Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Расчет мешалки




Мощность, расходуемая на перемешивание определяется по формуле

N = Еим · ρ · n3 · d5,

где Еим – модифицированный критерий Эйлера;

ρ – плотность жидкости;

n – частота вращения мешалки, с-1;

d – диаметр мешалки.

Связь между модифицированными критериями Эйлера и Рейнольдса выражается уравнением

Еuм = ,

где С и k – постоянные коэффициенты, определяемые экспериментально для каждого типа мешалок.

Модифицированный критерий Рейнольдса представляет собой

м = ρnd2/μ = nd2/ν,

где μ, ν – динамическая и кинематическая вязкость жидкости.

Плотность бинарной неоднородной системы (суспензии), состоящей из жидкой и твердой фазы определяется по формуле

= ρч ×φ + ρж (1-φ) ,

где x, φ – массовая и объемная концентрация твердой фазы в долях;

ρч, ρж – плотности твердых частиц и жидкой фазы.

Вязкость суспензии независимо от размера твердых частиц при объемной доле твердой фазы φ<0,1 вычисляют как

μ = μж (1+ 2,5 φ),

а при φ>0,1

μ = μж (1+ 4,5 φ),

где μж – динамическая вязкость жидкой фазы.

Для лопастных мешалок коэффициент к = 0,2. Для двухлопастных мешалок С = 6,8, а для четырех лопастных – С = 8,52.

Рисунок 8.1 – Схема лопастной мешалки Различие в геометрических соотношениях мешалок учитывается симплексами Г1, Г2, Г3, т. е. Еuм = ×Г1×Г2×Г3, где Г1= ; Г2= ; Г3= .

Для пропеллерных мешалок к = 0,15. Если число лопастей равно 2, то С = 0,985, а при трех лопастях С = 1,19. Симплексы у пропеллерных мешалок

Г1 = ; Г2 = .

Влияние изменения отношения у/d в пределах 0,2– 0,5 незначительно и им можно пренебречь.

Поправка при сильно шероховатых стенках сосуда, установке отражательных перегородок, указателей уровней жидкостей, оправок для термометров и т.п. учитывается дополнительным коэффициентом ηдоп, т.е. рабочая мощность мешалки равна

Nр = N/ ηдоп.

Принимают ηдоп = 0,8 – 0,95.

Мощность двигателя вычисляют по уравнению

Nдв = кз Nр,

где η – коэффициент полезного действия привода;

кз – коэффиент запаса на случай большого пускового момента. Для лопастных мешалок кз = 1,5, а для пропеллерных и турбинных мешалок кз = 1,1 – 1,15.

Различают ламинарный и турбулентный режимы перемешивания. При ламинарном режиме м < 20 перемешиваются только те слои жидкости, которые непосредственно примыкают к лопастям мешалки. При м > 100 имеет место турбулентный режим перемешивания, а при м > 105 (область развитой турбулентности) число Эйлера практически не зависит от критерия Rем. В этой области увеличение частоты вращения мешалки приводит к увеличению затрачиваемой мощности без достижения желаемого эффекта.

Эффективность смешивания характеризуется показателем неоднородности смеси

λ = ,

где xi – доля меньшего компонента в пробе i;

храсч – доля того же компонента в расчетной (идеальной) смеси

n – число проб, взятые из смеси и равномерно распределенные во всем объеме.

Продолжительность перемешивания для достижения заданной неоднородности смеси λк определяется по формуле

τк = ,

где ксм – коэффициент скорости смешивания, с -1, зависящий от свойств среды, конструкции смесителя и интенсивности перемешивания.

Энергия, расходуемая на перемешивание мешалкой, определяется по формуле

Е = Nр · τк/η.

Пример

В смесителе производят перемешивание твердых частиц в жидкой фазе при помощи 2-х лопастной мешалки, вращающейся с частотой 1,4 с-1. Диаметр аппарата равен 1 м, а его высота 1,4 м. Плотность жидкости равна 1050 кг/м3, а ее вязкость 0,02 Па·с. Содержание твердой фазы в идеальной смеси φ = 0,3. Плотность частиц 1250 кг/м3. Диаметр мешалки равен 0,39 м, а высота лопастей 35 см. После ввода частиц в жидкость и их перемешивания в течение 5 минут были взяты из разных мест объема аппарата 8 проб, в которых содержание твердой фазы составило: 0,25; 0,27; 0,36; 0,33; 0,22; 0,29; 0,39; 0,31.

Определить необходимую продолжительность перемешивания для обеспечения заданной неоднородности смеси 0,01, а также мощность электродвигателя, приводящего во вращение мешалку через редуктор с коэффициентом полезного действия η = 0,9, и удельные затраты на перемешивание.







Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 2289. Нарушение авторских прав

codlug.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.007 сек.) русская версия | украинская версия