Мощность механического перемешивания

В общем виде мощность, затрачиваемая на перемешивание является функцией большого числа физических, геометрических, режимных параметров:

N = f(r, m, g, D, d_м, H, n_с...),

где r, m - плотность и вязкость жидкости; D - диаметр аппарата, H - глубина перемешиваемой жидкости; n_с и d_м - число оборотов и диаметр мешалки.

Для расчета мощности на перемешивание используется уравнение

N = K_N *r_ж*n_с*d_м,

где K_N - критерий мощности (или модифицированный критерий Эйлера). Он выражает отношение внешних и внутренних сил, действующих на единицу объема жидкости (F_внеш = N/n*d_м⁴, F_внутр = n²*d_м*r_ж ).

K_N определяется из эмпирических соотношений вида K_N=f(Re_ц,Fr_ц),

или K_N=С*Re_ц ^А - для аппаратов с отражательными перегородками

(Re_ц=r_ж*n_с*d_м ²/m - центробежный критерий Рейнольдса; Fr_ц=n_с²*d_м /g - центробежный критерий Фруда; C и а - эмпирические константы, зависящие от конструкции мешалки и режима перемешивания).

Аппараты с мешалками хорошо изучены и величина K_N дается в литературе в виде эмпирических соотношений или графиков K_N=f(lgRe) (рис.11).

В зависимости от типа мешалки и режима перемешивания обычно K_N = 0,5-10. Для турбулентного режима (при Re>10000) K_N=const.

Типовая методика расчета аппаратов с перемешивающими устройствами изложена в РТМ 2601-90-76 "Аппараты с механическими перемешивающими устройствами вертикальные".

Мощность, затрачиваемая на перемешивание аэрируемой жидкости значительно меньше мощности на перемешивание чистой жидкости. Уменьшение затрачиваемой энергии при перемешивании Г-Ж смеси происходит вследствие уменьшения плотности и вязкости среды.

Отношение N_ГЖ/N изменяется от 1 до 0,3 при увеличении интенсивности аэрации и зависит от типа мешалки. Оно обычно характеризуется величиной критерия аэрации К_А: N_ГЖ/N = f(К_А). Критерий аэрации представляет собой отношение приведенной скорости газа по аппарату к окружной скорости мешалки и имеет вид:

К_А=Q_г /(n*D_а³) или К_А=Q_г /(n*d_м³).

Отношение N_ГЖ/N обычно определяется по эмпирическим графикам или зависимостям вида:

N_ГЖ/N =С(Q_г / n*d_м³)^а.

Значения коэффициентов С и а зависят от типа мешалки.

При перемешивании многоярусными мешалками каждая дополнительная мешалка увеличивает потребляемую мощность примерно на 60%. Соответственно при установке n мешалок на одном валу мощность, затрачиваемая на перемешивание:

N_n = N₁(0,4+0,6n), где N₁= N_ГЖ для одноярусной мешалки. 15

16 Мощность, затрачиваемая на перемешивание является функцией большого числа физических, геометрических, режимных параметров:

N = f(r, m, g, D, d_м, H, n_с...),

где r, m - плотность и вязкость жидкости; D - диаметр аппарата, H - глубина перемешиваемой жидкости; n_с и d_м - число оборотов и диаметр мешалки.

Для расчета мощности на перемешивание используется уравнение

N = K_N *r_ж*n_с*d_м,

где K_N - критерий мощности (или модифицированный критерий Эйлера). Он выражает отношение внешних и внутренних сил, действующих на единицу объема жидкости (F_внеш = N/n*d_м⁴, F_внутр = n²*d_м*r_ж ).

K_N определяется из эмпирических соотношений вида K_N=f(Re_ц,Fr_ц),

или K_N=С*Re_ц ^А - для аппаратов с отражательными перегородками

(Re_ц=r_ж*n_с*d_м ²/m - центробежный критерий Рейнольдса; Fr_ц=n_с²*d_м /g - центробежный критерий Фруда; C и а - эмпирические константы, зависящие от конструкции мешалки и режима перемешивания).

Аппараты с мешалками хорошо изучены и величина K_N дается в литературе в виде эмпирических соотношений или графиков K_N=f(lgRe) (рис.11).

В зависимости от типа мешалки и режима перемешивания обычно K_N = 0,5-10. Для турбулентного режима (при Re>10000) K_N=const.

Типовая методика расчета аппаратов с перемешивающими устройствами изложена в РТМ 2601-90-76 "Аппараты с механическими перемешивающими устройствами вертикальные".

Мощность, затрачиваемая на перемешивание аэрируемой жидкости значительно меньше мощности на перемешивание чистой жидкости. Уменьшение затрачиваемой энергии при перемешивании Г-Ж смеси происходит вследствие уменьшения плотности и вязкости среды.

Отношение N_ГЖ/N изменяется от 1 до 0,3 при увеличении интенсивности аэрации и зависит от типа мешалки. Оно обычно характеризуется величиной критерия аэрации К_А: N_ГЖ/N = f(К_А). Критерий аэрации представляет собой отношение приведенной скорости газа по аппарату к окружной скорости мешалки и имеет вид:

К_А=Q_г /(n*D_а³) или К_А=Q_г /(n*d_м³).

Отношение N_ГЖ/N обычно определяется по эмпирическим графикам или зависимостям вида:

N_ГЖ/N =С(Q_г / n*d_м³)^а.

Значения коэффициентов С и а зависят от типа мешалки.

При перемешивании многоярусными мешалками каждая дополнительная мешалка увеличивает потребляемую мощность примерно на 60%. Соответственно при установке n мешалок на одном валу мощность, затрачиваемая на перемешивание:

N_n = N₁(0,4+0,6n), где N₁= N_ГЖ для одноярусной мешалки.

Дата добавления: 2014-01-14