом отстаивания под действием сил тяжести. Задачи работы: 1. Ознакомиться с процессом осаждения частиц шарообразной формы в жидкой среде. 2.Экспериментально определить скорости осаждения частиц. 3. Экспериментально определить константы основного уравнения отстаивания, а также коэффициенты отстаивания.
Теоретические основы В пищевых производствах часто образуются неоднородные системы, которые необходимо разделить на фазы. Например, в результате сжигания топлива образуется дым; при мойке корнеплодов (свеклы, картофеля и т.п.) образуются грязевые суспензии. Во всех подобных процессах необходимо отделить (очистит) дисперсную среду (газ, жидкость), от частиц дисперсной фазы (золы, грязи и т.п.). Одним из методов разделения неоднородных систем является отстаивание под действием силы тяжести. Оборудование для отстаивания воды приведено на рис.2.1. Если поместить частицу в жидкую или газообразную среду, то на нее будут действовать сила тяжести G, равная весу частицы, и силы гидростатического давления среды. Равнодействующая сил гидростатического давления направлена вверх, и обычно называется подъемной силой А (Архимедова сила). Силу тяжести определяют по формуле: G = q · ρr· v, (2.1) где v – объём частицы, м3; ρr –плотности частицы, кг/м3; q –ускорение свободного падения, м/с2. На основании закона Архимеда подъемная сила А равна весу жидкости, вытесненной телом и определяется по формуле: А= ρс · v · q, (2.2) где ρс – плотность среды. Если плотность частицы меньше плотности среды, то подъёмная сила будет больше силы тяжести (G < А). В этом случае равнодействующая сил направлена вверх, поэтому частица будет перемещаться вверх – всплывать. Если же плотность частицы больше плотности среды, то G > А и частица будет перемещаться вниз – осаждаться. При движении частицы со стороны среды действует сила сопротивления R, которая приложена к частице и направлена в сторону, противоположную движению.
а б Рис. 2.1. – Отстойники для очистки воды (а) и процесс «Золотой дождь» -осаждение иодида свинца (б)
Сила сопротивления возникает в основном в результате трех причин: лобового давления среды на частицу, трения поверхности частицы о среду, появления некоторого разрежения за частицей, что приводит к возникновению вихрей. R=Rg+RTP+RP, (2.3) где Rg – сила динамического сопротивления (сила лобового давления); RTP – сила трения; RP – сила сопротивления, образующаяся за счет разрежения за частицей. Из-за сложностей в определении сил трения и силы сопротивления за счет разрежения вводят поправочный коэффициент ξ учитывающий влияние силы трения и вакуума за частицей. Уравнение (2.3) будет иметь следующий вид: R= ξ ·Rg, (3.4) где ξ – коэффициент сопротивления. Сила динамического сопротивления проявляется в результате вытеснения движущейся частицей части среды в направлении перед собой. Частица сообщает среде энергию, при этом скорость вытесняемой среды увеличивается от некоторой начальной величины до конечной, равной скорости движения частицы. Применим к массе вытесняемой среды теорему механики о том, что работа действующих сил приложенных к телу, равна приращению кинетической энергии этого тела. Такой силой в данном случае является сила динамического сопротивления. Эта теорема соответствует уравнению. (2.5) где m– масса вытесняемого столба среды, кг; v1 и v2 –начальная и конечная скорости вытесненной среды, м/с (для случая отстаивания в отстойниках среда находится в покое или не перемещается в вертикальном направлении, следовательно v1 = 0; v2 =v); l – путь пройденный частицей, М; Rg – сила динамического сопротивления, Н; v – скорость осаждения частиц.
Описание установки. Эксперимент проводится на установке, схема которой представлена на рис 2.2. Прозрачный (стеклянный) цилиндр 1 заполнен жидкостью. На цилиндре имеются метки для регистрации начала я конца отстаивания. Для определений размеров шариков служит штангенциркуль. Массу шариков определяют на аналитических весах. Шарики опускают через верх цилиндра, и они скапливаются в нижней части его. После окончания шарики выгружают путем поднятия корзинки 4 с шариками, подвешенной на тросиках 2. Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.) |