Лекция №7-Перемешивание

7. Процесс перемешивания в жидких средах
План:
1.Способы перемешивания.
2.Сущность процесса механического перемешивания жидкостей.
3. Пневматическое перемешивание жидкостей.

1. Способы перемешивания.
Процесс перемешивания в пищевой промышленности нашел самое широкое распространение.
При помощи перемешивания в пищевой промышленности решают следующие задачи:
1.- перемешивание жидкости с жидкостью (твердой фазой) с целью получения однородных систем
2.- перемешивание жидкости с жидкостью (твердой фазой) с целью поддержания гетерогенности системы – недопустить ее расслоения (молоко, сок)
3.- для интенсификации процесса тепло- и массообмена.
4 – для получения однородной смеси сыпучих компонентов.
Процесс перемешивания может осуществляться следующими способами:
1)- механическим (при помощи различных мешалок)
2)- пневматическим (борбатирование)
3)- циркуляционным (многократным перекачиванием смеси при помощи насоса через аппарат)
4)- перемшиванием в потоке с использованием различных турбулизаторов
Наибольшее распростронение получил процесс механического перемешивания.
В зависимости от конструкции выделяют следующие типы мешалок
1-одно-, двух-, и многолопостные (тангенциальные и центробежные – в зависимости от угла наклона лопостей и связанного с этим направления движения жидкости)
2- пропеллерные (придают осевое движение жидкости, имеют частоту оборотов до 40 об/с и окружную скорость до 15м/с)
3- турбинные
4-рамные и якорные (для высоковязких сред)
5-шнековые
6-специального назначения.
Каждый вид мешалки обеспечивает преимущественно тот или иной характер движения жидкости и подходит для определенных видов жидкостей.
2.Сущность процесса механического перемешивания
Рассмотрим более подробно этот процесс.
Расчет процесса механического перемешивания очень сложен, поэтому его производят при помощи теории подобия.
Основными критериями гидромеханического подобия являются следующие:
Постоянное отношение каждой из действующих сил к силе инерции (или обратное отношение) характеризуется критериями подобия.
13 EMBED Equation.3 1415 (1)-критерий Рейнольдса (показывает соотношение сил инерции и сил трения, и определяет режим движения жидкости)
13 EMBED Equation.3 1415 (2)-критерий Фрудо (показывает соотношение сил инерции и сил тяжести)
13 EMBED Equation.3 1415 (4)-критерий Эйлера (показывает отношение сил давления к силам инерции)
Окружную скорость мешалки можно найти, как
13 EMBED Equation.3 1415
Где п-частота оборотов мешалки, об/с
13 EMBED Equation.3 1415 (4) (13 EMBED Equation.3 1415пропорционально)
Тогда запишем модифицированные критерии гидромеханического подобия применительно к процессу механческого перемешивания.
13 EMBED Equation.3 1415 (5)
13 EMBED Equation.3 1415 (6)
13 EMBED Equation.3 1415 (7)
Мощность затрачиваемая на привод мешалки пропорциональна диаметру мешалки, частоте ее оборотов, силе давления мешалки
13 EMBED Equation.3 1415 (8)
Тогда выразив силу давления получим
13 EMBED Equation.3 1415 (9)
Откуду давление будет равно
13 EMBED Equation.3 1415 (10)
Тогда модифицированный критерий Эйлера (критерий мощности) примет вид
13 EMBED Equation.3 1415 (11)
Тогда мощность необходимая для привода мешалки находится как
13 EMBED Equation.3 1415 (12)
Необходимо отметить что критерий Эйлера зависит от многих факторов
13 EMBED Equation.3 1415 (13)
Где Г1Гп соотношения между различными размерами мешалки
Если исключить влияние сил тяжести, то критериальное уравнение для процесса механического перемешивания примет вид
13 EMBED Equation.3 1415 (14)
Причем коэффициенты пропорциональности входящие в уравнение (14) зависят от режима перемешивания.
Выделяют следующие режимы перемешивания
13 EMBED Equation.3 1415 ламинарный режим (режим характеризуется низкой интенсивностью перемешивания, перемешиваются только слои находящиеся вблизи мешалки, а в остальном объеме перемешивания не происходит)
13 EMBED Equation.3 1415 переходной режим
13 EMBED Equation.3 1415 турбулентный режим (процесс интенсивного перемешивания)
13 EMBED Equation.3 1415 автомодельный режим (интенсивность перемешивания высокая но мощность уже не зависит от числа Рейнольдса)
Как правило, критерий мощности определяется не по уравнениям типа (14), а из графика.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Найдя по графику критерий мощности определяют мощность необходимую для привода мешалки по уравнению (12)
Для нахождения пусковой и установочной мощности электродвигателя пользуются следующими зависимостями.
(15)
13 EMBED Equation.3 1415 (16)
3.Пневматическое перемешивание
Перемешивание маловязких жидкостей иногда производят сжатым воздухом. Таким способом возможно лишь медленное перемешивание при сравнительно большом расходе энергии; кроме того, как указывалось, перемешивание воздухом может сопровождаться нежелательным окислением или испарением продуктов.
Обычно перемешивание сжатым воздухом проводят в аппаратах, снабженных барботером - трубой с отверстиями для выхода воздуха, или в аппаратах, работающих по принципу воздушных подъемников (эрлифтов). В последнем случае жидкость, смешанная с пузырьками воздуха, поднимается по центральной трубе, расположенной по оси аппарата, и опускается в кольцевом пространстве между трубой и стенками аппарата. Таким образом жидкость циркулирует в аппарате и перемешивается в нем.


При расчете пневматических перемешивающих устройств определяют необходимое давление и расход воздуха.
Давление воздуха находят по формуле.
13 EMBED Equation.3 1415 (1)
где
13 EMBED Equation.3 1415- плотность перемешиваемой жидкости и воздуха, кг/мз,
w -скорость воздуха в трубе (обычно газа)
13 EMBED Equation.3 1415- сумма коэффициентов трения и местных сопротивлений,
ро - давление над жидкостью в аппарате, Н/м2
При грубо ориентировочных расчетах, если длина воздушных трубопроворов неизвестна, можно принимать потери в трубах равными – 20% от сопротивления столба жидкости 13 EMBED Equation.3 1415, т е вести расчет по формуле
13 EMBED Equation.3 1415 (2)
Расход воздуха V на перемешивание (в пересчете на атмосферное давление) может быть определен по эмпирической формуле
13 EMBED Equation.3 1415, м3/ч (3)
где
F- поверхность спокойной жидкости в аппарате до перемешивания, м2,
Р - давление воздуха, Н/м2;
k - опытный коэффициент, равный 2,4-6 в зависимости от интенсивности перемешивания (нижний предел - для слабого перемешивания)









13 PAGE \* MERGEFORMAT 14115




13 EMBED Equation.3 1415



Root EntryEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native

Приложенные файлы

  • doc 26737111
    Размер файла: 417 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий