LABORATORIJSKE VEŽBE

1.ODREĐIVANJE GRANULOMETRIJSKOG SASTAVA I SITOVNA ANALIZA

Da bi se odredio sastav čvrstog,sprašenog, materijala prema veličini zrna, potrebno je izvršiti njegovu klasifikaciju. Klasifikacija se najčešce izvodi sitovnom analizom, koja se smatra najuniverzalnijim metodom klasifikacije za određivanje granulometrijskog sastava.

Sitovna analiza se isključivo sprovodi sa standardnim sitima, kod kojih su tačno definisana veličina okca i debljina žice (pletiva).

Prema očekivanom granulometrijskom sastavu materijala koristi se samo određeni broj sita, za određivanje željenog broja frakcija.

Opis instalacije i postupak merenja

Odabrana sita se postavljaju na vibrator tako da sito sa najvećim okcima bude na vrhu, a sito sa najmanjim okcima na dnu.

Prosejavanje se vrši u trajanju od 12-15 minuta.

Na slici 1.1. prikazan je laboratorijski vibrator za prosejavanje.

Slika 1.1. – Laboratorijski vibrator za prosejavanje: 1-postolje vibratora, 2-prekidač motora,

3-sita, 4-graničnici sita, 5-vijak za pričvršćivanje sita.

Na slici 1.2. dat je šematski prikaz sitovne analize. Na i-tom situ, veličine okaca (mm), ostaje količina odgovarajuće frakcije ( ), a zrna veličine x< propadaju kroz sito u količini ,g, (kumulativni propad).

Slika 1.2. – Šematski prikaz sitovne analize

Potrebno je izmeriti količine frakcija koje ostaju na svakom situ. Merenje mase frakcija se vrši na laboratorijskoj vagi, tako što se uzorak izruči na čist papir poznate mase i meri ukupna masa papira i uzorka.

Obrada rezultata merenja

Količina frakcija, kumulativni ostatak i kumulativni propad, se svode na ukupnu masu uzorka i u tom slučaju se izražavaju u procentima.Posle izvršene sitovne analize potrebno je odrediti sledeće frakcione zavisnosti i prikazati ih grafički, i to:

- linija propada D* = f (x),- linija ostatka R* = f(x),- funkcija raspodele prema veličini zrna y* = f (x),- specifična površina zrnastog materijala u zavisnosti od veličine zrna S* = f (x)

Posle prosejavanja i merenja masa pojedinih frakcija, može se izračunati propad i ostatak, odnosno njihove kumulativne vrednosti. U stvari, na osnovu uzorka ocenjuje se gustina raspodele y, histogramom, odnosno poligonom relativnih frekvencija y*. Takođe se određuje linija propada D empirijskom funkcijom zbirne raspodele – kumulatom D*. Na isti način se određuje linija ostatka R, funkcijom R*.Specifična površina zrnastog materijala S ocenjuje se prema uzorku funkcijom S*

gde je , %, procentualni udeo ostatka.

Rezultati merenja unose se u tabelu 1.3. i određuju na način kako je objašnjeno u tekstu. U tabelama su dati rezultati pre i posle mlevenja.

Tabela1.3.

Brojfrakcije

Brojsita

Veličinaokca

Veličinazrna

Intervalveličine

zrna

Kolicinafrakcije

Kumulativniostatak

Kumulativnipropad

Relativnimaseniudeo

Specifičnapovršina

zrna

Kumulativnaspecifičnapovršina

zrna

i i-1 di-1 x xi Ri-1 Ri-1 Di y*i S*i S*i

- - mm mm mm g % g % g % %/mm m2/kg m2/kg

1 0 0-0.1 0.1 23.4 4.53 520.8 100 0 0 45.3 3.2 3.2

2 1 0.10.1-

0.1250.025 13.6 2.61 497.2 95.47 23.6 4.53 104.4 0.82 4.02

3 2 0.1250.125-0.16

0.035 16.6 3.19 483.6 92.86 37.2 7.14 91.14 0.79 4.81

4 3 0.16 0.16-0.2 0.04 51.6 9.91 467 89.67 53.8 10.33 247.45 1.94 6.75

5 4 0.2 0.2-0.4 0.2 412.6 79.22 415.4 79.76 105.4 20.24 396.1 9.32 16.07

6 5 0.4 0.4-0.8 0.4 1.2 0.23 2.8 0.54 518 99.46 0.58 0.014 16.084

7 6 0.8 0.8-1 - 1.6 0.31 1.6 0.31 519.2 99.69 - - -

Brojfrakcije

Brojsita

Veličinaokca

Veličinazrna

Intervalveličine

zrna

Kolicinafrakcije

Kumulativniostatak

Kumulativnipropad

Relativnimaseniudeo

Specifičnapovršina

zrna

Kumulativnaspecifičnapovršina

zrna

i i-1 di-1 x xi Ri-1 Ri-1 Di y*i S*i S*i

- - mm mm mm g % g % g % %/mm m2/kg m2/kg

1 0 0-0.1 0.1 13.6 2.61 520.6 100 0 0 26.1 1.84 1.84

2 1 0.10.1-

0.1250.025 7.6 1.46 507 97.39 13.6 2.61 58.4 0.46 2.3

3 2 0.1250.125-0.16

0.035 10.6 2.04 499.4 95.93 21.2 4.07 58.29 0.50 2.8

4 3 0.16 0.16-0.2 0.04 32.8 6.3 488.8 93.89 31.8 6.11 157.5 1.24 4.04

5 4 0.2 0.2-0.4 0.2 453.6 87.12 456 87.59 64.6 12.41 435.6 10.25 14.29

6 5 0.4 0.4-0.8 0.4 1.8 0.35 2.4 0.47 518.2 99.53 0.88 0.021 14.311

7 6 0.8 0.8-1 - 0.6 0.12 0.6 0.12 520 99.88 - - -

2.ODREĐIVANJE KOEFICIJENTA LOKALNOG OTPORA I TOTALNE EFIKASNOSTI CIKLONA

Ciklon spada u grube prečistače gasova (vazduha) i kao takav koristi se za izdvajanje čestica čvrste faze, koje su veće od 10μm.

Najvažnije karakteristike ciklona su keficijent lokalnog otpora i efikasnost.

Koeficijent lokalnog otpora zavisi od protoka. Može se izraziti u zavisnosti od brzine vazduha na

ulazu u ciklon ( ), kada se označava sa ; kao i u zavisnosti od brzine vazduha u

cilindričnom delu ciklona ( ), kada se označava sa .

Efikasnost predstavlja odnos masa, odnos koncentracija ili odnos broja čestica čvrste faze koje se izdvoje u ciklonu i čestica koje se nalaze u struji ispred ciklona. Efikasnost moze da bude data za jednu veličinu (obično vrlo uzak interval veličine) čestice – frakciona efikasnost, ali za ukupnu količinu nekog praškastog materijala – totalna efikasnost.

Opis instalacije i postupak merenja

Merna instalacija prikazana je na slici 2.1. Pri određivanju koeficijenta lokalnog otpora ciklona, protok se menja pomoću zasuna (4), a pad pritiska na ciklonu se očitava na skali manometra (7).

Veličina protoka određuje se očitavanjem pritiska na skali manometra sa posudom (6), i korišćenjem baždarnog dijagrama sa slike 2.2.

Slika 2.1. – Šematski prikaz instalacije za ispitivanje ciklona: 1-ciklon, 2-dozator, 3-filtar,

4-zasun, 5-ventilator, 6-manometar sa posudom, 7-U cev

Očitavanje pada pritiska vrši se za nekoliko različitih protoka i vrednosti se unose u tabelu 2.2.

Tabela 2.2.

Rednibroj

1. 1570 69 11.402 0.907 35 393.233 4.38 692.52. 1475 79 13.054 1.039 45 441.299 4.31 678.53. 1445 81 13.385 1.065 48 470.719 4.36 688.44. 1990 28 4.627 0.368 8 78.45 6.08 961.55. 1790 47 7.766 0.618 15 147.10 4.05 639.36. 1710 55 9.088 0.723 20 196.13 3.94 622.87. 1700 56 9.254 0.736 23 225.55 4.37 691.18. 1635 63 10.41 0.828 33 323.62 4.96 783.59. 1590 66 10.96 0.868 38 372.65 5.22 820.910. 1520 74 12.228 0.973 43 421.69 4.68 739.2811. 1445 82 13.55 1.078 58 568.79 3.81 812.4

Koeficijent lokalnog otpora određuje se iz izraza:

,

gde su: - pad pritiska na ciklonu,

- karakteristična brzina, - gustina gasa koja se može izračunati na osnovu jednačine stanja idealnog gasa.

ZAVISNOST KOEFICIJENTA LOKALNOG OTPORA OD BRZINE NA ULAZU U CIKLON

Određivanje efikasnosti ciklona je dosta složen posao i dosta faktora utiče na rezultate.

Totalna efikasnost može da se izračuna iz izraza:

, %

gde su:– masa prašine izdvojene u bunkeru ciklona,– masa prašine ubačene dozatorom u vazdušnu struju.

1. Odre|ivanje granulometrijskog sastava i sitovna analiza

Odre|ivanje sastava ~vrstog, spra{enog materijala prema veli~ini zrna vezuje se za njegovu klasifikaciju. Klasifikacija se naj~e{}e obavlja sitovnom analizom. Ona se obavlja isklju~ivo sa standardnim sitima i prema o~ekivanom granulometrijskom sastavu koristimo samo odre|eni broj sita.

Opis instalacije i postupak merenja :

Odabranih 6 sita ( veli~ine okca su : 0.1, 0.125, 0.16, 0.2, 0.4, 0.8 ) se postavljaju tako da sito sa najve}im okcima bude na vrhu. Prosejavanje se vr{i oko 10 minuta.

Nakon prosejavanja sita se odvajaju i zatim se njihov ostatak uz pomo} papira meri na vagi (veli~ina u tablici Ri-1). Masa papira je mP=5gr.

Obrada rezultata merenja :

Vrednosti dobijene merenjem i izra~unavanjem su prikazane u tablici 1, dok je ovde dat samo postupak prora~una. Gustina materijala ~iji granulometrijski sastav odre|ujemo je =1700 kg/m3.

Koli~ina frakcije u procentima :

Kumulativni ostatak :

Kumulativni propad : Di=Ri-1-Ri-1

Relativni maseni udeo :

Specifi~na povr{ina zrna :

I-1 DI-1 X XI,SR XI RI-1 RI-1 RI-1 RI-1 DI DI YI* SI

* SI*

1 0 0-0.1 0.05 0.1 1.500.66505

1359.5

4100 0 0 6.650 0.4694 0.4694

2 1 0.10.1-

0.1250.112

50.02

58.18

2.305134

358.04

99.577298

1.50.42270

292.205 0.7231 1.1926

3 20.12

50.125-0.16

0.1425

0.035

298.50

84.117680

349.86

97.272164

9.682.72783

6240.33

6220.834 22.026

4 3 0.16 0.16-0.2 0.18 0.04 318.73583

951.36

13.154483

308.18

86.845517

218.395

1.71223.739

6

5 4 0.2 0.2-0.4 0.3 0.2 9.502.67711

220.36

4.418644

339.18

95.581356

13.385 0.31424.054

6

6 5 0.4 0.4-0.8 0.6 0.4 5.1801.45973

110.86

1.741532

348.68

98.258468

3.649 0.08624.140

2

7 6 0.8 0.8-1 0.9 0.2 5.680.28180

15.68

0.281801

358.54

99.718199

1.409 0.011024.151

3

Nakon izvr{enih merenja frakcije se prikupljaju u jednu posudu (sjedinjuju se). Zatim se materijal ubacuje u dobo{asti mlin sa kuglama, gde se vr{i usitnjavanje materijala.

Dobo{asti mlinovi su ma{ine u kojima se materijal melje unutar obrtnog dobo{a pod dejstvom melju}ih tela ili samomlevenjem. Spada u grupu finih mlevenja. Kao ispuna se koriste kugle, {ipke, {ljunak a mogu da rade i bez ispune. Mlevenje mo`e da bude mokrim ili suvim postupkom. Mi smo primenili u na{em slu~aju suvi postupak. Razlikujemo kratke, cevne i cilindri~no-koni~ne mlinove. Za laboratorijske uslove se naj~e{}e koriste dobo{asti mlinovi sa kuglama "{ar`nog" tipa.

Nakog izvr{enog mlevenja pristupa se ponovnom prosejavanju (kroz ista standardna sita) i ponovne merenja koli~ine frakcija zaostalih na pojedinim sitima i ponavlja prethodni prora~un. Rezultati merenja posle mlevenja su dati u tablici 2.

I-1 DI-1 X XI,SR XI RI-1 RI-1 RI-1 RI-1 DI DI YI* SI

* SI*

1 0 0-0.1 0.05 0.1 0.70 0.2722257.2

1100 0 0 2.722 0.4941 0.4941

2 1 0.10.1-

0.1250.112

50.02

51.0 0.3888

256.51

99.7278 0.7 0.27215 15.552 0.3137 0.8087

3 20.12

50.125-0.16

0.1425

0.035

228.5 88.8379255.5

199.3391 1.7 0.66094

253.8225

56.5944

57.4022

4 3 0.16 0.16-0.2 0.18 0.04 16.26 6.3216 27.01 10.5011 230.2 89.4989 158.04 3.188260.590

4

5 4 0.2 0.2-0.4 0.3 0.2 3.27 1.2713 10.75 4.1795246.4

695.8205 6.3565 0.3847

60.9751

6 5 0.4 0.4-0.8 0.6 0.4 2.5 0.9719 7.48 2.9081249.7

397.0919

2.42975

0.147161.122

2

7 6 0.8 0.8-1 0.9 0.2 4.98 1.9362 4.98 1.9362252.2

398.0638 9.681 0.1953

61.3175

2. Odre|ivanje koeficijenta lokalnog otpora i totalne efikasnosti ciklona

Ciklon spada u grube pre~ista~e gasova (vazduha) i kao takav se koristi za izdvajanje ~estica ~vrste faze koje su ve}e od 10m. Najva`nije karakteristike ciklonskog pre~ista~a su koeficijent lokalnog otpora i efikasnost. Koeficijent lokalnog otpora zavisi od protoka i ukoliko se daje u zavisnosti od brzine vazduha na ulazu u ciklon wu ozna~ava se sa u, a ako se daje u zavisnosti od brzine vazduha u cilindri~nom delu ciklona wo

ozna~ava se o.Principijalno efikasnost predstavlja odnos masa, odnos

koncentracija ili broja ~estica ~vrste faze koje se izdvoje u ciklonu i ~estica koje se nalaze u struji ispred ciklona . Efikasnost mo`e da bude data za jednu veli~inu (obi~no vrlo uzan interval veli~ine) ~estice E -frakciona efikasnost, ili za ukupnu koli~inu nekog pra{kastog materijala E - totalna efikasnost.

Opis instalacije i postupak merenja - koeficijent lokalnog otpora

Pri odre|ivanju koeficijenta lokalnog otpora ciklona, protok se menja pomo}u zasuna, a pad pritiska na ciklonu se o~itava na skali manometra 1. Veli~ina protoka odre|uje se o~itavanjem pritiska na skali manometra sa posudom 2, i kori{}enjem ba`darnog dijagrama.

Ba`darni dijagram

[ema instalacije kori{}ene u laboratorijskoj ve`bi:

Nakon startovanja ventilatora za 10 razli~itih polo`aja zasuna odredili smo 10 razli~itih padova pritisaka (od 700 do 1600 mmVS) na manometru 2. Uz pomo} ba`darnog dijagrama mo`emo da odredimo 10 razli~itih protoka. Za to vreme za svaki od polo`aja izmerena je vrednost pada pritiska na ciklonu uz pomo} manometra 1. Dalje je dat na~in prora~una veli~ina upisivanih u dijagram:

Vrednosti protoka }emo odrediti interpolacijom izme|u dve vrednosti o~itane sa dijagrama (za dve krajnje ta~ke):

gde su vrednosti Q1=44 m3/h za p1=1820 mmVS i Q2=156 m3/h za p=690 mmVS.

Brzina strujanjavazduha u pojedinim delovima aparature:

gde su povr{ine popre~nih preseka date kao A0=0.0201m2 i Au=1.681 10-3m2 ( a = b = 41mm , Dc = 160mm ).

Koeficijent lokalnog otpora izra~unavamo kao:

Pre nego {to uvrstimo vrednost pada pritiska u ovu jedna~inu moramo da ga izrazimo u Pa:

gde je = 1.2 kg/m3

Izra~unate vrednosti su date u tablici 1. Tako|e dobijene rezultate sam prikazao u dijagramima zavisnosti pada pritiska na ciklonu od protoka i zavisnosti vrednosti koeficijenta lokalnog otpora od ulazne brzine.

Redni broj

p Q wu wo pc pc u o

1 1600 65.805 10.874 0.909 80 784.811.062

01581.5

8

2 1500 75.716 12.511 1.046 120 1177.212.533

21791.9

2

3 1400 85.628 14.149 1.183 130 1275.310616

31517.8

6

4 1300 95.539 15.787 1.320 160 1569.610.495

81500.6

3

5 1200105.45

117.425 1.457 195

1912.95

10.5002

1501.25

6 1100115.36

219.063 1.594 220 2158.2 9.8982

1415.19

7 1000125.27

420.701 1.731 265

2599.65

10.1108

1445.59

8 900135.18

522.338 1.868 315

3090.15

10.3208

1475.61

9 800145.09

723.976 2.005 365

3580.65

10.3810

1484.21

10 700155.00

825.614 2.142 410 4022.1

10.2173

1460.81

Postupak merenja - efikasnost ciklona

Ogledni aerosol (mlevena kvarcna pra{ina) ubacuje se u vazdu{nu struju pomo}u dozatora u koncentraciji 5 do 10 g/m3. Najve}i deo pra{ine iz vazdu{ne struje talo`i se u bunkeru

ciklona, dok se manji deo hvata u filtru, koji slu`i za za{titu vazduha u radnoj prostoriji i za{titu ventilatora. Nakon zavr{etka sadr`aj bunkera ciklona se prazni na isti papir poznate mase i meri na laboratorijskoj vagi.

Totalna efikasnost se izra~unava:

gde je : m1= 258g - krajnja masa pra{ine m2= 259g - po~etna masa pra{ine