Гидродинамика потоков с мешалками

Первые две модели являются в некотором смысле идеальными для промышленных объектов. Однако можно указать области, в которых эта идеализация вполне приемлема. Так, при исследовании потоков жидкости или пара, движущихся с большой скоростью по трубе с значительным отношением длины к диаметру, допустимо применение модели полного вытеснения. Для реактора с мешалкой часто справедлива гидродинамическая модель полного перемешивания. Для изучения явления перемешивания и обобщения экспериментальных данных предложен ряд моделей гидродинамического потока диффузионная, ячеечная, с байпасированием потока [16]. Достаточно убедительных соотношений, точно определяющих характер режима перемешивания, в технической литературе нет. Рекомендуемые расчетные соотношения приведены в работах [16, 17]. Трудности решения задач гидродинамики потоков резко возрастают при переходе от однофазной системы к двухфазной. Вопросы гидродинамики двухфазных систем рассмотрены в работах [ 8, 19]. [c.27]

При вращении лопастей мешалки в объеме жидкости затрачивается определенная энергия, которая расходуется на преодоление трения сплошной фазы о стенки аппарата и мешалки, а также на образование и срыв вихрей. В связи со сложной структурой потоков в аппаратах с мешалками процесс перемешивания исследуют на моделях, а результаты исследований обобщают в виде эмпирических уравнений с использованием критериев подобия. Поскольку мощность М, затрачиваемая на перемешивание, зависит от режима течения жидкости в аппарате, конструкции мешалки, и внутреннего устройства аппарата, обобщенное уравнение гидродинамики для процессов перемешивания в аппаратах с отражательными перегородками записывают в виде [43—46] [c.178]

Процесс перемешивания механическими мешалками сводится к внешней задаче гидродинамики — обтеканию тел потоком жидкости. Основные закономерности обтекания тел потоком жидкости, рассмотренные ранее (стр. 95 сл.), применимы также в условиях перемешивания. [c.247]

Эффективность ступени смесительно-отстойного экстрактора определяется равномерностью распределения капель дисперсной фазы по объему смесителя, средним размером капель и задержкой дисперсной фазы. Эти факторы, в свою очередь, являются функциями суммарной величины потока, создаваемого мешалкой, распределения в нем средних скоростей и интенсивности турбулентности— параметров, определяющих сложную гидродинамическую обстановку в смесителе экстрактора. Теоретический анализ трехмерных потоков, возникающих в условиях механического перемешивания, очень сложен. Поэтому за последние годы проведен ряд экспериментальных исследований гидродинамики аппаратов с мешалками, в том числе смесителей для систем жидкость — жидкость. [c.291]

И. С. Павлушенко и Н. М. Костин с сотрудниками при исследовании гидродинамики процесса перемешивания взвесей [204, 205] исходили из положения, что переход твердой фазы во взвешенное состояние, в конечном счете, обеспечивается аксиальной составляющей вектора скорости потока, создаваемого мешалкой. Очевидно, при этом аксиальная составляющая должна быть больше или равна скорости осаждения частицы (сй ос)- [c.82]

По существу, задача выбора оборудования решается с самого начала разработки технологической схемы уже при выборе способа реализации процесса. Задав конструкцию аппарата, тем самым выбирают семейство аппаратов, отличающихся лишь геометрическими размерами. Гидродинамика потоков внутри аппарата, его эффективность определяются конструкционными особенностями. Поэтому этап выбора оборудования не может рассматриваться обособленно, без оценки гидродинамической обстановки, условий тепломассопереноса, гидравлических расчетов. Всякий раз при изменении геометрических размеров аппарата возникает необходимость повторения указанных расчетов, поскольку меняются параметры, определяющие его эффективность (например, скорость движения фаз, продольное перемешивание и т. п.). Основой для выбора оборудования обычно являются ГОСТы, ОСТы или ведомственные нормали, определяющие стандартные ряды типового оборудования. В последнее Е ремя проводятся работы и по стандартизации гидродинами-ч[еской структуры потоков в отдельных аппаратах (например, в реакторах с мешалками), что существенно сокращает время вы-б>ора необходимого оборудования. Выбор оптимальной кон-с трукции аппарата и его типоразмеров является итерационной задачей и поэтому любая информация об эффективности в конкретных условиях эксплуатации лишь упростит процедуру расчета. [c.63]

Гзовский С Я Исследование гидродинамики потока при перемешивании жидкостей радиально-лопастными мешалками // Хим машиностр — [c.593]

Возрастание отношения Nop/N с увеличением температуры указывает на то, что в условиях повышенных температур более предпочтительной оказывается нуклеация, приводящая к образованию КВЦ, по сравнению с образованием складчатых кристаллов. Эти результаты, хотя и имеют иллюстративный характер, но все же хорошо объясняют наблюдения, касающиеся эффекта фракционирования при кристаллизации полимеров из перемешиваемых растворов и необходимости создания при этом областей течения, в которых создается продольный градиент скорости (т. е. областей растяжения) [24, 25]. Детальные исследования влияния гидродинамики потока на кристаллизацию полимеров из раствора показали, что кристаллизация начинается при строго определенной скорости вращения мешалки, отвечающей критическому значению критерия Рейнольдса, которое характеризует появление в потоке вихрей Тэйлора, т. е. возникновение областей с продольным градиентом скорости [24]. Проведение экспериментов с использованием перемешивающих устройств различной конфигурации показало, что наибольшая температура кристаллизации полимера из раствора наблюдается при использовании лопастной мешалки, дающей максимальную турбулиза-цию потока, что отвечает максимальному возбуждению продольного течения. Выпадение кристаллов из перемешиваемого раствора наблюдается в строго определенных местах в зависимости от геометрии мешалки. На лопастной мешалке первые фибриллярные кристаллы образуются на одной из лопастей и в дальнейшем осадок рас- [c.108]

Многие промышленно важные химические реакции, такие как нитрование, сульфирование, омыление эфиров водными растворами щелочей и др, проводятся в проточных реакторах с мешалкой в двухфазной системе жидкость-жидкость. При этом в обшем случае реагенты, растворенные в несмешиваюшихся растворителях, переходят из одной фазы в другую и реагируют на поверхности раздела или в объем той или иной фаз. Выход в таких реакторах зависит как от кинетики реакции, так и от скорости подвода реагентов в зону реакции, т. е. от гидродинамики реактора. Основнымн параметрами, определяющими гидродинамику двухфазного реактора, являются структура потоков в реакторе, размер капель дисперсной фазы, поверхность раздела фаз и удерживающая способность по дисперсной фазе, распределение времени пребывания по обеим фазам и степень взаимодействия между каплями дисперс -ной фазы. [c.141]

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]

Зависимость от скорости перемешивания. Влияние диффузионных факторов ослабляется по мере ускорения массопереноса путем более интенсивного перемешивания. Этот вывод становится особенно очевидным, если встать на позиции представлений о неперемешиваемом слое (слое Нернста) как о физической реальности, для которой применим первый закон Фика. Из гидродинамики следует, что толщина неперемеши-ваемого слоя уменьшается при увеличении скорости потока жидкости вокруг частицы. Таким образом, зависимость наблюдаемой скорости ферментативной реакции от скорости перемешивания или скорости протока субстрата указывает на существенную роль диффузии в процессе. Увеличение скорости протока субстрата через колоночный реактор и повышение числа оборотов мешалки в реакторе перемешивания должно ослабить диффузионные ограничения. Существенное ускорение перемешивания может, в принципе, перевести реакцию из диффузионной области в кинетическую. [c.105]