ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
ять на величину Ф
р
. Поэтому условие (1.42) также является условием пригодности перемешивающего
устройства для реализации процессов, сопровождающихся теплообменом.
С использованием соотношений (1.1) – (1.10) и формул для определения характеристик качества
перемешивания различных сред (1.11) – (1.30), а также условий (1.31) – (1.34), (1.41), (1.42) можно
сравнивать эффективность перемешивания конкретной среды в конкретных условиях механическими
перемешивающими устройствами различных конструкций. Рассмотрим конкретные примеры такого
сравнения.
1.6. СРАВНЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ
МЕШАЛКАМИ РАЗНЫХ ТИПОВ
Рассмотрим примеры выбора типа механической мешалки для реализации процессов турбулентного
и ламинарного перемешивания малоконцентрированных суспензий. В разделах 1.1 – 1.5 показано, что
обоснование такого выбора требует:
− расчёта затрат мощности перемешивания;
− определения показателей эффективности перемешивания;
− выбора диаметра вала перемешивающего устройства и проверки условий его виброустойчивости,
жёсткости и прочности;
− проверки условия пригодности уплотнения вала перемешивающего устройства;
− проверки условия пригодности теплообменного устройства аппарата.
1.6.1. Выбор типа мешалки для турбулентного перемешивания
Для перемешивания суспензии с массовой долей твёрдой фазы
X
ср
= 0,05 в аппарате с внутренним
диаметром
D
= 5 м, заполненном до высоты
Н
= 3,5 м и оснащенном трубой передавливания диаметром
0,133 м может быть использована турбинная либо трёхлопастная мешалка диаметром
d
м
= 1,25 м при
частоте вращения
n
= 1,25 1/с.
Средний диаметр частиц твёрдой фазы суспензии
d
ср
= 0,0001 м, их плотность ρ
т
= 2165 кг/м
3
, плот-
ность жидкой фазы суспензии ρ
ж
= 1210 кг/м
3
, кинематическая вязкость суспензии ν = 9,06·10
–6
м
2
/с.
Аппарат оснащён цилиндрической рубашкой высотой
Н
т
= 3,3 м, площадь поверхности теплообмена
F
= 50 м
2
. Температура суспензии в процессе перемешивания за 4,5 часа снижается с 35 до 5 °С. Коэффициент
теплопроводности суспензии при средней температуре λ = 0,75 Вт/(м·К), теплоёмкость
с
= 1760 Дж/(кг·К).
В качестве хладагента используется 25 %-ный раствор CaCl
2
, его начальная температура
t
т1
= –12 °С,
конечная –
t
т2
= –3 °С. Корпус аппарата изготовлен из нержавеющей стали, толщина стенки корпуса δ
ст
= 20 мм.
В качестве уплотнения вала перемешивающего устройства используется торцовое уплотнение типа
ТСК [5, 19]. Чистота обработки поверхностей уплотнительного и опорного колец уплотнения – ∇10, дина-
мическая вязкость рабочей среды в зоне уплотнения µ = 0,000037 Па·с, рабочее давление в аппарате
р
с
=
0,25 МПа. Удельная утечка рабочей среды через уплотнение должна соответствовать классу негерметично-
сти 2–1.
Подробный протокол расчёта затрат мощности на перемешивание в этом аппарате, расчётов пара-
метров качества перемешивания суспензии по методике [2], механических расчётов вала перемеши-
вающего устройства по методике [3], расчёта удельной утечки рабочей среды через уплотнение по ме-
тодике [19] и теплового расчёта по методике [2] для турбинной и трёхлопастной мешалки с помощью
системы инженерных расчётов MathCAD приведён в прил. А. Согласно результатам этих расчётов, и
турбинная, и трёхлопастная мешалки пригодны для организации процесса в данном конкретном случае,
однако значения показателей эффективности перемешивания при использовании мешалок разных кон-
струкций существенно различаются.
В табл. 1.4 представлены основные результаты расчётов: значения глубины центральной воронки,
затрат мощности, характеристик качества перемешивания, диаметра вала, коэффициентов теплоотдачи
от перемешиваемой среды.
На рис. 1.27 представлены графики функций распределения массовой доли взвешенных частиц по вы-
соте
( ) ( )
м
Pe
maxcp
1
⋅−
⋅+∆⋅=
H
h
eXXhX
,
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 38
- 39
- 40
- 41
- 42
- …
- следующая ›
- последняя »
