МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
| 634050, Россия, г. Томск-50, пр.Ленина, 30, ТПУ, ИПР | 
| Tomsk Polytechnic University 30, Lenin Avenue, Tomsk, 634050, Russia |
ИНСТИТУТ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ
Дисциплина: Технология переработки нефти природного и попутного газов
ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 3
Влияние параметров на гидравлическое сопротивление слоя катализатора
Выполнила студентка группы 2км21 Житникович А.Ю.
Проверил преподаватель
Зав. кафедрой ХТТ Юрьев Е.М.
Томск 2013
Цель работы: рассчитать гидравлическое сопротивление и проварьировать, изменяя режим движения газа, оценить полученные результаты.
Вариант №7
Таблица 1. Исходные данные
| Re | Высота слоя | Диаметр аппарата | Массовый расход газа | Доля свободного объема | Плотность газа | |
| м | м | кг/с | кг/м3 | |||
| Образец № 1 | 4,5 | 1,5 | 0,12 | 0,35 | 1,9 | |
| Образец № 2 | 4,5 | 1,15 | 0,49 | 1,8 |
Таблица 2. Исходные данные
| Тип зерна | ||||||||
| высота | 20 мм | диаметр внутр. | 1 мм | диаметр внеш. | 10 мм | кол-во | ||
| высота | 10 мм | диаметр внутр. | 4 мм | диаметр внеш. | 10 мм |
Рисунок 1. Форма зерен катализатора
Основные расчетные формулы
Гидравлическое сопротивление слоя катализатора высотой 
:
[Па]
где 
— коэффициент трения, зависящий от критерия Рейнольдса; — высота слоя, м; 
— фиктивная скорость газа, м/с; 
— доля свободного объема; 
— приведенный диаметр зерна (диаметр шара, объем которого равен объему зерна), м; 
— фактор формы зерна (отношение поверхности сферы к поверхности зерна такого же объема); 
— плотность газа, кг/м3; показатель режима движения
Коэффициент трения определяется по графику, приведенному на рисунке 2.
Рисунок 2 — Зависимость коэффициента трения от критерия Рейнольдса
Приведенный диаметр зерна и фактор формы зерна определяются по известным размерам и форме зерна катализатора. Используемые в расчетах формы зерен катализатора приведены на рисунке 1. Фиктивная линейная скорость движения газа сквозь слой катализатора определяется из известных значений массового расхода газа, плотности газа, диаметра аппарата.
Ход работы:
1 По рисунку зависимости коэффициента трения от критерия Рейнольдса, было определено значение коэффициента трения.
Таблица 3. Результаты расчета
| Re | Коэффициент трения | Показатель режима движения n | |
| Образец № 1 | 2,5 | 1,6 | |
| Образец № 2 | 1,6 |
2 Фиктивная скорость газа рассчитывается:
,
Где 
- объемный расход газа: 
,
- площадь сечения аппарата: Sa=π*D2/4
Таблица 4. Результаты расчета
| Диаметр аппарата, м | Плотность газа, кг/м3 | Объемный расход, м3/с | Sa,м2 | Фиктивная скорость газа, м/с | |
| Образец № 1 | 1,5 | 1,9 | 0,063 | 1,77 | 0,0358 |
| Образец № 2 | 1,8 | 0,64 | 3.14 | 0,2035 |
3 Расчет — приведенный диаметр зерна (диаметр шара, объем которого равен объему зерна), мм.
Таблица 5. Результаты расчета
Для образца № 1 диаметр зерна
| Образец № 1 | ||
| V1, мм3 | 15,7 |
| V2,мм3 | ||
| Vпов-сти=V2-4*V1, мм3 | 1507,2 | |
 , мм
| 638,4 | |
 ,мм
| 17,2 |
Таблица 6. Результаты расчета
Для образца № 2 диаметр зерна
| Образец № 2 | ||
|
| V1,мм3 | 125,6 |
| V2,мм3 | ||
| Vпов-сти=V2-*V1,мм3 | 659,4 | |
| , мм
| 279,3 | |
| ,мм
|
Таблица 7. Результаты расчета
| D зерна, м | |
| Образец № 1 | 0,0172 |
| Образец № 2 | 0,013 |
4 Расчет — фактор формы зерна (отношение поверхности сферы к поверхности зерна такого же объема)
Таблица 8. Результаты расчета
| D зерна, м | S сферы,мм2 | S зерна,мм2 | Фз | |
| Образец № 1 | 0,0172 | 933,3 | 720,6 | 1,30 |
| Образец № 2 | 0,013 | 537,2 | 320,3 | 1,68 |
5 Расчет гидравлического сопротивления
Таблица 9. Результаты расчета
| Гидравлическое сопротивление, Па | Гидравлическое сопротивление, кПа | |
| Образец № 1 | 14,53 | 0,0145 |
| Образец № 2 | 350,24 | 0,3502 |
6 Расчет гидравлического сопротивления при варьировании режима движения
Таблица 10.Варьирование режима движения
| Режим | Re |  Образец № 1,Па
| Re | Образец № 2, Па
|
| ламинарный | 53,98 | 55,06 | ||
| переходный | 14,53 | 350,24 | ||
| Турбулентный | 8,49 | 515,59 |
Вывод: При изменении режима движения газа: образец № 1 из переходного в ламинарную область, гидравлическое сопротивление увеличилось, образец № 2 из переходной в турбулентную область гидравлическое сопротивление уменьшилось. При использовании данных форм и размеров катализатора гидравлическое сопротивление не превышает 1 кПа (при подобранной высоте слоя).