Затраты энергии при перемешивании жидкостей

При изучении затрат энергии на перемешивание жидкости в закрытой камере вращающимися дисками для турбулентного режима получена [150] зависимость [c.164]

Перемешивание жидкостной пленки ротором связано с затратами энергии, которая переходит в тепловую и идет на нагрев жидкости. Наличие в жидкости такого источника тепла в ряде [c.197]

ЗАТРАТЫ ЭНЕРГИИ ПРИ ПЕРЕМЕШИВАНИИ ЖИДКОСТЕЙ [c.33]

Если естественная конвекция есть результат различия плотностей жидкости в различных местах ее объема, то вынужденная конвекция — работа подведенной извне электрической или механической энергии (электромагнитное перемешивание и барботаж жидкости путем -пропускания через нее газовой фазы). Возникающее при этом в объеме жидкости скорости приводят к выравниванию состава и температуры по объему. Даже при небольших затратах энергии, подведенной извне, перенос тепла в жидкости настолько интенсивен, что жидкое тело становится тонким телом. Газовая фаза может возникнуть и в самой жидкости, как это имеет место в сталеплавильной ванне. В данных случаях происходит интенсивный перенос тепла в условиях, когда практически отсутствует температурный градиент. Говорить здесь об условн 1х коэффициентах теплопроводности и передачи тепл-а конвекцией /неосновательно, поскольку эти понятия теряют реальный смысл в отсутствие градиента температур. [c.37]

В турбулентном потоке происходят пульсации скоростей, под действием которых частицы жидкости, движущиеся в главном (осевом) направлении, получают также поперечные перемещения, приводящие к интенсивному перемешиванию потока по сечению и требующие соответственно большей затраты энергии на движение, жидкости, чем при ламинарном потоке. [c.41]

Растворение следует рассматривать как совокупность физических и химических явлений, выделяя при этом три основных процесса I) разрушение химических и межмолекулярных связей в растворяющихся газах, жидкостях или твердых телах (в том числе и связей в кристаллах), требующее затраты энергии. Энтальпия системы при этом растет АЯ1>0 2) химическое взаимодействие растворителя с растворяющимся веществом, вызванное образованием новых соединений — сольватов (или гидратов) — и сопровождающееся выделением энергии. Энтальпия системы при этом уменьшается А//2<0 3) самопроизвольное перемешивание раствора или равномерное распределение сольватов (гидратов) в растворителе, связанное с диффузией и требующее затраты энергии. Энтальпия системы при этом растет АЯз>0. [c.155]

Неравномерное распределение скоростей означает скольжение (сдвиг) одних слоев или частей жидкости по другим, вследствие чего возникают касательные напряжения (напряжения трения). Кроме того, движение вязкой жидкости часто сопровождается вращением частиц, вихреобразованием и перемешиванием. Й е это требует затраты энергии, ввиду чего удельная энергия движущейся вязкой жидкости (полный напор) не остается постоянной, как в случае идеальной жидкости, а постепенно расходуется на преодоление сопротивлений и, следовательно, уменьшается вдоль потока. [c.49]

Эффективность перемешивания является характеристикой качества процесса, которое оценивают в зависимости от технологического назначения перемешивания. При перемешивании для интенсификации химических реакций, тепловых и диффузионных процессов эффективность оценивают отношением коэффициентов скорости процессов, проводимых с перемешиванием и без перемешивания. Эффективность процессов получения суспензий и эмульсий характеризуется достигаемой степенью однородности единицы перемешиваемого объема жидкости и в каждом конкретном случае определяется целесообразной интенсивностью, требующей минимальных расходов энергии и времени на проведение процесса. Из двух аппаратов с мешалками более эффективно работает тот, в котором определенный технологический процесс достигается при более низкой затрате энергии. [c.266]

График профиля скорости (рис. 3-6) позволяет выявить несколько областей, на которые можно разделить течение в канале. В рассматриваемом частном случае течения в круглой трубе основные изменения скорости происходят в области, занимающей менее 15% радиуса трубы (потока). Размер области, непосредственно прилегающей к стенке, на рисунке дан в увеличенном масштабе. В действительности же толщина областей 1 и 2 составляет лишь очень малую часть радиуса - порядка 1% и менее. Несмотря на малую толщину, эти внутренние слои существенно влияют на весь поток, так как значительная доля изменения скорости происходит именно в них. При этом резко меняются условия протекания многих химико-технологических процессов, поскольку высокоскоростной макроскопический перенос субстанции в ядре турбулентного потока (из-за интенсивного перемешивания частиц жидкости по сечению потока) уступает место, как правило, довольно медленному молекулярному переносу в пристеночных слоях. На рис. 3-6 стенка трубы схематически изображена гладкой в действительности же поверхность обычно имеет неровности (шероховатость), высота которых сравнима с толщиной внутренних слоев. Как показано ниже, это обстоятельство значительно влияет на затрату энергии для создания необходимой скорости движения потока. [c.44]

Характерная особенность используемых для циркуляционного перемешивания центробежных и пропеллерных насосов — сильная зависимость мошности от частоты врашения N п . В то же время насосы этого типа не могут функционировать с малыми числами оборотов, так как развиваемый ими напор пропорционален (см. разд. 3.4.1), так что при снижении п насос не обеспечит надлежащего напора. Поэтому приходится поддерживать достаточно высокие частоты вращения п, что приводит к весьма большим затратам энергии N. В случае перемешивания вязких жидкостей и густых суспензий затраты энергии существенно возрастают (прежде всего из-за быстрого увеличения требуемых кратностей циркуляции /кц). Это приводит к заметному удорожанию циркуляционного перемещивания. [c.445]

Коэффициент полезного действия системы пульсации складывается пз к. и. д. компрессора, к. п. д. пульсационного тракта и к.и. д. преобразования энергии воздуха в энергию пульсирующих струй. Последний в лучшем случае составляет 50%. Считая, что к.и.д. передачи энергии от электродвигателя к жидкости составляет 80—90%, получим, что общий к. п. д. пульсационных -перемешивающих устройств в 1,5—2,0 раза ниже, чем механических мешалок. Однако ППУ подводят энергию рассредоточено ио объему реактора, и эффективность ее передачи реагирующим фазам выше. Поэтому в большинстве случаев про цесс проходит быстрее, чем при механическом перемешивании, в результате снижаются затраты энергии на единицу продукции, что компенсирует проигрыш в к. и. д. [c.186]

Продувка воздухом (барботирование). Один из старейших методов перемешивания, еще применяющийся на многих нефтеперерабатывающих заводах при докторской очистке и других операциях окончательной очистки легких фракций, это барботирование воздуха. Сжатый воздух проходит из отверстий в спиральных трубах в нижние слои жидкости для создания турбулентности. Скорость перемешивания по отношению к расходуемой энергии мала частично из-за больших затрат энергии на компрессию воздуха и недостаточной циркуляции жидкости. [c.57]

Сопоставив уравнения (9)—(13), получим равенство, которое приближенно выражает связь между коэффициентом теплоотдачи, затратами энергии на перемешивание, размерами аппарата и теплофизическими характеристиками перемешиваемой жидкости [c.59]

Для обобщения экспериментальных данных по к. п. д. использовались лишь результаты опытов, соответствующие восходящим ветвям кривых зависимости к. п. д. от м и Эти области представляют, очевидно, наибольший практический интерес. Известна возможность корреляции найденных к. п. д. по затрате энергии на перемешивание жидкостей. При этом некоторые исследователи [2] относят затраченную энергию к единице объема жидкости в аппарате, а другие [3] — к суммарному расходу потоков. Удельная энергия, [c.246]

Вязкость жидкостей имеет важное практическое значение. Затрата энергии на перемешивание жидкости или на передвижение ее по трубопроводам сильно возрастает с повышением вязкости. Скорость химических реакций в растворах зависит от их вязкости. [c.53]

Увеличение высоты слоя перемешиваемой жидкости (рис. 53) при одинаковой интенсивности перемешивания также вызывает повышение затрат энергии [c.142]

Закрытые турбинные мешалки создают преимущественно радиальные потоки жидкости при небольшой затрате кинетической энергии. Образующиеся радиальные потоки жидкости обладают достаточно большой скоростью и распространяются по всему сечению аппарата, достигая наиболее удаленных его точек. Жидкость входит в мешалку через центральное отверстие и выходит по касательной к колесу. В колесе жидкость плавно меняет направление от вертикального (по оси) до горизонтального (по 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 (рис. 10-10). [c.360]

Механические дифференциально-контактные экстракционные аппараты. В гравитационных ко--тонпах без механических устройс гв энергия, необходимая для диспергирования жидкости против сил поверхностного натяжения, ограничена величиной внутренней потенциальной энергии потоков, т. е. разностью плотностей или удельных весов фаз. Степень диспергирования и соответственно эффективнссть работы аппарата можно значительно повысить при затрате дополнительного сравнительно небольшого количества механической энергии. Это осуществляется главным образом в колонных аппаратах, снабженных различными приспособлениями для механического перемешивания жидкостей. [c.632]

Пневматическое перемешивание сжатым инертным газом ипи воздухом применяется в тех случаях, когда перемешиваемая жидкость обладает высокой коррозионной активностью и быстро разрушает механические мешалкп. Перемешивание сжатым газом — процесс малой интенсивности и требует больших, чем при механическом перемешивании, затрат энергии. Пневматическое перемешивание не применяется для обработки легколетучих жидкостей вследствие больших потерь перемешиваемого продукта. [c.88]

Действие мешалок в осуществлении того или иного процесса, проводимого с перемешиванием, влияние их параметров на тот или ИНОЙ технологический результат, в том числе и при суспензионной полимеризации винилхлорида,в работе [IJ пытаются однозначно выразить с помощью среднеобъемной скорости диссипации энергии потока в реакторе или удельных затрат мощности на перемешивание.Однако исследования турбулентности в аппаратах с мешалками [2] показывают, что локальные значения скорости диссипации энергии в зоне стока потока с лопастей мешалки на один- два порядка могут превосходить среднеобъемную скорость диссипации энергии и и величина эта существенно зависит от геометрических параметров мешалок.С одной стороны,результаты работы [2] показывают,что об однородном режиме переиешивания во всех частях полезного объема реактора не монет быть речи,с другой,-предполагают значительное влияние геометрических дарамет-ров мешалок на результаты проведения некоторых процессов, например,диспергирование несмешивающихся жидкостей,что подтверядается в ряде работ. Поэтому выбор мешалки для реактора суспензионной полимеризации должен быть основан ттрекде всего на эффективности ее действия при диспергировании несмешивающихся жидкостей с оценкой эффективности по затратам энергии на перемешивание. [c.259]

Перемешивание жидкостей и газов возможно непосредственно в трубопроводе, если установить на пути потока поперечные полуперегородки (рис. 1.42), диафрагмы или винтовые вставки. Этот метод используется для перемешивания растворимых компонентов умеренной вязкости при значительных скоростях потока и достаточной длине трубопровода. Недостаток метода -относительно невысокая эффективность перемешивания и повышенные затраты энергии в результате дополнительной потери энергии на местных сопротивлениях. [c.117]

Движущая сила рассчитывалась как средняя логарифмическая по парциальным давлениям кислорода в воздухе на входе в аппарат и на выходе из него. Энергия, потребляемая на перемешивание жидкости при диспергировании в ней газа, обычно заметно меньше энергии, затрачиваемой на перемешивание неаэриро-ванной жидкости при той же скорости мешалки. При сравнении с помощью рис. 1-128 экономичности гипотетических сосуда с Мешалкой и насадочной колонны для абсорбции кислорода водой затраты на обе установки оказались примерно одинаковыми, хотя сосуд с мешалкой несколько предпочтительнее при низких скоростях газа При изучении конструктивных вариантов диспергаторов с мешалками на маломасштабных моделях были сделаны следующие выводы преимущество многоярус-сных мешалок в несекционированном сосуде сомнительно (в некоторых случаях скорость абсорбции уменьшалась, а максимальное увеличение по сравие- [c.93]

Пропеллерные мешалки применяются главным образом для перемешивания больших количеств жидкости с малой и средней вязкостью, а также для взмучивания в жидкости мелкораздроб-денных веществ небольшого удельного веса. По сравнению с другими типами мешалок быстроходные пропеллерные мешалки с короткими лопастями, при той же затрате энергии, размешивают значительно лучше. [c.91]

Совершенствование теплооб 1енников идет по пути уменьшения их металлоемкости и габаритов путем повышения эффективности теплоотдачи. Традиционный способ повышения теплоотдачи — увеличение скорости движения теплоносителя, что, однако, существенно увеличивает затраты энергии на работу насосного оборудования. Наиболее перспективным решением задачи уменьшения массы и габаритов теплообменного аппарата без заметного увеличения энергетических затрат, необходимых для прокачки теплоносителей, явилось интенсивное перемешивание движущейся в трубе жидкости с помощью размещенных внутри трубы различных спиральных вставок или турбулизаторов, показавших возможность повышения коэффициента теплоотдачи в 1,5—5 раз. [c.169]

Пропеллерные мешалки применяются главным образом для перемешивания больших количеств жидкости с малой и средней вязкостью, а также для взмучивания в жидкости мелкораздробленных веществ небольшого удельного веса. По сравнению с другими типами лопастных мешалок ко-ротколопастны( и быстроходные пропеллерные мешалки дают при той же затрате энергии значительно лучший размешивающий эффект. Для усиления круговорота жидкости аппараты с пропеллерными мешалками нередко снабжаются вертикальными полыми цилиндрами (стаканами), устанавливаемыми в средней части аппарата над лопастями мешалки. [c.107]

Повышение относительной роли гомогенного взаимодействия хлороводорода с серным ангидридом в газовой фазе путем включения в реакционную зону неорошаемых полых колонн и осуществления в них синтеза хлорсульфоновой кислоты цри повышенной температуре с последукщим интенсивным охлаждением реакционной массы,чтобы не допустить термического разложения продукта. Добиться ускорения гомогенного щюцесса за счет хорошего перемешивания реагентов значительно проще, чем гетерогенного кроме того неорошаемые полые колонны имеют большое преимущество перед насадоч-ными орошаемыми абсорберами. Они отличаются простотой конструкции и обслуживания, отсутствием циркуляции жидкостей, тфебую-щей больших затрат энергии и вызывающей механическое разрушение поверхности колонн и насадки (эрозию). [c.47]

В зависимости от глубины погружения ротора можно выделить три режима работы аэратора режим разбрызгивания, режим эффективной аэрации (основной режим) и режим перемешивания жидкости. При малом заглублении рютора (Ьп 0) и дальнейшем извлечении аэратора из воды наступает режим разбрызгивания, при котором производительность по кислороду и затраты энергии невелики, а эффективность аэрации как отно- [c.74]

Авторы перечисленных работ по исследованию влияния интенсивности перемешивания на скорость химической реакции в системе газ—жидкость ограничивались определени-ем частных зависимостей скорости реакции от числа оборотов, от диаметра мешалки, от расхода воздуха, а также от затрат энергии. Обобщенная зависимость скорости химического превращения в системе газ—жидкость от условий перемешивания установлена И. С. Павлушенко, Л. И. Брагинским и В. Н. Брыловым [208]. [c.219]

Калдербэнком обнаружена невозможность уменьшения размера пузырей ниже критического значения 2,5 мм для чистых жидкостей вне зависимости от затрачиваемой на перемешивание энергии. В то же время в водных растворах образуются пузыри размером менее критического уже при относительно малых затратах мощности. [c.228]

Первой стадией диспергирования является растягивание капли жидкости в цилиндрик, что сопровождается увеличеЕшем поверхности дисперсной фазы и происходит с затратой работы для преодоления молекулярных сил поверхностного натяжения. Вытянутая капля становится неустойчивой и распадается на мелкие частицы, приобретающие сферическую форму. Этот распад является второй стадией процесса, сопровождается уменьшением поверхности и свободной поверхностной энергии. Образующиеся при перемешивании цилиндрики жидкости начинают распадаться на капельки только тогда, когда их длина становится больше длины окружности сечения. В третьей стадии происходят одновременно процессы коалесценции при столкновении капель и диспергирования образовавшихся капель. Однако чем меньше становятся капельки, тем труднее происходит их вытягивание. Под действием увеличивающегося капиллярного давления более мелкие капли делаются все более жесткими, сопротивляющимися изменению формы. Установлено, что диспергирование происходит не только при растяжении капель, но и даже при небольшом сжатии. [c.15]

Интенсивность перемешивания определяется количеством энергии, вводимой в единицу объем11 перемешиваемой среды за единицу времени. Интенсивность перемешивания обусловливает характер движения данной жидкости в аппарате. Как было показано ранее, этот характер определяется критерием Ке. Следовательно, при перемешивании в данной жидкости критерий Ке является мерой интенсивности перемешивания. (Следует иметь в виду, что с увеличением интенсивности перемешивания пропорционально возрастают и энергетические затраты, в то время как технологический эффект от увеличения интенсивности перемешивания ограничивается строго определенными пределами. Поэтому интенсивность перемешивания должна назначаться исходя из условий достижения максимального [c.96]