Смекни!
smekni.com

Виды смесителей (стр. 4 из 5)

Закрытые турбинные мешалки обычно устанавливают внутри направляющего аппарата, который представляет собой неподвижное кольцо с лопатками, изогнутыми под углом 45-900 (рисунок 2.5). Закрытые турбинные мешалки создают преимущественно радиальные потоки жидкости при небольшой затрате кинетической энергии. Образующиеся радиальные потоки жидкости обладают достаточно большой скоростью и распространяются па всему сечению аппарата, достигая наиболее удалённых его точек. Жидкость входит в мешалку через центральное отверстие и выходит по касательной к колесу. В колесе жидкость плавно меняет направление от вертикального (па оси) до горизонтального (па радиусу) и выбрасывается из колеса с большой скоростью.

При таком направленном и многократно повторяющемся в единицу времени движении жидкости достигается быстрое и эффективное перемешивание ее во всем объеме сосуда.

Для улучшения и ускорения перемешивания (что особенно важно в аппаратах непрерывного действия) применяют турбинные мешалки с лопастями или колесами, расположенными на различной высоте.

Достоинства турбинных мешалок:

1) быстрота перемешивания и растворения,

2.) эффективное перемешивание вязких жидкостей

3) пригадн6сть для непрерывных процессов.

Недостатком турбинных мешалок является сравнительная сложность и высокая стоимость изготовления.

Области применения турбинных мешалок:

1) интенсивное перемешивание и смешивание жидкостей различной вязкости, которая мажет изменяться в широких пределах мешалки открытого типа до 105 спз, мешалки закрытого.

2) тонкое диспергирование и быстрое растворение

3) взмучивание осадков в жидкостях, содержащих 60 % и более твердой фазы (для открытых мешалок - до 60%); допустимые размеры твердых частиц: до 1,5 .мм для открытых мешалок, до 25 .мм для закрытых мешалок.

Нормализованные турбинные мешалки выпускают с диаметром турбины 300, 400, 500 и 600 мм.

Рисунок 2.5- турбинные мешалки

2.4 Специальные мешалки

Для перемешивания вязких жидкостей и пастообразных материалов применяют так называемые якорные мешалки с лопастями, изогнутыми по форме стенок и днища сосуда (рисунок 14). Якорные мешалки очищают стенки аппаратов от налипающего на них материала, благодаря чему улучшается теплообмен, и предотвращаются местные перегревы перемешиваемых веществ.

Барабанная мешалка представляет собой лопастной барабан в виде так называемого беличьего колеса. Мешалки этой конструкции создают большую подъемную силу и потому весьма эффективны при проведении реакций между газом и жидкостью а также при получении эмульсии, обработке быстро расслаивающихся суспензии и взмучивании тяжёлых осадков. Рекомендуемые условия применения барабанных мешалок: отношение диаметра барабана к диаметру сосуда от 1: 4 до 1: 6.

Рисунок 2.6- Специальные мешалки

Перемешивание сжатым воздухом

Перемешивание маловязких жидкостей иногда производят сжатым воздухом. Таким способом возможно лишь медленное перемешивание при сравнительно большом расходе энергии; кроме того, как указывалось, перемешивание воздухом может сопровождаться нежелательным окислением или испарением продуктов.

Обычно перемешивание сжатым воздухом проводят в аппаратах, снабженных барботером - трубой с отверстиями для выхода воздуха, или в аппаратах, работающих по принципу воздушных подъемников (эрлифтов). В последнем случае жидкость, смешанная с пузырьками воздуха, поднимается по центральной трубе, расположенной по оси аппарата, и опускается в кольцевом пространстве между трубой и стенками аппарата. Таким образом, жидкость циркулирует в аппарате и перемешивается в нем.

3. Блок-схема процесса

__

H

__ __

XY


__

Z

Контролируемые нерегулируемые факторы Х:

- температура окружающей среды;

- атмосферное давление;

- число оборотов мешалки;

- отношение твердой фазы к жидкой;

- плотность жидкости;

- вязкость жидкости;

- плотность твердой фазы;

- размеры твердых частиц;

- размеры аппарата;

- коррозия деталей;

- износ деталей;

- ширина и диаметр лопасти

Контролируемые регулируемые факторы Н:

- время перемешивания;

- скорость подачи суспензии;

- глубина погружения лопасти;

- количество жидкости;

- интенсивность перемешивания;

- неполное перемешивание;

Неконтролируемые нерегулируемые факторы Z:

- эксплутационные воздействия;

- человеческий фактор

- незначительное измельчение

- примеси

- отключение электроэнергии:

- перепады электроэнергии;

Выходы Y:

- степень гомогенизации;

- производительность;

4. Расчет аппарата

Изучить процесс смешения и разработать смеситель непрерывного действия, в котором необходимо равномерно суспезировать твердые частицы в жидкости плотностью Р и вязкостью µ. Наибольший размер твердых частиц d; плотность твердой фазы Ртв. Диаметр аппарата о; высота жидкости в нем H=D; ширина лопастей b мм; шаг изменения диаметра 100 мм;

Исходя из заданной мощности двигателя Р, определить оптимальный диаметр лопаток и число оборотов мешалки. Составить блок-схему алгоритма и программу расчета на ЭВМ. Исходные данные приведены в таблице 4.1:

Таблица 4.1 - Исходные данные

C K I m n
0,105 0,6 0,8 0,4 1,9

Таблица 4.2- Данные

D, мм d, мм b, мм μ, Н P, кг/м Pтв, кг/м3 Р., кВт

1650 1,5 100 0,03 1830 2350 3

4.1 Расчет оптимального диаметра лопаток и числа оборотов мешалки.

Для расчета определяющего числа оборотов мешалки находим значение критерия Рейнольдса по формуле:

Rem=

= C∙ GAh∙( ρтв/ ρ )l ( dч / d )m ( D / d )n; (4.1)

Где: GA=

- критерий Галилея;

dч- диаметр твердой частицы;

Ρтв- плотность твердой фазы;

Значения коэффициента С и показателей степеней в уравнении (4.1) приводятся

ниже.

С= 0,105; k= 0.6; C= 0.8; m= 0.4; n= 1.9; (4.2)

Для расчета, определяющего числа оборотов n0 мешалки находим значения безразмерных величин, входящих в правую часть уравнения (4.1)

GA=

=
=
;

;

Rem= 0.105(3650,3∙107d3)0.6∙(1,28)0.8(

)0.4∙(
)1.9=53446,88∙d-0.5;

Рассчитываем определяющее число оборотов мешалки :

n0=

d=400мм. = 0,4 м.

n0==

= 8.6585 об/сек = 519.51 об/мин.

Rem=53446,88∙ 0.4-0.5= 84506.946=>С= 0,27

fd= (

)0.93= 1,345

fn= 1;

C1= 0,27∙1,345∙1= 0,363;

NP=0,363∙0.45∙8,65853∙1830= 4415,559 Вт.

Nдв=

= 5,887 кВт.

d= 500мм.= 0,5м.

n0=

= 4,965 об/с = 297,9 об/мин.

Rem= 53446,88∙(0,5)-0,5= 75585,3 =>С= 0.29;

С1= С∙f0∙fn∙fd;

fn= 1;

fd= (

)0.93= 1,09268

С1=0.31∙1,09268∙1= 0,33873;

NP= C1d5 n3ρ

NP= 0,33873∙0.55∙4,9653∙1830= 2370,8961 Вт.

Nдв=

= 3,161 kВт.

d= 600мм.= 0,6м.

n0=

= 3,142 об/сек = 188,52 об/мин.

Rem= 53446.88∙(0,6)-0,5= 68999.6014=>С= 0,3;

С1= С∙f0∙fn∙fd; fn= 1;

fd= (

)0.93= 0,922266