ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Режимы перемешивания из "Процессы и аппараты химической промышленности" Критическое значение критерия Кем, при котором наблюдается переход от ламинарного режима движения жидкости к переходной области или турбулентному режиму, зависит главным образом от конструкции мешалки. В среднем, при определении режимов работающих быстроходных мешалок считают Кем. кр 50. В табл. 4.1 приведены критические значения Кем, а также другие характеристики мешалок [1—5]. [c.165] В аппарате с мешалкой, вследствие вращательного движения мешалки, возникает сложное трехмерное течение жидкости. [c.165] В работах по перемешиванию используют также модифицированные критерии Рейнольдса, в которые в качестве определяющего линейного размера включены другие параметры (например, высота лопасти, диаметр или радиус аппарата и т, п.). [c.165] Тангенциальная (окружная) радиальная и осевая (аксиальная) ш, скорости являются составляющими скорости то жидкости. Данные по измерению скоростей показывают, что среднее значение тангенциальной составляющей скорости примерно на порядок превышает средние значения как радиальной, так и осевой составляющих, причем значения почти не изменяются по высоте аппарата и практически не зависят от высоты расположения мешалки. Тангенциальная скорость достигает максимального значения на диаметре, составляющем примерно / da, и затем уменьшается обратно пропорционально диаметру. [c.166] Под действием центробежной силы, возникающей при вращении мешалки любого типа с достаточно большой частотой (Ке 10 ), жидкость будет стекать с лопастей мешалки в радиальном направлении. Этот поток, двигаясь в плоскости вращения мешалки, дойдет до стенки сосуда, где он разделится на две части одну, текущую вдоль стенки аппарата вниз, ко дну сосуда, и другую, текущую вверх к свободной поверхности жидкости. [c.166] Возникновение радиального течения приводит к тому, что в полосе переходной области, которая ометается мешалкой, создается зона пониженного давления, куда и устремляется жидкость, текущая от свободной поверхности и от дна сосуда. Следовательно, в переходной области будут существовать аксиальные потоки, движущиеся в верхней части сосуда сверху вниз к мешалке, а в нижней части сосуда — снизу вверх к мешалке. Таким образом, в аппарате создается устойчивое меридиональное течение или устойчивая вынужденная циркуляция. При обычных соотношениях основных размеров аппарата Н/Оап X 1,5), как правило, возникает двухконтурная циркуляция (рис. 4.2). Меридиональное вторичное течение накладывается на окружное первичное течение, что и приводит к образованию в аппаратах с мешалкой сложного трехмерного движения жидкости, при котором частицы обрабатываемой среды будут перемещаться во всех направлениях. [c.166] Поскольку вторичное течение (как свободное, так и вынужденное) обладает тем свойством, что его вихревые линии совпадают с траекториями движения частиц, то это течение является винтовым. [c.167] СЯ вынужденная циркуляция, и в аппарате реально существуют не только периферийная и переходная области, но обнаруживается и область центральных цилиндрических вихрей. [c.168] При работе вращающихся механических мещалок на поверхности жидкости возникает воронка, глубина которой растет с увеличением частоты вращения мещалки (рис. 4.3). В пределе глубина центральной воронки может достигнуть не только ступицы мешалки, но даже и дна сосуда. Устойчивость работы перемещивающего устройства при этом резко снижается, а качество перемешивания существенно ухудшается. [c.168] Чтобы предотвратить образование воронки у стенок аппаратов с быстроходными мешалками устанавливают радиальные отражательные перегородки (рис. 4.4). Как показала практика, оптимальное число перегородок равно 2—4, ширина их В == — 0,Шап, а высота h = 2du. [c.168] Отражательные перегородки несколько повышают интенсивность перемешивания, но увеличивают и расход энергии в 1,3— 1,5 раза. [c.168] Структура потоков, создаваемых мешалкой, зависит не только от конструктивного типа мешалки и аппарата, но и от способа установки мешалки. Если мешалка (например, турбинная или винтовая) установлена близко ко дну аппарата, то нижняя циркуляционная зона существенно уменьшается см. рис. 4.2). Направление потоков жидкости изменяется. При создании однородности перемешиваемой среды возникает необходимость организации осевых (аксиальных) потоков. В таких случаях рекомендуется использовать винтовые мешалки с диффузором (рис. 4.5). Диффузор представляет собой соосную цилиндрическую обечайку, внутренний диаметр которой несколько больше диаметра мешалки. Мешалка и диффузор в комплекте работают как осевой насос. [c.168] Насосным эффектом мешалки называют объем циркулирующей жидкости в единицу времени. Насосный эффект уменьшается при увеличении вязкости перемешиваемой жидкости. Он является важной характеристикой мешалки. [c.168] При выборе типа мешалки следует учитывать практические рекомендации, приведенные в табл. 4.2 [1—5]. [c.168] Определяющая частота вращения является минимальной частотой, при которой можно получить устойчивую суспензию, бсевая составляющая скорости потока жидкости становится равной (или немного больше) скорости осаждения частиц, при этом восходящий поток удерживает равномерно распределенные В объеме жидкости твердые частицы во взвешенном состоянии, препятствуя их осаждению. [c.170] Здесь р и Рс — плотность частиц и среды, соответственно, кг/м d, — диаметр твердых частиц, м Dan и — внутренний диаметр аппарата и диаметр мешалки, соответственно, м. [c.170] Важным фактором, определяющим выбор перемешивающего устройства и мощность двигателя, приводящего мешалку и мае су жидкости во вращение, является расход энергии, затрачиваемой на перемешивание. [c.171] Вернуться к основной статье