CC BY
5З.Ш. Назиров
РАЗРАБОТКА МЕШАЛКИ ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЙ ВЫСОКИЕ НАПРЯЖЕНИЯ СДВИГА
В статье приводится конструкции принципиально новых перемешивающих устройств, сочетающих эффекты высокие напряжения сдвига, приведены также результаты экспериментальных исследований по определению эффективности предложенных перемешивающих устройств.
Ключевые слова: конструкции мешалка, перемешивание, зубчатая, напряжение сдвига.
Введение. Перемешивание одна из наиболее распространенных производственных операций. Однако процесс перемешивания оказался очень сложным для теоретического анализа. До сих пор решение проблем перемешивания основывалось на инженерном опыте.
При выборе между стандартной турбинной и пропеллерной мешалками для получения высокое напряжение сдвига следует отдать предпочтение пропеллеру. При одинаковых затратах мощности пропеллерные мешалки работают с более высокими скоростями и создают более высокое напряжение сдвига. Однако при вращении эти мешалки в ограниченной массе жидкости в результате существования градиентов скорости образуются вихревые потоки. Если для перемешивания жидкостей с низкой вязкостью в аппарате без отражательных перегородок используют турбинную или пропеллерную мешалку, в сосуде образуется центральная вихревая воронка.
Жидкость вращается в направлении движения мешалки, воронка углубляется с увеличением скорости вращения до тех пор, пока не достигнут мешалки[1,2,3].
Образование воронки ведет к ухудшению использования емкости сосуда, эффективность перемешивания при образовании центральной вихревой воронки обычно снижается. Это объясняется наличием перегородок, препятствующих вращению всей массы жидкости, резко снижается глубина воронки. Однако с установкой перегородок возрастает расход энергии на перемешивание [4].
Целью настоящей работы является разработка мешалка обеспечивающие высокие напряжения сдвига, а также в создании методов расчёта основных конструктивных, режимных и технологических параметров мешалки.
Материалы и методы. Гидродинамический анализ процесса перемешивание. Механические и химические свойства материала. Измерения проведены в соответствии с нормативно-технической документацией. Расчет емкости на прочность и устойчивость выполняли в соответствии с ГОСТ 34233.1-6, ГОСТ 34233.8-11. Обработка результатов экспериментов произведена с использованием статистических методов в программных продуктах Microsoft Excel и Statistica.
Результаты и их обсуждение. Для перемешивания жидкость с твердой частице, разработали мешалки с зубчатой кромкой. Данная мешалка имеет, множество не загнутых больших и загнутых небольших в одной стороны зубцов обеспечивается высокая эффективность распространения, смешивания и измельчения (рис).
Рис. Разработанная мешалка с зубчатой кромкой
© З.Ш. Назиров, 2022.
1-лопатка, 2- неизогнутых больших зубцы, 3- загнутых небольших зубцы
В процессе работе вероятность наибольшего попадания зубьев мешалки на твердую фазу будет в том случае, когда
tm.3 < X ^г.ч (1)
где tm.3- шаг зубьев;
X d^ -сумма диаметр твердых частицы;
С учетом условия (1), согласно схеме (рис.) определяем высоту зубьев;
h3 < X d„ / 2^(оз/2) (2)
Высоту зубьев колеблется в пределах 15-25 мм, зазор между зубьями равен 1,2 ± 0,5; dM= 80-400 мм; N=200 об/мин; Р=1,5 кВт
Изучить процесс перемешивания и разработать мешалки непрерывного действия, в котором необходимо равномерностью распределения твердые частицы в жидкости плотностью и вязкостью (п). Наибольший размер твердых частиц (d^), плотность твердой фазы (р), диаметр аппарата (D), высота жидкости в нем H=D; Ширина и шаг зубьев B мм. Исходя из заданной мощности двигателя (Р), определить оптимальной число оборотов мешалки. Эффективным перемешивающим устройством является то, у которого анализируемые параметры имеют наибольшее совпадение.
Нам необходимо, было перемешивать раствор, который состоит твердой фазой: в % Ca0^o52,0; MgO-5,0; SiO2-28,0; CrOs-5,5; Ab0s-6,0; Fe20s+FeO-3,5 [7].
В растворе в активную реакцию вступает лишь окись кальция. Остальные примеси с крупностью частиц более 1,3мм попадающие в жидкость, фактически без изменения поступают в нейтрализацию и повышают вязкость раствора ц=14,651 Па с. Значения вязкости среды обусловливают на мощность мешалки, оказывая влияние на скорость тепло и массопереноса. Результаты исследований показывают, большое значение имеет температура обжига карбонатного сырья. Полученная при низких температурах t=750°C-780 оС обжига имеет пониженную плотность р=1,117 г/см3 и максимальную пористость. При температуре обжига выше t=1350 0С получается известь, которая практически уже не гасится водой [6].
Из разных точек объема приготовленной смеси отбирали пробы, проводили их анализ на фазы и ее размеры, достоинства мешалки с зубчатой кромкой:
- простота устройства и дешевизна изготовления;
- вполне удовлетворительное перемешивание жидкость твердой частице и
с вязкой до п=100 Пас;
-в раствор нейтрализующих реагентов не образуются мелкое и крупное кристаллический осадок;
Заключение. В результате исследования было выяснено, при высокой скорости вращения мешалка производит большое усилие смещения, чем обеспечивается высокая эффективность распространения, смешивания и разбивающая агрегаты твердых частиц зубцами, расположенными на периферии. Зубы обеспечивают эффективное и ровное смешивание вязких жидкостей. Размер диаметра и скорость вращения мешалки можно изменить соответствия требованиям процесса. Можно использовать при высоких скоростях не создавая значительного потока. Сокращает продолжительность отстаивания и уменьшает объем образующегося осадка во время дозирование.
Библиографический список
1.Гуюмджян ПП., Кожевников СО. Интенсификация процессов в жидких средах. Информационная среда вуза: Материалы X Междунар науч -техн. конф / Иван гос. архит.-строит. акад. - Иваново, 2003. с. 200-203
2.Иванец В.Н., Зайцев В.Н. Аппараты с перемешивающими устройствами // КемТИПП. Кемерово. 1994.-135с.
3.Мидуков Н.П., Куров В.С., Никифоров А.О. Перемешивание в целлюлозно-бумажной промышленности: учеб.пособие/ СПб. СПбГТУРП. 2012.-78 с.
4. Материаловедение и технология металлов. Под ред. Фетисова Г.П.- М.: Высшая школа, 2000. - 640 с.
5.Минибаева, Л.Р. Численное моделирование гидродинамической структуры потока в аппарате с перемешивающими устройствами / Л.Р. Мипибаева., А.Г. Мухаметзянова, А.В. Клипов// Вестник Казанского технологического университета.- 2008. - №б. - Ч.1. - C.19l
6.Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии : учеб. пособие - 10-е изд., пер. и доп. - М.: Альянс, 2013. 576 с.
7.Хуррамов М.Г. Вторично очистка сточных вод, в климатических условиях Узбекистана с целью повторного использования.- Карши: КарДУ, 2012.- С.184.
НАЗИРОВ ЗУЛКАЙНАР ШАРОПОВИЧ - Каршинский государственный университет, Узбекистан.
