Слайд 2
Перемешивание в жидких средах
Виды перемешивания.
Эффективность и
интенсивность перемешивания, методы их оценки.
Расчет мощности на механическое
перемешивание.
Слайд 3
Перемешивание
Перемешивание состоит в многократном относительном перемещении макрочастиц объема
среды под действием импульса (количества движения), передаваемого ей побудителем
- струей жидкости или газа, насосом, мешалкой и т.д. Процесс перемешивания используют для получения однородной или неоднородной жидкостной системы.
Слайд 4
Цели перемешивания
перемешивание жидкости с жидкостью, жидкости с твёрдым
веществом, жидкости с газом;
перемешивание с целью сохранения
гетерогенной системы и предотвращения расслоения, выпадения осадка или всплывание лёгких фракций;
перемешивание с целью интенсификации тепло –и массообменных процессов.
Слайд 5
Оценочные характеристики перемешивания
интенсивность перемешивания,
степень перемешивания,
распределение ключевого
компонента в среде.
Слайд 6
Оценочные характеристики перемешивания
Ключевой компонент - вещество, которое вносят
в жидкость для перемешивания.
Степень перемешивания - взаимное распределение
компонентов после перемешивания (формула Хигсона – Тени):
где Хi - относительная концентрация ключевого компонента во взятых пробах;
n - число проб.
Слайд 7
Относительная концентрация
где Фi – массовая или объемная доля
ключевого компонента в пробе,
Ф0 - массовая или
объемная доля ключевого компонента во всей системе.
или
для
Слайд 8
Готовится работа по перемешиванию «на лету» многих тонн
песка в нескольких тоннах гидрогеля. На снимках – транспорт
для перевозки песка.
Слайд 9
Наполняются машины для подачи песка.
Слайд 10
Песок поступает в устройство дозирования.
(Песок смешивается с гелем.)
Слайд 11
Интенсивность перемешивания
Важна для определения времени, необходимого для достижения
технологического результата (определенной степени перемешивания I).
K = I/t
где
К - интенсивность перемешивания, с-1
t -продолжительность перемешивания, с
Слайд 12
Технологический эффект
Отношение скорости процесса при перемешивании и без;
Равномерность
расположения фаз в суспензии или эмульсии
Слайд 13
Наиболее распространенные
виды перемешивания
перемешивание механическое;
перемешивание пневматическое;
перемешивание циркуляционное;
перемешивание в потоке
путём создания искусственной турбулизации.
Слайд 14
Механическое перемешивание
Основано на применении различного рода мешалок, располагаемых
в каких-либо емкостях и совершающих вращательное движение, которое и
осуществляет перемешивание компонентов, содержащихся в емкости за счет циркуляции жидкости.
Три вида течения:
Тангенциальное;
Радиальное;
Осевое.
Слайд 15
Виды мешалок:
однолопастные; многолопастные; рамные;
пропеллерные; турбинные; якорные; шнековые
Лопастные и
рамные используются для перемешивания маловязких жидкостей,
пропеллерные – жидкостей умеренной
вязкости,
турбинные – невязких и вязких систем,
якорные и шнековые – высоковязких и пластичных систем.
Слайд 16
Dispersimax с полым валом при вращении захватывает газ
из внутреннего объема реактора, и барботирует его через жидкость.
Хорошо подходит для реакций газ – жидкость в средах с низкой вязкостью.
Турбина с прямыми лопастями подходит, когда требуется большое усилие в радиальном направлении.
Турбина с наклонными лопастями создает осевой поток и особенно хороша, когда использование волнорезов не желательно. Поток может быть восходящим или нисходящим, в зависимости от наклона лопастей.
Пропеллер также создает осевой поток и хорош для жидкостей с низкой вязкостью.
Якорь – для создания радиального потока при невысоких скоростях и хорош для вязких жидкостей (5 – 50 Па*с).
Ленточный – в средах с высокой вязкостью (полимеры и др). Работает на невысоких скоростях. Как и якорь, обеспечивает хорошую теплопередачу в вязких жидкостях.
Слайд 18
I – якорная; II – пропеллерная; III –
турбинная с плоскими лопатками; IV – лопастная; V –
рамная; VI – шнековая; VII – ленточная
Слайд 19
Критерий Рейнольдса
Критерий Рейнольдса в случае процессов перемешивания имеет
следующий вид:
где n - частота вращения мешалки, с-1;
d - диаметр мешалки, м;
γ - коэффициент кинематической вязкости перемешиваемой жидкости.
Слайд 20
Модифицированные критерии
Значение критерия Рейнольдса позволяет определить режим перемешивания:
Reм
–ламинарный режим;
Reм от 100 до 1000 –переходный режим;
Reм >1000
–турбулентный режим.
Слайд 21
Критерий Эйлера (модифицированный)
где ΔΡ- разность давлений между передней
(со стороны набегания потока) и задней плоскостями мешалки, Па;
KN- фактор мощности;
Ρ - плотность перемешиваемой системы,
N - мощность двигателя (рассчитывается, а KN определяется по таблице по числу Рейнольдса)
5
Слайд 24
Пневматическое перемешивание
Через жидкую систему барботируют газ (воздух или
пар).
Не рекомендуется использовать при перемешивании вязких жидкостей,
при
перемешивании систем, содержащих жир и вещества, способные к окислению
Слайд 25
Пневматическое перемешивание
1 – барботер; 2 – корпус; 3
- паропровод
Слайд 26
Циркуляционное перемешивание
Жидкостную систему многократно пропускают через насос по
замкнутому циклу «насос-емкость». Используют для получения устойчивых эмульсий или
суспензий
Насосы центробежные или струйные;
Слайд 29
Перемешивание в потоке путем создания искусственной турбулизации
За счет
многократного изменения направления движения потока, приводящее к возникновению интенсивной
турбулизации, или за счет движения жидкости то в радиально расширяющемся, то в радиально сходящемся потоке.
Жидкости не вязкие, взаиморастворимые