Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 [ 148 ] 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

Рис. XVII-3. Схема потоков жидкости в аппарате с мешалкой:

а - без отражательных перегородок; б - с перегородками

ГО типов с лопастями, повторяющими по своим очертаниям профиль корпуса. В этих конструкциях зазор между стенкой корпуса и перемешивающим устройством невелик (D/d„ < 1,051,25). Это обстоятельство обусловливает большую турбулентность потока у самой стенки, что способствует лучшей теплопередаче через стенку и препятствует отложению осадка на

Рис. XVII-4. Схема одиночной лопасти (к мощности на перемешивание жидкости)

расчету

стенке и днище. Поэтому такие мешалки часто используют при перемешивании суспензий, частицы которых характеризуются склонностью к налипанию на стенки.

Тихоходные ленточные и шнековые мешалки применяют для перемешивания высоковязких неньютоновских жидкостей.

Определение расхода энергии на перемешивание рассмотрим на примере вращения одиночной прямой лопасти (рис. XVII-3 и XVII-4), вокруг вала с угловой скоростью (о, причем d„/2 -длина лопасти, а h - ее ширина. На расстоянии г от оси вращения выделим элемент длиной dr, который имеет окружную скорость Wj. = тт.

На основании закона Ньютона сопротивление среды для этого элемента равно

dp = tp(h-dT)

TfiLjs % = /(Re) - коэффициент сопротивления.

Элементарная мощность равна произведению силы на путь, пройденный ею за одну секунду, W, = (ог:

dN = W, dp = рж(Л • dr)-сог или

dN ghbir dr. 2

(XVII. 1)

Ширина лопасти h оценивается некоторой долей К диаметра перемешивающего устройства, т.е.

h = Kd.

Подставляя это выражение для h в уравнение (XVII. 1) и учитывая, что (О = 271Л, где л - число оборотов перемешивающего устройства за одну секунду, имеем

dN = apdnr -dr.

где а - коэффициент.

Проинтегрировав это выражение в пределах от О до dji, получим N = Kpndl откуда

К=-\. (XVII.2)

Безразмерный комплекс называют критерием мощности, он зависит от свойств перемешиваемой жидкости (вязкость, плотность), скорости вращения перемешивающего устройства и размеров мешалки.

В соответствии с теорией подобия запишем зависимость для определения Kfj в критериальной форме:

КА. RelFr, (XVII.3)

где Re=pndl/g - модифицированный критерий Рейнольдса; Fijj = ndjg - модифицированный критерий Фруда.

Коэффициент А и показатели степени а и Э определяются экспериментально для перемешивающих устройств данного типа. Если при перемешивании воронка отсутствует или мала, то силой тяжести можно пренебречь и тогда критерий Фруда из уравнения (XVII.3) исключается.

Для основных типов нормализованных перемешивающих устройств в справочной литературе имеются графические зависимости К и Re„, установленные по экспериментальным данным.

В механических мешалках различают два режима перемешивания: ламинарный и турбулентный. Ламинарный режим ( Re < 30) соответствует малоинтенсивному перемешиванию, при котором жидкость плавно обтекает лопасти мешалки, захватывается и вращается вместе с ними.

При увеличении числа оборотов перемешивающего устройства возрастает сопротивление среды вращению, возникает и интенсифицируется турбулентный режим перемешивания (Re > 100). При высокой степени турбулентности (Reц > 10*) критерий мощности практически не зависит от критерия Re. Эта область называется автомодельной, в ее пределах расход энергии определяется только инерционными силами.

Уравнение (XVII.3) используется для определения критерия мощности, при найденном значении которого из уравнения (XVII.2) определяется мощность N, необходимая для перемешивания при выбранном режиме и конструктивных параметрах мешалки.

БАРБОТАЖНОЕ ПЕРЕМЕШИВАНИЕ

Этот способ перемешивания применяют для маловязких жидкостей. Сравнительная простота аппаратов с барботажным перемешиванием позволяет проектировать их на большие объемы, допускает уста-