ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расчет вала перемешивающего устройства — Расчет корпуса аппарата из "Аппараты для перемешивания жидких сред" Вязкостью называют свойство жидкости оказывать за счет сил внутреннего трения сопротивление движению. Вязкость является основным физическим параметром, определяющим гидродинамический характер течения жидкости. Чаще всего при перемешивании приходится встречаться с жидкостями, вязкость которых зависит только от температуры и давления. Такие жидкости при ламинарном течении подчиняются закону Ньютона (215) и их принято называть ньютоновскими жидкостями. [c.176] Здесь йт1(1г — градиент скорости (скорость сдвига), характеризующий изменение скорости на единицу расстояния по нормали к вектору скорости [А — коэффициент пропорциональности, называемый динамическим коэффициентом вязкости. [c.176] Наряду с ньютоновскими жидкостями существует большой класс жидкостей, течение которых имеет заметное отклонение от закона Ньютона. Такие жидкости носят название неньютоновских жидкостей. Вязкость неньютоновских жидкостей может зависеть от скорости сдвига, от начального напряжения сдвига, от времени течения или от проявления при течении упруго-восстановительных деформаций. [c.176] Особенно часто неньютоновские жидкости используются в процессах химической технологии. Это растворы и расплавы высокомолекулярных полимеров, коллоидные суспензии, концентрированные суспензии различных твердых или пластичных материалов и т. п. [c.176] Жидкости, реологические характеристики которых зависят от времени, и жидкости с вязко-упругими свойствами встречаются в практике перемешивания реже, а проявление неньютоновских свойств этих жидкостей (увеличение вязкости во времени для реопектических жидкостей или снижение вязкости во времени для тиксотропных и вязко-упругих жидкостей) обычно действует на весьма ограниченный пусковой и начальный периоды процесса перемешивания. [c.176] Коэффициент К называют коэ( ициентом консистеиции, он зависит от температуры и давления жидкости. Показатель степени т называют индексом течения (показателем текучести), он характеризует степень отличия данной жидкости от ньютоновской, при значении т = 1 уравнение (217) превращается в уравнение Ньютона (216), где К = х. [c.177] Жидкости с m 1, проявляющие увеличение кажущейся вязкости с увеличением скорости сдвига, называют днлатантными жидкостями. [c.177] Влияние свойств неньютоновских жидкостей при перемешивании на характер расчетных зависимостей для нахождения времени перемешивания, потребляемой мощности и коэффициентов теплоотдачи изучалось многими исследователями [47, 49, 51, 57, 79, 111]. Основной сложностью этих исследований явилось изыскание метода определения кажущейся или, как ее принято называть для аппаратов с мешалками, эффективной вязкости Цэ. [c.177] Распределение скоростей жидкости по радиусу и высоте аппарата с мешалкой при ламинарном режиме перемешивания весьма неравномерно. Линейная скорость потоков жидкости в аппарате уменьшается с удалением от лопастей перемешивающих устройств, градиенты скорости достигают своих максимальных значений в непосредственной близости от мешалки и у стенок корпуса. Распределение скоростей потоков и градиентов скорости в них для различных конструкций аппаратов различны. Структура потоков, например, в аппаратах с быстроходными мешалками принципиально отличается от структуры потоков в аппаратах с тихоходными пере шивающими устройствами, лопасти мешалок в которых приближены к стенкам аппарата, и т. д. [c.177] Этот метод позволяет определить усредненное значение скорости сдвига в аппарате данной конструкции для любых скоростей вращения перемешивающего устройства на основании известных экспериментальных зависимостей (190) или (191). [c.178] Определив экспериментально усредненный градиент скорости dw/dr)i (на модели или натурном образце данной конструкции аппарата), соответствующий выбранному значению частоты вращения мешалки п , находят постоянный коэффициент В в уравнении (219). [c.178] При гидродинамическом и тепловом расчете натурного или разрабатываемого промышленного аппарата из уравнения (219) для заданной частоты вращения мешалки находят значение усредненного градиента скорости в аппарате и по нему из известного для натурной среды уравнения (218) течения жидкости определяют расчетную эффективную вязкость. [c.178] На рис. 100 и 101 в интервале рабочих значений представлены графические зависимости (218) для некоторых нетоксичных и негорючих модельных сред и некоторых натурных псевдопластических жидкостей, характеристики которых даны в табл. 23 и 24. [c.178] Экспериментально найденные на модельных аппаратах значения В позволяют производить гидродинамический и тепловой расчет разрабатываемых конструкций аппаратов с меп1алками объемом до 100 м и более [108). Для стандартных конструкций аппаратов с тихоходными перемешивающими устройствами значение коэффициентов В приведены в табл. 22. [c.180] Для других типов перемешивающих устройста могут быть использованы значения коэффициентов В уравнения (219), полученные экспериментальным путем в процессе разработки конструкции или заимствованные из технической литературы. [c.181] Обобщенные выражения для чисел Re и Ргм при значениях т = 1 для ньютоновских жидкостей превращаются в обычные выражения для чисел Reц и Ргц. Уравнения с использованием обобщенных выражений чисел R m и Ргм удобны для теоретического анализа процессов перемешивания. [c.182] Для расчетов в инженерной практике удобнее пользоваться уравнениями времени перемешивания, мощности и теплообмена в обычном виде (181), (191) и (196), подставляя в них при перемешивании неньютоновских жидкостей значение Цэ из зависимостей (221), (223), (224). [c.182] Пример 14. Определить мощность, потребляемую на перемешивание и коэффициент теплоотдачи от рабочей среды к стейке корпуса в аппарате с геликоидальной мешалкой при перемешивании 20% раствора синтетического каучука СКИ-3 в бензине при температуре t = 20° С. Конструкция и размеры аппарата приняты в соответствии с аппаратом, рассмотренным в примере 9. Частота вращения мешалки п = 0,333 1/с. [c.182] Из зависимости = / (dш/dr) на рис. 101 определим значение усреднен, ной вязкости в аппарате, Цд = 22 Па с. [c.182] Вернуться к основной статье