Определение удельной поверхности заполнителя тяжелого бетона

Приобретение практических навыков по определению удельной поверхности заполнителей тяжелого бетона. Определение удельной поверхности кварцевого песка, известнякового щебня по их гранулометрическому составу с применением номограмм.

Удельная поверхность зернистого материала - это величина внешней суммарной поверхности единицы массы этого материала.

Удельная поверхность порошкообразных материалов, например цемента, гипса, извести и других, определяется с помощью прибора ПСХ-2.

Удельную поверхность зернистых материалов, например кварцевого песка и других, а также кускообразных (щебня, гравия) можно определить по их гранулометрическому составу (данным полных остатков на ситах) с применением специальных номограмм, разработанных на кафедре "Технология бетона и железобетона" Белорусского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института. Номограммы приведены на рисунке.

Значение удельной поверхности заполнителей влияет на расход цемента, воды, необходимых для приготовления I м³ бетонной смеси.

Удельная поверхность также влияет на В/Ц и свойства бетонной смеси (подвижность, жесткость).

В качестве объектов исследования применяются известняковый щебень и кварцевый песок, которые используются для изготовления железобетонных и бетонных конструкций.

3.2.2. Весы циферблатные (ГОСТ 13882-68) и платформенные (ГОСТ 7365-55).

3.2.3. Сита для рассева песка по фракциям (ГОСТ 3584-73) с размерами диаметра ячеек: 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14 мм.

3.2.4. Сита для рассева щебня с размерами диаметра ячеек: 40; 20; 10,5 мм (ГОСТ 8267-75).

4.1. Производится рассев средней пробы (5 кг щебня и 2 кг кварцевого песка) на ситах с размерами диаметра ячеек, приведенными в табл. I и 2.

4.2. Взвешивают остаток щебня или песка на каждом сите, включая и остаток материала, прошедшего черед последнее сито.

4.3. Результаты взвешивания вносят в табл. 1 и 2.

По результатам полных остатков определяют удельную поверхность S, м²/кг, заполнителей тяжелого бетона (песка, щебня) с применением номограмм, приведенных на рисунке 1. Значения определенной удельной поверхности заполнителей также заносят в табл. 1 и 2.

1. Что понимается под удельной поверхностью сыпучих, зернистых материалов?

2. На какие свойства бетонной смеси влияет значение удельной поверхности заполнителей?

3. Чем отличается частный остаток заполнителя от полного?

4. Каким методом определяется удельная поверхность заполнителей бетона (песка или щебня)?

5. Как изменится расход цемента на 1 м³ бетонной смеси, если увеличатся удельная поверхность кварцевого песка при всех прочих равных условиях?

Практическое ознакомление с устройством и работой циклона; исследование зависимости степени очистки h циклона и его гидравлического сопротивления DР_Ц от условной скорости газового потока и коэффициента гидравлического сопротивления циклона (x_Ц и x_Ц¢).

Очистка промышленных газовых потоков от взвешенных в них твердых частиц может осуществляться, например, путем осаждения твердых частиц под действием различных сил: тяжести, центробежных, электростатических, акустических и др.

Одним из наиболее простых и широко распространенных способов очистки газовых потоков от находящихся в них твердых частиц является центробежное разделение таких неоднородных систем. В качестве аппаратов - пылеуловителей, в которых можно осуществить этот способ, используют так называемые циклоны различных конструкций.

Процесс разделения неоднородных систем "газ - твердые частицы" под действием центробежных сил обусловливается разностью плотностей газового потока и твердых частиц, находящихся во вращательном движении. Центробежные силы, возникшие при этом, обеспечивают большую эффективность процесса по сравнению с процессом разделения, проходящим в поле только сил тяжести. Соотношение этих сил называют фактором разделения:

где G - сила тяжести, G = mg; Р_Ц - центробежная сила, отбрасывающая твердую частицу из вращающегося газового потока к стенкам циклона.

где т - масса твердой частицы, кг; v - окружная скорость частицы (условно принимается равной скорости газового потока во входном патрубке циклона), м/с; R - радиус циклона, м.

Фактор разделения характеризует увеличение разделявшей способности в условиях действия центробежной силы:

Из уравнения (3) видно, что эффективность разделения возрастает с увеличением скорости газового потока и уменьшением радиуса циклона. Однако значительное увеличение скорости связано с резким возрастанием гидравлического сопротивления циклона усилением местных завихрений, срывающих уже осевшие на внутренней поверхности циклона твердые частицы, что приводит к ухудшению очистки газа. Обычно наиболее эффективными являются скорости газа на входе в циклон в интервале 20 - 25 м/с.

Работа циклона оценивается по совокупности его основных характеристик:

1. эффективности разделения (степени очистки или коэффициента полезного действия);

2. гидравлическому сопротивлению (достижение высокой степени очистки при малом гидравлическом сопротивлении).

Степень очистка (в %) можно рассчитывать, зная начальную G_H и конечную G_К концентрации твердых частиц в газовом потоке, проходящем черев циклон:

где G_H - массовый расход твердых частиц на входе в циклон, кг/с; G_К - массовый расход твердых частиц на выходе из циклона, кг/с; G_ул - массовый расход уловленных твердых частиц, кг/с G_ул = G_Н – G_К.

Степень очистки газового потока зависит от размера и плотности твердых частиц, от плотности и вязкости газового потока, от типа циклона и его геометрических размеров и, конечно, от скорости газового потока на входе в циклон.

На рис. 1 показана принципиальная схема работы циклона конструкции НИИОГАЗа типа ЦН.

Циклон состоит из цилиндроконического корпуса 1; входного патрубка 2 прямоугольного сечения, встроенного по касательной к окружности цилиндрической части корпуса; выхлопной трубы 3, расположенной по оси циклона. Нижний торец конической части корпуса циклона входит в бункер 4, предназначенный для сбора уловленных твердых частиц, выпускное отверстие которого прикрыто клапаном пылевого затвора 5, связанного с рычагом 6. Для непрерывного отвода уловленных твердых частиц служит шнековый транспортер 7.

1 - корпус циклона; 2 - входной патрубок; 3 - выхлопная труба; 4 - бункер-сборник; 5 - клапан пылевого затвора; 6 - рычаг клапана; 7 - шнековый транспортер.

Запыленный воздух входит в циклон через тангенциально встроенный патрубок 2 и, приобретая вращательное движение, опускается спиралеобразно вниз вдоль внутренней поверхности стенок цилиндрической и конической частей корпуса аппарата. Вращаясь вначале в кольцевом пространстве, образованном цилиндрической частью корпуса циклона и выхлопной трубой, а затем в зоне, расположенной ниже торца выхлопной трубы, газовый поток образует внешний вращающийся вихрь. При этом развиваются центробежные силы, под воздействием которых твердые частицы, находящиеся в газовом потоке и обладающие значительно большей плотностью, чем газ, отбрасываются к стенкам корпуса циклона. Движение твердых частиц по внутренней поверхности циклона к бункеру 4 обусловлено не только влиянием силы тяжести, но и воздействием силы давления газового потока, направленного вниз. Достигнув нижнего торца конической части корпуса циклона, твердые частицы поступают в бункер 4.

В конической части корпуса циклона газовый поток начинает менять направление и перемещается вверх к выхлопной трубе, образуя внутренний вращающийся вихрь. Освобожденный от основной массы твердых частиц воздушный поток попадает в выхлопную трубу 3 и, поднимаясь по ней винтообразно вверх, удаляется из циклона.

Оптимальное значение скорости газа на входе в аппарат, обеспечивающей высокую степень очистки, определяется в каждом отдельном случае с учетом свойств разделяемых неоднородных систем (например, фракционного состава твердой фазы, слипаемости твердых частиц, допустимого уноса твердых частиц и др.), условий работы циклона и его гидравлического сопротивления.

Общее гидравлическое сопротивление циклона, установленного, как показано на схеме (рис. 1), можно представить как сумму потерь давления на преодоление сопротивления трения и местных сопротивлений, а именно: потеря давления при входе в циклон; потери давления на преодоление сопротивления трения в корпусе циклона; потери давления при переходе газового потока из внешней зоны циклона большого диаметра во внутреннюю зону (в выходную трубу) с поворотом на 180°; потери на преодоление сопротивления трения в выхлопной трубе.

Примечание: В бункере 4 создается несколько большее разрежение, чем на выходе из выхлопной трубы циклона, в связи с чем при наличии даже незначительных подсосов (в случае нарушения герметичности) струя воздуха, захватывая твердые частицы, выносит их из циклона, что резко снижает степень очистки газового потока.

Выражая общее гидравлическое сопротивление через динамический напор во входном патрубке и заменяя сумму частных коэффициентов гидравлических сопротивлений общим коэффициентом гидравлического сопротивления циклона, получим:

где r - плотность газовой среды в рабочих условиях, кг/м³;

v_вх - скорость газа во входном патрубке, м/с.

где f_вх - площадь поперечного сечения входного патрубка, м²;

Секундный расход газа рассчитывается по формуле:

где V - расход воздуха, поступающего в циклон, м³/c;

d₀ - размер диаметра отверстия дроссельной заслонки (принимается равным 1/3 внутреннего диаметра трубопровода),

При расчете значения общего гидравлического сопротивления циклона чаще его определяют как функцию условной скорости газа v_Ц, отнесенной к площади свободного поперечного сечения цилиндрической части корпуса циклона:

Условная скорость газа в циклоне v_Ц, обеспечивающая высокую степень очистки, лежит в пределах 3 - 3,5 м/с, рассчитывается по уравнению

Значения коэффициентов x_Ц и x_Ц^¢ зависят от конструктивных особенностей циклонов. Например, для некоторых стандартных циклонов, разработанных головным предприятием НИИОГАЗа, они имеют следующие значения:

Примечание: Цифры 15, 11 и 24 указывают, под каким углом к горизонтали располагается входной патрубок.

Как было отмечено выше, степень улавливания при всех прочих одинаковых условиях зависит от скорости газового потока, а следовательно, и от соотношения DР/r. Наилучшие условия очистки запыленного газа обеспечиваются, как показывают данные по эксплуатации циклонов, при значениях DР/r в интервале 500 - 750 м²/с². Выше этих значений будет перерасход энергии при практически постоянной степени очистки h; ниже этих значений степень очистки циклона будет заметно снижаться.

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: