Расчеты и выбор механических перемешивающих устройств вертикальных емкостных аппаратов. Карпушкин С.В - 16 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

ских решениях, предполагающих отсутствие существенного влияния твёрдых частиц на характеристики
течения потоков двухфазных систем.
При наличии интенсивного окружного движения жидкости, как это имеет место при
R
вн
≤ 0,1
DH
, рас-
пределение концентрации частиц твёрдой фазы по радиусу аппарата устанавливается в результате их дви-
жения под действием центробежной силы (сепарирующий фактор) и переноса в противоположном направ-
лении турбулентной диффузией (смешивающий фактор). Если в аппарате установлены мешалки с горизон-
тальными лопастями, то при плотности твёрдых частиц, превышающей плотность жидкости, основная мас-
са твёрдой фазы оказывается сосредоточенной в периферийной зоне аппарата и связь между локальным
значением концентрации
X
R
на радиусе
R
=
D
/2 (в периферийной зоне) и средней концентрацией твёрдых
частиц в аппарате
X
ср
представлена в [2] следующим образом:
( )
( )
( )
⋅+
−
⋅
⋅−
+
−
⋅=
+
+
=
⋅−
−
∑
12021,5
19,05
2
3
21,5
21,5
5
1
м
2
ос
2
2
2
19,05
ср
м
2
1,5
ос
k
rG
gdrG
wrG
G
e
X
X
k
m
k
D
k
k
mD
mD
D
gdrG
Gw
R
mD
D
, (1.13)
где
w
ос
– скорость осаждения взвешенных частиц, определяемая по формуле
ж
жт
срос
ρ
ρρ
1,15
−
⋅=
gdw
; (1.14)
d
ср
– средний диаметр частиц; ρ
т
, ρ
ж
– плотность твёрдой и жидкой фазы суспензии.
Если радиальная неоднородность распределения твёрдой фазы суспензии нежелательна, можно
предпринять следующие действия:
− увеличить диаметр мешалки с горизонтальными лопастями, повысив степень однородности рас-
пределения по радиусу периферийной зоны;
− уменьшить саму периферийную зону путём установки в аппарате мешалки с вертикальными ло-
пастями (якорной, рамной), для которых характерна незначительная радиальная сепарация взвешенных
частиц и определяющей является центральная зона;
− установить в аппарате внутренние устройства с
R
вн
> 0,1
DH
, что приведёт к резкому снижению
окружной составляющей скорости и, как следствие, – к ослаблению эффекта радиальной сепарации.
Процесс переноса частиц твёрдой фазы в осевом направлении описан в [1, 2] уравнением
1
1
Pe
м
Pe
м
max
−
−
=∆
−
e
X
, (1.15)
где
[ ]
(
)
−
=∆
∈
cp
cp
;0
max
max
X
XhX
X
Hh
– значение относительной разности концентраций взвешенных частиц по
высоте аппарата;
X
(
h
) – концентрация твёрдой фазы на расстоянии
h
от днища аппарата;
( )
>
≤−
=
DHR
D
H
w
DHR
D
H
ww
1,0,
;1,0,
Pe
вн
T
ос
вн
T
2ос
м
)(π
4
2
2
м
2
2
m
rdD
q
w
−
=
– скорость восходящего потока перемешиваемой среды, где значения её циркуляцион-
ного расхода
q
определяются по формулам (1.6), (1.8) в зависимости от типа мешалки и значения
G
D
.
Коэффициент турбулентного переноса
D
т
в случае
R
вн
> 0,1
DH
определяется по формуле (1.9), а в
случае
R
вн
≤ 0,1
DH
– по (1.5) или (1.7).
Таким образом, качество перемешивания малоконцентрированных суспензий в вертикальных емко-
стных аппаратах характеризуется:
1) относительной разностью массовой доли взвешенных частиц по высоте аппарата
max
X
∆
, опреде-
ляемой в результате решения уравнения (1.15);
2) при
R
вн
≤ 0,1
DH
и установке в аппарате мешалок с горизонтальными лопастями – отношением
средней массовой доли твёрдой фазы к максимальной по радиусу аппарата в периферийной зоне
X
ср
R
=
X
ср
/
X
R
, которое определяется по соотношению (1.13).
– модифицированный критерий Пекле;

Страницы