Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное
учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт электронного обучения
Направление подготовки 18.03.01 «Химическая технология», профиль подготовки «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов»
Кафедра химической технологии топлива и химической кибернетики
ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №2
| Название работы |
| Влияние параметров на гидравлическое сопротивление слоя катализатора |
| Вариант |
| Вариант 6 |
| По дисциплине |
| Химическая технология нефти и газа |
Студент
| Группа | ФИО | Подпись | Дата |
| з-2Д23 | Хасанова Н.А |
Руководитель
| Должность | ФИО | Ученая степень, звание | Подпись | Дата |
| Асс.каф. ХТТ и ХК | Грязнова И.А. |
Томск — 2017 г
Отчёт по лабораторной работе:
Цель работы: рассчитать гидравлическое сопротивление и проварьировать, изменяя режим движения газа, оценить полученные результаты.
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 зерна к поверхности шара такого же объема); 
— плотность газа, кг/м3; показатель режима движения
Ход работы.
Коэффициент трения определяется по графику, приведенному на рисунке
Рисунок 1 — Зависимость коэффициента трения от критерия Рейнольдса
|
|
Рисунок 2 — Формы зерен катализатора для аппарата с неподвижным слоем
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.
Таблица1 исходных данных
| № варианта | ||
| Re | ||
| Высота слоя | м | |
| Диаметр аппарата | м | 1,5 |
| Массовый расход газа | кг/с | |
| Доля свободного объема | 0,49 | |
| Плотность газа | кг/м3 | 1,4 |
| Тип зерна | ||
| высота | 13 мм | |
| диаметр внутр. | 5 мм | |
| диаметр внеш. | 20 мм | |
| кол-во | ||
| R | 0,75 | |
| 0,421875 | ||
| Vчаст | 1,76625 |
Таблица 2 значений с расчетами
1) По рисунку зависимости коэффициента трения от критерия Рейнольдса, было определено значение коэффициента трения.
Таблица 2. Результаты расчета
| Re | Коэффициент трения, λ | Показатель режима движения n | |
| Образец № 6 |
2) Фиктивная скорость газа рассчитывается:
W=G/ρ*S
площадь сечения аппарата: Sкр =π*r2=1,77
3) Расчет — приведенный диаметр зерна (диаметр шара, объем которого равен объему зерна), мм.
ω=G/p*Sкр = 0,807
Vчаст= 4/3* ПR3= 1,76625
Dз =2* 3√(3*(Vчаст/4П))=0,28125
Sпов.з. = Sбок.пов.б.+4* Sбок.цил.м.+ 2*Sкруга.б. - 2*4* Sкруга.м.= 0,1256+4*0,05024+2*0,1256-2*4*0,005024=0,537568= 537,57мм2
Sбок.пов.б.=2*П*r*h =2*3,14*0,1*0,2= 0,1256
Sбок.цил.м=2*П*r*h = 2*3,14*0,04*0,2= 0,05024
Sкруга.б = П*r2=3,14*0,22= 0,1256
|
|
Sкруга.м.= П*r2 = 3,14*0,042= 0,005024
4) Расчет 
— фактор формы зерна (отношение поверхности сферы к поверхности зерна такого же объема)
Фз= Sпов.з./ Sш.= Sпов.з./ Dз = 537,57/2,08 = 0,258476056
Расчет гидравлического сопротивления
∆ρ,= 23,16 Па
∆ρ,= 0,0231 кПа
Расчет гидравлического сопротивления при варьировании режима движения
Таблица 4.Варьирование режима движения
| Режим | Re | n |  , Па
|
| ламинарный | <10 | 23,16 | |
| переходный | 1,6 | 67,55 | |
| Турбулентный | >200 | 1,9 | 115,35 |
Вывод: При изменении режима движения газа: образец № 7 из переходного в ламинарную область, гидравлическое сопротивление уменьшилось, 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).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Процессы и аппараты химической технологии. Гидравлические процессы: учебное пособие / Б. А. Ульянов, Б. И. Щелкунов. — Иркутск: Изд-во Иркутского ун-та, 1996. — 220 с.
2. Крылов О.В. Гетерогенный катализ ИКЦ Академкнига, 2004.
3. Боресков Г.К. Гетерогенный катализ; М.: Наука, 1986.
4. Мухленов И.П., Добкина Е.И., Дерюжкина В.И., Сороко В.Е. Технология катализаторов; Под ред. проф. Мухленова И.П.. 3-е изд., перераб. - Л.: Химия, 1989.