Распределение скоростей в аппаратах с мешалками

Процессы адсорбции в аппаратах с перемешиванием, как правило, проводят при скоростях вращения мешалки, обеспечивающих полное суспендирование частиц твердой фазы, поскольку при этом вся поверхность зерен адсорбента участвует в массообмене. Взвешивание зерен твердого материала, находящихся на дне аппарата, происходит под действием подъемной силы, обусловленной разностью скоростей обтекания частицы на нижней и верхней ее гранях. После отрыва от дна частицы увлекаются потоками жидкости и находятся в объеме аппарата-во взвешенном состоянии. Важным условием нормальной работы аппаратов непрерывного действия с перемешиванием является равномерное распределение частиц твердой фазы в жидкости, так как только в этом случае зерна адсорбента пребывают в аппарате заданное по технологическим условиям время. В результате обработки многочисленных экспериментальных данных установлено, что существует оптимальная частота вра- [c.177]

Для процессов, осуществляемых в аппаратах для перемешивания жидкостей, трудно определить критерии, в состав которых входит скорость W. Распределение скоростей в аппаратах с мешалками носит очень сложный характер, и в этом случае применять среднюю скорость ш (как при течении жидкости в трубе) не представляется возможным. Поэтому чаще всего пользуются условной скоростью, равной окружной скорости конца лопастей мешалки, опуская, как правило, при этом множитель я = 3,14. Полученные таким образом критерии действительны для процессов перемешивания. Определение других критериев, в состав которых скорость w не входит, не представляет трудности, и их трактовка не отличается от традиционной. [c.22]

Гидродинамические параметры, такие как распределение скорости жидкости в аппарате, насосный эффект мешалки, время циркуляции и время перемешивания системы (время гомогенизации) могут служить основой для оценки работы различных типов аппаратов с мешалками [106, 122, 136, 162]. Другие параметры, такие как условия создания многофазных систем, межфазная поверхность, диаметр капель (пузырьков), нужны для расчета массообмена в аппаратах с мешалками. Ниже рассматриваются различные проблемы гидродинамики, связанные с перемешиванием неоднородных жидкостей, а также с перемешиванием неоднородных (многофазных) систем. [c.91]

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ЖИДКОСТИ В АППАРАТЕ С МЕШАЛКОЙ [c.91]

Исследованию распределения скорости жидкости в аппаратах с мешалками посвяш ено много теоретических и экспериментальных работ. Ввиду сложного характера течения жидкости в таких аппаратах удалось получить математическое описание распределения скорости только для некоторых простых случаев. [c.91]

На рис. III-19 представлено распределение скорости = f (г, z) для аппарата с мешалкой без перегородок, причем значение = О достигается в пределах мешалки, отсюда Zp С. 6/2. [c.107]

Указанные методы обладают тем недостатком, что применяемая для измерений аппаратура обычно нарушает естественную циркуляцию жидкости в аппарате, вследствие чего могут возникнуть большие измерительные погрешности. Результаты измерений, как правило, получаются заниженными. Только в случае некоторых мешалок (например, для описанной выше пропеллерной мешалки с диффузором) это существенного значения не имеет. Измерение насосного эффекта путем установления распределения радиальных и осевых скоростей на поверхности, описываемой лопатками мешалки, является более точным при условии, что распределение скоростей было замерено правильно. Для вычисления V используют уравнение (П1-18) и производят графическое интегрирование. Дополнительным упрощением, например для мешалок, создающих радиальный поток жидкости, является возможность измерения одной только максимальной скорости в плоскости мешалки и пересчета [c.108]

Широкие исследования насосного эффекта пропеллерных и турбинных мешалок провели Форт с сотрудниками [51—53]. Пропеллерные мешалки" имели постоянный инвариант шага Sid = i и постоянное число лопаток Z = 3, а турбинные мешалки — шесть лопаток, установленных под наклоном 45° к плоскости вращения мешалки. Исследования производились в аппарате с тремя перегородками D = 0,29 м) иа воде и водных растворах глицерина. Измерение насосного эффекта осуществлялось тремя способами на основании распределения скоростей, с помощью времени циркуляции и силы воздействия потока жидкости на дно сосуда. Установлено, что все указанные методы измерения дают близкие результаты. Авторы доказали, что критерий Рейнольдса в диапазоне [c.123]

Распределение скорости жидкости в аппарате с мешалкой. . 9 i Уравнения, описывающие скорости жидкости в аппарате с мэ- [c.381]

Иногда мешалки классифицируют по направлению основного потока жидкости (тангенциальное, радиальное, аксиальное), но этот вид классификации мешалок не получил широкого распространения ввиду трудности в ряде случаев определения распределения скоростей движения жидкости в аппарате. [c.155]

Представьте распределение скоростей в аппаратах с мешалками. [c.161]

Как видно из предыдущего, процесс перемешивания жидкости характеризуется сложным распределением скоростей в ее объеме, зависящим от формы и размеров аппарата и мешалки, скорости вращения последней, а также от физических свойств жидкости. Невозможность точного теоретического описания этой сложной гидродинамической обстановки затрудняет пока построение строгого метода теоретического расчета расхода энергии на механическое перемешивание жидкостей. В связи с этим часто пользуются упрощенным подходом к решению рассматриваемой задачи, уподобляя вращение вертикальной прямоугольной лопасти ее поступательному движению в неограниченном объеме покоящейся жидкости с плотностью Рж- Сила гидродинамического сопротивления Р , встречаемая такой лопастью при скорости ее движения выражается законом Ньютона [c.184]

Зависимость максимального и минимального размера капель от скорости вращения мешалки показана на рис. 7-29. Максимальный размер капель рассчитывали по уравнению (99), учитывающему лишь дробление, минимальный размер — по уравнению (ИЗ). Из рисунка видно, что подавление процессов коалесценции турбулентными вихрями существенно в области расположенной левее точки пересечения кривых. Величина N (а поэтому и б), при которой пересекаются эти линии, зависит от физических свойств системы. Существование критического значения N было подтверждено экспериментально. Оказывается, можно создать такие дисперсии, в которых не происходит коалесценция или дробление. Это достигается ну,-тем поддержания постоянной скорости перемешивания и изотропной турбулентности во всем аппарате. Такой эффект может быть убедительно продемонстрирован при перемешивании совместно присутствующих окрашенных и неокрашенных капель. В специфических условиях коалесценция капель не происходит, и кривая распределения капель по размерам представляет собой очень узкую полосу. [c.312]

Распределение скоростей. Вопросам распределения скоростей в аппаратах с мешалками посвящено много теоретических и экспериментальных работ. Однако большинство из них носят частный характер, и какие-либо обобщающие зависимости и расчетные формулы в технической литературе отсутствуют. [c.154]

Экспериментальных данных по распределению скоростей в аппаратах со шнековыми и ленточными мешалками в технической литературе мало [13, 102], и универсальные расчетные зависимости по ним отсутствуют. [c.155]

Для случаев, когда распределение скоростей потоков в аппарате с мешалками неизвестно, можно использовать приближенные методы их определения. [c.254]

Среди колонных экстракторов наиболее перспективны и находят все большее применение три типа аппаратов, работающих с использованием дополнительной энергии роторно- ис-ковые, вибрационные и пульсационные. В роторно-дисковом экстракторе, как во всяком аппарате с мешалкой, распределение скоростей неравномерно. В вибрационных или пульсационных колоннах наложение колебаний на перегородки (тарелки, находящиеся внутри колонны) или непосредственно на столб реагентов обеспечивает равномерную подачу энергии на все сечение экстрактора и образование капель с узким спектром. [c.78]

Определение оптимальных условий получения суспензий в аппаратах с мешалками является сложной задачей вследствие большого числа факторов, оказывающих влияние на структуру потоков и распределение скоростей в аппарате. Важнейшие из них — диаметры аппарата и мешалки, число и размеры лопаток, высота уровня жидкости, физические свойства жидкости и частиц, частота вращения мешалки. В большинстве исследований процессов получения суспензий в аппаратах с мешалками минимальная частота вращения мешалки какого-либо типа конструкции определялась в зависимости от физических свойств системы и основных конструктивных размеров. Опытные данные обычно обобщались в виде эмпирических уравнений с использованием методов теории подобия и анализа размерностей. Эти уравнения приводятся в специальной литературе [37]. [c.220]

Распределение скоростей в аппаратах с мешалками [c.221]

Среднее время пребывания означает, что объем вещества, поступающего в аппарат за время Тср, численно равен его объему. Выражение Тср = Va/V предполагает равенство объемов загружаемой и вытесняемой из аппарата несжимаемой жидкости в единицу времени, движущейся поршневым потоком, как в аппарате полного вытеснения. Известно, что истинное время пребывания отдельных частиц жидкости в аппарате будет отличаться от Тср даже при отсутствии перемешивания вследствие неравномерного распределения скоростей по сечению потока. При наличии мешалок перемешивание чаще всего тоже не бывает совершенным некоторая часть потока не охватывается действием мешалки и проскакивает через аппарат. [c.58]

Конечно, результаты измерения визуальным методом будут давать некоторую погрешность. Однако появление систематической ошибки в данном случае практически исключено. Время нейтрализации в сильной степени зависит от мгновенного распределения скоростей в аппарате с мешалкой и носит статистический характер, и, следовательно, экспериментально найденные значения времени нейтрализации будут величинами статистическими. Поэтому отклонения результатов единичных замеров от среднего по большому числу замеров будут характеризовать не только ошибку измерения, но и случайный характер распределения скоростей. [c.71]

Одной из попыток оценки действительного распределения скоростей движения жидкости в аппарате с мешалкой является исследование Н. М. Костина и И. С. Павлушенко [191], которые применили для установления направления и измерения величины вектора скорости шаровой зонд. Естественно, что зонд, помещенный в перемешиваемой жидкости, вызывает искажение потока, создаваемого мешалкой, однако при относительно малых размерах и обтекаемой фор.ме прибора можно полагать, что ошибки в определении значений скорости не будут существенными. [c.39]

При эксцентричном расположении мешалки с вертикальным валом обе оси остаются параллельными. Образование воронки в этом случае затрудняется из-за того, что скорость, с какой жидкость ударяется о стенки, в разных точках по периметру сосуда будет различной, так как разными оказываются пути пробега жидкости от оси вращения мешалки до стенки аппарата. Неравномерное распределение скорости поддерживает турбулентность, возникающую при работе мешалки. Турбинные и другие мешалки с радиальным потоко.м можно применять в этом случае, как и при наличии четырех отражательных перегородок, т. е. без опасения, что возникнет центральная воронка. Для пропе лерных мешалок с аксиальным потоком различие расстояния от оси мешалки до стенки сосуда, о которую ударяется жидкость, сбрасываемая пропеллером, не оказывает такого влияния на условия работы мешалки, и при большом числе оборотов существует опасность возникновения центральной воронки. Ось воронки будет расположена симметрично [c.335]

Как следует из распределения скоростей для одного и того же аппарата с перегородками и без них (рис. 14.25) [4], построенного по экспериментальным данным для турбинной мешалки с прямыми лопатками, расположенной в центре аппарата с восемью перегородками шириной В = В/ 2, при одинаковых условиях применение перегородок привело к значительному снижению окружной составляющей скорости и к значительному увеличению радиальной и осевой составляющих. Из-за большой сложности пока невозможно описать поле скоростей для аппаратов с перегородками даже в виде эмпирических зависимостей. Имеющиеся численные решения гидродинамической задачи, например [61], также не обобщены в форме расчетных зависимостей, хотя качественно согласуются с опубликованными экспериментальными данными. [c.494]

Речь идет о механическом перемешивании в таких процессах, как выщелачивание, полимеризация, ферментация, химические реакции в присутствии твердого дисперсного катализатора и т.д. В этих случаях перемешивание предназначено для того, чтобы обеспечить подвижность всех твердых частиц в жидкости или их равномерное распределение по объему жидкости в аппарате. При этом очень значимой оказывается минимальная скорость вращения мешалки, при которой на дне аппарата не будет неподвижных частиц, т.е. все частицы будут находиться во взвешенном состоянии [96-100]. [c.504]

Турбулентные течения жидкостей и газов оказьшают существенное влияние на ход многих технологических процессов, в том числе при очистке сточных вод от взвешенных частиц. Так, в аппарате совмещенного действия [1] создается турбулентный поток между коаксиаяьно расположенными цилиндрическими мешалками. Математическое описание состояния движущейся жидкости осуществляется с помощью функций, определяющих распределение скорости жидкости V = V(x,y,z,l) и каких-либо ее двух термодинамических величин, например, давления P(x,y,z,l) и плотности p(x,y,z,t). Как известно, все термодинамические величины определяются по значениям каких-либо двух из них с помощью уравнения состояния вещестца, поэтому задание пяти величин трех компонент скорости V, давления Р и плотности р, полностью определяет состояние движущейся жидкости. Все эти величины являются функциями координат X, у, Z и времени t в цнлшадри ческой системе коорд нат г, ф, z и t [c.26]

Распределение скоростей для одного и того же аппарата с перегородками и без перегородок приведено на рис. П1-7. Этот график построен по данным Нагаты и др. [148] для восьмилопастной турбинной мешалки с прямыми лопатками и сосуда, оборудованного восел1ью перегородками шириной В = )/12. Поверхность замера была расположена на расстоянии примерно 12° за перегородкой в направлении вращения мешалки. Как следует из рис. П1-7, применение перегородок. привело к значительному снижению танген-цпальных (окружных) скоростей и к повышению радиальных и осевых скоростей. Таким образом, циркуляция жидкости в аппарате с мешалкой существенно изменилась и вместо окружной стала радиально-осевой. [c.96]

Экспериментальными исследованиями, посвященными условиям образования взвесей, занимались многие авторы. Первые работы носили качественный характер и никаких корреляций для определения Uq в них не приводилось. Хиршкорн и Миллер [73 ] изучали процесс в ламинарной области Re < 10 и в результате вывели закономерности моделирования проведенных ими исследований. Хиксон и др. [75—77 ], изучавшие интенсивность перемешивания нри растворении твердого тела, приводят в своих работах результаты, полученные для перемешивания взвесей. Уайт и Саммерфорд [232] исследовали распределение зерен песка в аппарате с лопастной мешалкой и без отражательных перегородок. Аналогичные исследования проводили Pao и Мухерьи [174], создавая в небольшом резервуаре объемом 3 л взвесь мраморной пыли в воде. Авторы установили, что существует оптимальное число оборотов мешалки, при котором достигается наиболее равномерное распределение частиц твердого тела в жидкости (максимальная степень перемешивания). Как снижение, так и повышение скорости вращения мешалки по сравнению с указанным числом оборотов приводит к ухудшению степени перемешивания системы. [c.141]

Гельперин и др. [48] определяли размер капель седиментацион-ным методом. По-видимому, распределение капель по размеру зависит от типа аппарата и скорости вращения мешалки. Максимально устойчивый размер капель для потока в трубе определяли Слейчер [c.335]

При перемешивании высоковязких сред, обладающих большими силами внутреннего трения, такой способ передачи энергии экономически невыгоден, а часто и практически неосуществим. В аппаратах для перемешивания этих сред необходимо обеспечивать более равномерное распределение скоростей потоков жидкости, преимущественно с ламинарным режимом течения в объеме всего аппарата. Для большинства конструкций аппаратов, предназначенных для перемешивания высоковязких сред, характерно наличие замкнутых осевых циркуляционных контуров с движением жидкости в одном направлении по центральной части аппарата и в противоположном направлении по кольцевой периферийной области. Отличительными особенностями тихоходных перемешивающих устройств являются большие размеры мешалок по диаметру и высоте аппарата. Основные типы тихоходных мешалок, рекомендации по их использованию, пределы применения расчетных зависимостей для нормализованнь. х мешалок и некоторые расчетные параметры приведены в табл. 22. Приведенные в табл. 22 обозначения соответствуют о — радиальные зазоры между корпусом и мешалкой или между направляющей трубой и шнеком / — шаг винтовой линии Вл — ширина витка ленты или ширина лопасти рамной вешалки Вш — ширина (высота) витка шнека (1,05- 1,15) — диаметр направляющей [c.154]

Действительно, условия теплообмена на этих поверхностях отличаются от условий теплообмена в обычных аппаратах с мешалками или в трубах. Устойчивый гидродинамический (тепловой) пограничный слой, образующийся обычно у поверхности теплообмена, в этом случае непрерывно (с частотой пгс) срезается и отбрасывается в ядро потока. Установившееся течение с характерными для пограничного слоя распределением скоростей и температур йТ1д.г в потоке, на поверхностях, сметаемых скребками, отсутствуют. Эффективность теплообмена в аппаратах со скребковыми мешалками, исследовалась в ряде экспериментальных работ [57, 102, 116]. В них были получены более высокие значения показателя степени а при Ре, чем в уравнении (202) влияния направления теплового потока (показатель степени с = 0) практически отсутствовало. [c.168]

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]

Распределение скоростей в аппаратах с мешалками изучено еще недостаточно. Опубликованные в технической литературе работы касаются в основном частных экспериментальных исследований тангенциальных составляющих скоростей потоков в аппаратах без отража-тельных перегородок и изучения общих закономерностей соотношения аксиальных, радиальных и тангенциальных составляющих скоростей потоков [102]. [c.254]

Процесс перемешивания определяется распределением скоростей в объеме аппарата. Поэтому задачи его моделирования должны решаться на основе теории гидродинамического подобия. Применительно к процессу перемешивания критерия гидродинамического подобия модифицируются с учетом того, что скорость пропорциональна произведению диаметра мешалки на частоту ее вращения. Критерии Рейнольдса, Фруда и Вебера имеют вид Рем = rid plii, Fr = n djg и We = пЧ р/а. Критерий Эйлера Ей = Др/(рда ) преобразуется с учетом того, что при транспортировке жидкости через сечение F со скоростью w расход энергии в единицу времени равен N = ApFw. Площадь поперечного сече- [c.222]

Дьяконовым с соавторами [10] при исследовании гидродинамики обтекания твердых частиц в аппаратах с мешалками разработана интересная методика голографической интерферометрии, с помощью которой можно экспериментально определить распределение скоростей и концентраций в пограничном слое жидкости, обтекающей частицу. В результате использования такого бесконтактного метода исследования движения мелких частиц неправильной формы в режиме реального времени можно определить механизм переноса и на его основе разработать математическую модель процесса. Исследования проводились при значениях КСц в пределах от О до 2000 (Кед = = пР/у, где п — частота вращения мешалки, с I — длина лопасти мешалки, м V — кинематическая вязкость, м7с). Для твердых частиц размером около 1 мм толщина пограничного слоя составляла величину порядка 10—100 мкм (в зависимости от исследуемой системы). При количественной обработке голографических интер-ферограмм (погрешность составляла приблизительно 6 мкм) было установлено, что механизм течения жидкой фазы соответствует двухслойной модели (ламинарный подслой и ядро турбулентного потока). "При Кец >2000 (до 4000) величина бдам сокращается, по-видимому, за счет проницания пограничного слоя турбулентными пульсациями. [c.150]