Биоинженерия. Методическая разработка для студентов специальности 070100 "Биотехнология". Балдаев Н.С. - 27 стр.

           сила инерции   ρn 2 Di nDi2 ρ                     что величина плотности жидкости, окружающей мешалку,
                        =        =       = N Re =            уменьшается из-за наличия пузырьков воздуха. Если пу-
         сила вязкости     µn      µ
                                                             зырьки воздуха, поднимающиеся к поверхности жидкости в
                           Di
                                                             небольшом количестве, соприкасаются с мешалкой, то при
= модифицированный критерий Рейнольдса (безразмерная         переходе к системе газ—жидкость количество энергии, за-
величина).                                        (5.3)      трачиваемой на перемешивание, изменяется незначительно.
   Характеристики различных типов мешалок по мощности        Отношение затрачиваемых энергий на перемешивание в
представлены на рис. 5.1 в форме зависимости NP от NRe .     системе газ - жидкость и в жидкости без газа Рg/Р изменяет-
Определение значений мощности Р по величинам п, Di, ρ и      ся от 0,3 до 1 и зависит от типа мешалки и интенсивности
µ для каждого типа мешалки в геометрически подобных          аэрации. Из вышесказанного очевидно, что отношение Рg/P
системах производится при помощи диаграммы, приведен-        будет зависеть от критерия, который характеризует степень
ной на рис. 5.1, на которой экспериментальные точки не по-   дисперсности пузырьков воздуха вокруг мешалки. Для опи-
казаны. Типы мешалок, представленные на рис. 5.1, обычно     сания этого отношения была предложена следующая фор-
используются в промышленности. Если геометрические           мула:
формы системы отличаются от тех, которые показаны на                                    Pg
рисунке, то каждая кривая на рис. 5.1 несколько меняется,                                  = f (N a ) ,           (5.5)
                                                                                        P
хотя характер кривой остается тем же.
   Важно отметить, что геометрические формы мешалок,                    Q
представленные на рис. 5.1, считаются стандартными, осо-
                                                                       Di2
бенно для плосколопастной турбины. Также важно, что зна-     где N a =     - скорость газа (воздуха) Q, отнесенная к
чение NP при высоких значениях NRe (т. е. в турбулентной               nDi
области) остаются постоянными для всех типов мешалок.        площади поперечного сечения сосуда Di2, деленная на ок-
Например, значение NP для плосколопастной турбины в          ружную скорость мешалки n·Di; Na - безразмерная величи-
этой области будет                                           на. Был введен комплекс Na - число аэрации, которое долж-
                           NP = 6.                 (5.4)     но характеризовать степень дисперсности пузырьков для
                                                             всей системы. Для системы воздуховода экспериментально
   Уменьшение энергетических затрат при аэрации. По-         определили характер функции f в уравнении (5.5). Функция
требление энергии мешалками при перемешивании системы        f зависит также от типа мешалки (рис. 5.2). Значения Na в
газ—жидкость значительно уменьшается по сравнению с          экспериментах изменялись от 0 до 12·102, Pg/Р - от 1,0 до
потреблением энергии мешалками при перемешивании             0,3.
жидкости без газа. Система газ-жидкость широко распро-            Экспериментально найденные соотношения между Рg и
странена в микробиологической промышленности. Умень-         другими переменными были представлены в следующем
шение затрачиваемой энергии при перемешивании этой           виде:
системы происходит главным образом в результате того,