Расчеты и выбор механических перемешивающих устройств вертикальных емкостных аппаратов. Карпушкин С.В - 15 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

1.2. ХАРАКТЕРИСТИКИ КАЧЕСТВА ПЕРЕМЕШИВАНИЯ
РАЗЛИЧНЫХ СРЕД
Эффективность турбулентного перемешивания при реализации процессов смешения взаимно рас-
творимых жидкостей, получения суспензий, эмульсий, газожидкостных систем, а также растворения
частиц твёрдой фазы определяется окружной скоростью перемешиваемой среды, интенсивностью тур-
булентной диффузии и циркуляции. Однако, гидродинамическая обстановка в аппарате в процессе пе-
ремешивания каждой конкретной среды имеет свои особенности и характеризуется различными пара-
метрами качества перемешивания.
1.2.1. Перемешивание взаимно растворимых жидкостей
Основным показателем качества перемешивания взаимно растворимых жидкостей [1, 2] является
время достижения заданной степени неоднородности перемешиваемой среды (время гомогенизации).
Под степенью неоднородности среды в аппарате η через время τ после начала перемешивания по-
нимается:
– для жидкостей разного состава – отношение
cp
CC
τ
=η
, где
τ
C
– минимальное локальное значение
массовой концентрации распределяемого вещества через время τ после начала перемешивания (кг/м
3
);
V
G
C
=
cp
– среднее значение массовой концентрации (кг/м
3
);
G
– масса введённого компонента (кг);
V
≈
0,25 π
D
2
H
– объём жидкости в аппарате (м
3
);
– для жидкостей с разной температурой – отношение
0
0
tt
tt
−
−
=η
τ
, где
τ
t
– минимальное (максималь-
ное) локальное значение температуры через время τ после начала перемешивания (°С);
t
0
– начальная
температура жидкости (°С);
t
– среднее значение температуры (°С).
Приведённая ниже методика определения времени гомогенизации рекомендуется [2] для значений
17,0
<
η
≤
.
Для ситуаций
R
вн
≤ 0,1
DH
значение времени гомогенизации рассчитывается по формуле:
)(25,2
0
0
η−η⋅
η
τ=τ
e
, (1.11)
где
qG
rGrV
D
mDm
4
2
2
2
0
)(04,2 −
=τ
– время достижения степени неоднородности перемешиваемой среды;
87,0
0
=η
.
При
R
вн
> 0,1
DH
т
22
)1(ln8,0
D
DH
+
⋅η−−=τ
η
, (1.12)
где
D
т
– осредненный коэффициент турбулентного переноса, определяемый по формуле (1.9).
Подход [1] к расчёту процессов перемешивания в системах жидкость–твёрдая фаза базируется на
анализе распределения взвешенных частиц в объёме аппарата с мешалками. В рамках этого подхода из-
менение концентрации твёрдой фазы описывается уравнениями, которые характеризуют осаждение
частиц, их движение с конвективным потоком и перенос за счёт турбулентной диффузии. Минимально
допустимый уровень интенсивности перемешивания соответствует условиям, при которых обеспечива-
ется подъём частиц с днища аппарата или предотвращение их оседания.
Характеристики качества перемешивания и методика их расчёта различны для случаев перемеши-
вания малоконцентрированных и высококонцентрированных суспензий.
1.2.2. Перемешивание малоконцентрированных суспензий
Согласно [1, 2], суспензия считается малоконцентрированной, если объёмная доля твёрдой фазы в
ней не превышает 0,1, а массовая – 0,2. Методы расчёта и выбора аппаратов и перемешивающих уст-
ройств при перемешивании малоконцентрированной суспензии основаны на приближённых теоретиче-

Страницы