Амплитуда частицы составляет а=3м, период – Т=10с, положение частицы
z = – 3; –2; – 1; 0; 1; 2; 3 м. Частота волны равна 0,1 Гц.
Порядок выполнения работы
Длина волны определяется по уравнению, м:
(5.1)
где w - угловая скорость с-1; g - ускорение свободного падения, м/с2;
Соотношение (5.1) устанавливает зависимость между частотой и длиной для поверхностной волны на глубокой воде. Период движения волны, с,
(5.2)
Следовательно,
(5.3)
Скорость перемещения поверхности волны в направлении x, м/с,
(5.4)
.
Скорость с называют фазовой скоростью распространения волн, создаваемых на поверхности жидкости. Эта величина не зависит от амплитуды волны и неявным образом связана со скоростью движения частиц жидкости в волне.
Радиус круговой орбиты r, м, определяется по выражению:
r=aekz, (5.5)
где a – амплитуда, м; k – волновое число; z – положение частицы относительно среднего уровня поверхности, м;
:
Таблица 5.1
Зависимость радиуса круговой орбиты от положения частицы
| z | -3 | -2 | -1 | ||||
| r | 2,47 | 2,64 | 2,81 | 3,19 | 3,4 | 3.6 |
| z, м |
| r, м |
Рис.5.2 — Зависимость радиуса круговой орбиты от положения частицы
Полная кинетическая энергия, Дж, на единицу ширины волнового фронта и единицу длины вдоль направления распространения волны
(5.6)
где r – плотность воды, кг/м3;
Мощность Р, Вт, равна полной энергии (кинетическая + потенциальная) Е в волне на единицу площади поверхности, умноженной на групповую скорость волн на глубокой воде u = c /2, с которой волны переносят энергию. С учетом выражения для групповой скорости
(5.7)
фазовая скорость, м/с,
(5.8)
(5.9)
,
Различие между групповой и волновой (фазовой) скоростями является общим для любых волновых процессов, для которых фазовая скорость зависит от длины волны.
Вывод: кинетическая энергия волны равна 2,25·104Дж. Исходя из расчетов радиус круговой орбиты частицы r экспоненциально зависит от положения частицы z, т.е. с увеличением z радиус круговой орбиты частицы увеличивается.
Практическая работа 6
Взам. инв. №
Подпись и дата
ИНМВ 710606.000 ПЗ
Изм.
Кол.
Лист
№док
Подпись
Дата
Инв. № подл.
Хххх
РАСЧЕТ БИОМАССЫДЛЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЦЕЛЕЙ
Стадия
Лист
Листов
Проверил
Лазарев
АС
Утв.
Стариков
Н.контролер
Ведрученко
РАСЧЕТ БИОМАССЫДЛЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЦЕЛЕЙ
Цель работы: определение затрат энергии энергопотребляющих и энергопроизводящих систем, позволяющих выделить технические и технологические аспекты процесса.
Общие положения
Термин «энергетическая ферма»используется в очень широком смысле, обозначая производство энергии в качестве основного или дополнительного продукта сельскохозяйственного производства, лесоводства, аквакультуры, а кроме того, те виды промышленной и бытовой деятельности, в результате которых образуются органические отходы. Основной целью переработки сырья могло бы быть исключительно производство энергии, но более выгодно найти наилучшее соотношение между получением энергии и биотоплива из различных видов биомассы.
На практике энергетический анализ и связанный с ним анализ эконо-мических факторов получения и переработки биомассы агропромышленным методом оказываются достаточно сложными. Однако использование для получения тепла и электроэнергии дешевых отходов биомассы может иметь решающее значение при оценке эффективности того или иного процесса.
Пиролиз – процессы, при которых органическое сырье подвергают нагреву или частичному сжиганию для получения производных топлив или химических соединений. Изначальным сырьем могут служить древесина, отходы биомассы, городской мусор и, конечно, уголь. Продуктами пиролиза являются газы, жидкий конденсат в виде смол и масел, твердые остатки в виде древесного угля и золы.
Газификация – это пиролиз, приспособленный для максимального получения производного газообразного топлива. Устройства для частичного сжигания биомассы, проектируемые в расчете на получение максимального выхода газов, называются газогенераторами.
Схема установки для осуществления пиролиза приведена на рис. 6.1. Наиболее предпочтительными считаются вертикальные устройства, загружаемые сверху.
Рис. 6.1. Схема установки для осуществления пиролиза
Чтобы процесс пиролиза шел успешно, должны соблюдаться определенные условия. Подаваемый материал предварительно сортируют для снижения количества негорючих примесей, подсушивают и измельчают. Критическим параметром, влияющим на температуру и на соотношение видов получаемых продуктов, является соотношение «воздух – горючее».
Разновидности топлива, получаемого в результате пиролиза, имеют меньшую по сравнению с исходной биомассой суммарную энергию сгорания, но отличаются большей универсальностью применения.
Твердый остаток (максимальная массовая доля - 25 - 35 %). Современные установки для получения древесного угля, работающие при температуре 600 °С, преобразуют в требуемый продукт от 25 до 35 % сухой биомассы. Древесный уголь на 75 - 85 % состоит из углерода, характеризуется теплотой сгорания около 30 МДж/кг.
Жидкости - конденсированные испарения (максимальная массовая доля - около 30 %). Делятся на вязкие фенольные смолы и текучие жидкости, пиролигенные кислоты, в основном уксусную кислоту, метанол (максимум 2 %) и ацетон. Жидкости могут быть отсепарированы либо могут использоваться вместе в ка-честве необработанного топлива с теплотой сгорания около 22 МДж/кг.
Газы (максимальная массовая доля, получаемая в газогенераторах, составляет примерно 80 %). Смесь выделяющихся при пиролизе газов с азотом известна как древесный газ, синтетический газ, генераторный газ или водяной газ. Теплота сгорания на воздухе составляет 5 – 10 МДж/кг (от 4 до 8 МДж/м3 при нормальных условиях). Эти газы могут быть использованы непосредственно в дизелях или в карбюраторных двигателях с искровым зажиганием, при этом основная трудность – избежать попадания в цилиндры золы и конденсирующихся продуктов пиролиза.
Задание
Определить объем биогазогенератора Vб, м3, и суточный выход биогаза Vг, м3/сут, в установке.