Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


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

Расход энергии на перемешивание



 

Рассмотрим лопасть, обтекаемую жидкостью. Сила сопротивления R, согласно закону Ньютона, определяется по формуле

 

R =(оFлсw2)/2 (1)

 

(т.е. смешанную задачу гидродинамики сводим к внешней), где Fл – площадь лопасти (рис. 3), равная произведению ее ширины b на удвоенный радиус r, т.е. Fл = 2br.

 

 


Рис. 3. К расчету мощности, затрачиваемой на перемешивание

 

Допустим, что жидкость неподвижна и w – окружная скорость вращающейся мешалки, которая изменяется по длине лопасти, причем w = щr (где щ – угловая скорость), или w = 2рrn. Сила сопротивления dR на элементе поверхности dFn = 2bdr определяется по формуле

 

dR = 2оbс (2рnr)2 dr/2. (2)

 

Тогда мощность, расходуемая на перемешивание, dN=wdR, равна

 

(3)

 

или

 

(3а)

 

Величину b можно выразить в долях от диаметра мешалки, т.е. b=цdM (где ц-коэффициент, зависящий от геометрических размеров мешалки). С учетом того, что rM =dM/2, получим


N=р3оцсn3dM5/8 (4)

 

Обозначим отношение (р3оц)/8 как KN. Тогда

 

N= KN сn3dM 5 (5)

 

Отсюда

 

КN = N/(сn3dм5). (5а)

 

Эту величину принято называть критерием мощности, или модифицированным критерием Эйлера (для мешалок); его называют также центробежным критерием Эйлера. Действительно, критерий Эйлера Eu = Др/(сw2), причем w ~ nd. Гидравлическое сопротивление при вращении мешалки в жидкой среде Др ~ N/(ndм3). Тогда:

 

EuМ = N/(сn3dм5)= КN (6)

 

Для описания процесса перемешивания пользуются модифицированным критерием Рейнольдса.

 

Rец= сnd2/м. (7)

 

Критическое значение этого критерия: Rец≈ 50

Для геометрически подобных аппаратов с мешалками обобщенное критериальное уравнение принимает вид:

 

(8)

 


где с и m – постоянные величины (для данной конструкции мешалки и для определенного режима перемешивания).

Значения постоянных величин с и m для различных мешалок приведены в справочной литературе, где так же дается зависимость КN =f(Rец) для тех же мешалок.

Классификацию мешалок удобнее проводить по конструктивным признакам.

Механические мешалки разделяются по устройству лопастей на следующие группы: 1) лопастные – с плоскими лопастями, 2) пропеллерные – с винтовыми лопастями, 3) турбинные, 4)специальные (барабанная, дисковая и вибрационная).

Основными геометрическими характеристиками мешалок являются: Н/D, d/D, b/D, где Н и D – соответственно высота и диаметр аппарата, d – диаметр лопасти, b – ширина лопасти.

Нормализованные турбинные мешалки выпускают с диаметром турбины 300, 400, 500 и 600 мм.

Для перемешивания вязких жидкостей и пастообразных материалов применяют так называемые якорные мешалки с лопастями, изогнутыми по форме стенок и днища сосуда (рис. 4). Якорные мешалки очищают стенки аппарата от налипающего на них материала, благодаря чему улучшается теплообмен и предотвращаются местные перегревы перемешиваемых веществ.

Специальные мешалки

Барабанная мешалка представляет собой лопастной барабан в виде так называемого беличьего колеса (рис. 5). Мешалки этой конструкции создают большую подъемную силу и потому весьма эффективны при проведении реакций между газом и жидкостью, а также при получении эмульсий, обработке быстро расслаивающихся суспензий и взмучивании тяжелых осадков. Рекомендуемые условия применения барабанных мешалок: отношение диаметра барабана к диаметру сосуда от 1:4 до 1:6, отношение высоты жидкости к диаметру барабана не менее 10.

 

Рис. 4. Якорные мешалки Рис. 5. Барабанная мешалка

 

Рис. 6. Быстроходные мешалки: а – пропеллерные; б – двухлопастные; в-трехлопастные; г – открытые турбинные; д – закрытые турбинные; е – фрезерные

 

 




Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.