ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Рабочие характеристики устройств для перемешивания в жидкой фазе из "Химические реакторы и смесители для жидкофазных процессов" Эксперименты на пилотной установке проводят для того, чтобы определить наилучший тип мешалки и конструкцию сосуда, требующиеся для достижения определенных результатов процесса. Желаемыми результатами процесса могут быть суспензи-рование твердого вещества в жидкости, диспергирование или эмульгирование несмешивающихся жидкостей, завершение химической реакции или любой результат множества других процессов, причем некоторые из них могут включать тепло- или массопередачу. [c.50] После того как на пилотной установке достигнуты удовлетворительные результаты процесса, возникает проблема точного предсказания скорости вращения мешалки, требуемой для получения тех же результатов в геометрически подобной системе промышленного масштаба. Скорость вращения мешалки в промышленном аппарате необходимо знать заранее еще и для того, чтобы рассчитать мощность, потребляемую при перемешивании. [c.50] Ни один из приведенных критериев масштабных переходов несовместим с любым другим. Это проиллюстрировано на рис. HI-4, где дана зависимость скорости вращения мешалки от мощности для смесителей различных объемов, соответствующих по форме аппарату стандартной конструкции. [c.50] На рис. П1-4 для каждого критерия масштабных переходов приведена только одна линия. Однако для каждой из этих линий можно вычертить любое требуемое число параллельных. При расчетах для рис. П1-4 приняты следующие физические свойства жидкости плотность р = 1400 кг/м , вязкость ц = l,0H- /if , поверхностное натяжение а = 0,0756 Н/м. [c.51] Гидродинамический напор (в м) обычно выражают в виде uV2g, где и — линейная скорость (в м/с) и g — ускорение силы тяжести [g — 9,81 м/с ). Окружная скорость мешалки есть линейная величина (сОокр ND ). Таким образом напор Н, развиваемый мешалкой, пропорционален Насосный эффект мешалки Qt, — ND . Подстановка выражений для Qn ш Н ъ уравнение (П1, 4) показывает, что Р Это известно также из определения критерия мощности. [c.51] развиваемый мешалкой, является мерой напряжения сдвига. К мешалкам, создающим высокое напряжение сдвига и рассмотренным в главе I, предъявляют требование поддержания небольшого отношения QJH. [c.51] Если желательно перемешивание без высокого напряжения сдвига в жидкости, то для получения большой величины отношения QJH необходимо увеличить диаметр мешалки и снизить скорость ее вращения. [c.51] Некоторые из этих выводов позволяют сделать предположения о возможных критериях масштабных переходов для достижения определенных результатов процесса. Например, при суспендировании твердых частиц в перемешиваемой жидкости болыпое значение имеет насосный эффект мешалки. [c.51] На практике, однако, нужно выполнить эксперименты на пилотных установках различных объемов, чтобы осуществлять надежные масштабные переходы. [c.52] В другом случае результатом процесса может быть получение жидкого детергента заданной вязкости. Чтобы достигнуть этого результата, жидкость необходимо перемешивать при определенных значениях насосного эффекта и напряжения сдвига. Если напряжение сдвига слишком велико, детергент может разрушиться, а при слишком малом напряжении сдвига детергент может не быть однородным и гомогенным. [c.52] Оптимальные геометрические пропорции можно успешно определить путем изучения результатов процесса в определенном аппарате с мешалками различных размеров. Для выбранных результатов процесса и размеров аппарата по графику зависимости мощности Р от величины отношения диаметров мешалки и аппарата В (рис. П1-5) определяют такое отношение 0 0, при котором мощность, затрачиваемая при перемешивании жидкости, минимальна. [c.52] Зависимость потребляемой мощности Р от величины отношения диаметров мешалки и аппарата м/Д при неизменных результатах процесса перемешивания. [c.52] Пример. Жидкий детергент плотностью р = 1400 кг/м , вязкостью х = 1,0Н-с/м2 и поверхностным натяжением 0 = 0,0756 Н/м подвергнут успешной обработке на стадии пилотных испытаний. При исследовании систем с различной геометрией было найдено, что мощность, затрачиваемая на перемешивание в аппарате стандартной конструкции, минимальна. [c.52] Нужно определить условия для воспроизведения результатов процесса в промышленном масштабе в геометрически подобном аппарате диаметром 2,74 м, объемом 16,2 м . [c.52] Интересно отметить, что критерий Рейнольдса увеличивается с увеличением масштабов производства, что говорит о невозможности сохранения динамического подобия. Представляет также интерес увеличение отношения насосного эффекта к гидродинамическому напору при увеличении размеров аппарата. [c.53] Обычно оказывается неэкономичным проведение экспериментов на действующей промышленной установке с целью достижения наилучших результатов процесса. Для определения оптимальных условий процесса можно изготовить и использовать маломасштабпые модели, подобные описанным. [c.55] Для перемешивания в жидкой фазе применяют следуюш,ие две основные группы механических мешалок. [c.56] Вернуться к основной статье