система перемешивание

Разработка смесителя для перемешивания жидких система перемешивание гетерогенный сред КАТАЛОГ РАБОТКАК ОПЛАТИТЬ И ПОЛУЧИТЬ РАБОТУГАРАНТИИВОПРОСЫ И ОТВЕТЫПОДТВЕРЖДЕНИЕ ОПЛАТЫКОНТАКТЫ Каталог работ » Машиностроение система перемешивание машиноведениеТема: Разработка смесителя для перемешивания жидких система перемешивание гетерогенный средСодержание:СОДЕРЖАНИЕстр.Введение... 5Глава 1. Современное состояние теории система перемешивание практики перемешиванияжидких сред... 111.1. Теория перемешивания жидких сред в аппаратах с мешалками... 111.1.1. Методы расчёта полей скоростей жидкой среды в аппаратах с мешалкой... 121.1.2. Экспериментальные методы исследования скоростей по-токов в аппаратах с мешалками... 171.1.3. Циркуляция жидкости в аппаратах с мешалкой... 241.2. Аппараты, используемые для перемешивания жидких сред... 311.3. Постановка задач исследования... 40Глава 2. Разработка методики расчёта мешалки с трубками переменного сечения... 422.1. Конструкция перемешивающего устройства... 422.2. Движения жидкости в аппарате с мешалкой... 432.3. Распределение скоростей в аппарате с мешалкой... 492.4. Методика определения высоты воронки в аппарате с мешал- кой... 512.5. Определение мощности затрачиваемой на перемешивание... 542.6. Определение мощности потребляемой мешалкой в критериальном виде... 582.7. Методика расчёта перемешивающего устройства... 602.8. Выводы по главе... 63Глава 3. Экспериментальное исследование мешалки с трубками переменного сечения... 643.1. Описание лабораторной установки для перемешивания жид-костей... 6433.2. Система измерений система перемешивание применяемая аппаратура... 653.3. Определение фактической мощности перемешивания... 663.4. Методика проведения эксперимента на установке для перемешивания жидкостей... 683.5. Экспериментальные исследования интенсивности перемешивания различных устройств... 693.6. Влияние перегородок на эффективность перемешивания... 753.7. Исследование влияния геометрических параметров конфузо-ров на интенсивность перемешивания... 80'41 3.7.1. Влияние диаметра входного система перемешивание выходного отверстия на высоту воронки система перемешивание потребляемую мощность мешалки... 803.7.2. Влияние конфигурации конфузоров на интенсивность перемешивания... 823.8. Влияние диаметра сосуда на эффективность перемешивания...:... 853.9. Влияние кавитаторов на эффективность перемешивания... 87ЗЛО. Влияние типа мешалки система перемешивание времени перемешивания на физические свойства жидкости... 903.11. Проверка адекватности предложенных расчётных методик с экспериментами... 943.11.1. Проверка адекватности методики для определения потребляемой мощности мешалки с трубками переменного сечения... 943.11.2. Проверка адекватности методики для определения высоты воронки в сосуде без перегородок... 963.12. Исследование распределения окружной составляющей скорости в аппарате с мешалкой... 983.13. Выводы по третьей главе... 100кг*4 Глава 4. Исследования двухфазных систем... 102' 4.1. Особенности перемешивания неоднородных систем... 1024.2. Экспериментальные исследования по смешиванию взаимно не растворимых жидкостей... 1044.2.1. Влияние времени перемешивания на расслаивание эмульсии... 1054.2.2. Влияние частоты вращения мешалки на время расслаивания эмульсии... 1084.2.3. Влияние концентрации масла в эмульсии на её время расслаивания... 111'% 4.2.4. Влияние соотношений D/d система перемешивание H/h на качество эмульсии... 1144.3. Экспериментальные исследования по смешиванию системы жидкость — твёрдое тело... 1164.3.1. Влияние времени перемешивания на качество суспензии... 1174.3.2. Влияние частоты вращения мешалок на эффективность перемешивания системы жидкость - твёрдое тело... 1194.3.3. Влияние концентрации извести на эффективность перемешивания системы жидкость - твёрдое тело... 1204.3.4. Интенсификация процесса диспергирования при перемешивании... 1224.3.5. Влияние соотношений D/d система перемешивание H/h на качество суспензии... 1244.4. Выводы по четвёртой главе... 126Заключение... 128Библиографический список... 129Приложения... 137Приложение 1... 137Приложение 2... 139Введение:5 ВВЕДЕНИЕАктуальность работы. Интенсификация химических процессов на стадии перемешивания одна из наиболее масштабных, энергоёмких система перемешивание дорогостоящих операций. Перемешивающие устройства широко применяются при производстве строительных материалов система перемешивание растворов. Важным направлением, позволяющим существенно снизить энергозатраты на перемешивание, является разработка принципиально новых конструкций машин система перемешивание методов их инженерного расчёта.Важнейшей операцией в производстве эмульсий система перемешивание суспензий, обеспечивающей их качество — является перемешивание.При механическом перемешивании осуществляются такие важные процессы как тепло - система перемешивание массообмен, интенсификация химических реакций, получение высокогомогенизированных суспензий система перемешивание эмульсий, система перемешивание другие.Часто перемешивание приводит не только к гомогенизации, но система перемешивание к механической активации. Механической активацией можно получать продукцию с заданными физическими, физико-химическими свойствами, например, прогнозировать диаметр капель дисперсной среды в эмульсиях; регулировать степень измельчения твёрдой фракции в суспензиях; уменьшать летучесть компонентов, изменять плотность система перемешивание вязкость система перемешивание т.д.Рыночная экономика требует повышения качества, расширения ассортимента выпускаемых продуктов, что вызывает необходимость совершенствования старых система перемешивание внедрение новых, прогрессивных технологий система перемешивание более совершенного оборудования. Кроме этого, одной из основных задач является обеспечение технического перевооружения система перемешивание интенсификации уже действующих технологических производств. Поэтому, несмотря на многообразие механических мешалок, продолжаются поиски новых, более совершенных конструкций, обеспечивающих при сравнительно малых затратах энергии наибольшую производительность процесса при высоком качестве готового продукта. При этом возникает необходимость в таком оборудовании, которое6бы легко встраивалось в автоматизированные линии, система перемешивание обеспечивающие ав-томатизированный контроль за качеством готовой продукции.Важной задачей является получение эмульсий из двух система перемешивание более взаимно нерастворимых жидкостей. Процесс перемешивания двух система перемешивание более не смешиваемых жидкостей связан с рядом особенностей: необходимость получения эмульсий устойчивых во времени, широкой номенклатурой перемешиваемого сырья, требующей быстрой переналадки оборудования.Совершенствование техники получение эмульсий обычно связано с общим развитием технологии производства того или иного продукта. В этом случае выбор метода перемешивания зависит от конкретного производства система перемешивание диктуется технологией.В большинстве случаев предпочтительным является метод механического перемешивания при помощи вращающихся мешалок. Из этой группы наибольшей функциональностью система перемешивание производительностью обладают турбинные система перемешивание пропеллерные мешалки, которые повсеместно используются промышленностью. Однако они имеют ряд существенных недостатков: более энергоёмки, металлоёмки, малоэффективны система перемешивание технологически сложные в изготовлении.Существующие методы расчёта перемешивающих устройств основаны на использовании большого объёма экспериментальных данных при подборе эмпирических коэффициентов. Кроме того, приводимые в литературе методы расчёта [1-10] не всегда учитывают характер движения жидкости система перемешивание особенности её взаимодействия с органами перемешивающего устройства. Данный недостаток теории в области перемешивания взаимно нерастворимых жидкостей затрудняет создание методов инженерного расчёта система перемешивание нового высокоэффективного оборудования, не позволяет определить оптимальные геометрические система перемешивание режимные параметры процесса, что, как правило, приводит к неоправданным затратам энергии система перемешивание снижению качества готовой продукции.7Всё это свидетельствует о том, что исследования в области перемеши- вания с целью создания методов расчета система перемешивание конструкции являются актуальной задачей.Работа выполнялась в соответствии с планом основных научных направлений ИГ АСА (координационный план НИР РАН - «Теоретические основы химической технологии» разделы 2.22.1, 2.22.4.8, постановлением правительства РФ № 1414 от 23.11.96).Цель работы состоит в совершенствовании технологии механического перемешивания жидких гетерогенных сред, в разработке устройства, обладающего высокой эффективностью работы, малой энерго- система перемешивание металлоёмкостью, система перемешивание также в создании методов расчёта основных конструктивных, режимных система перемешивание технологических параметров мешалки. Основными задачами исследования являются:• разработка принципиально нового устройства для перемешивания гетерогенных систем жидкость-жидкость, жидкость-твёрдое тело;• теоретическое обоснование выбора основных конструктивных параметров мешалки система перемешивание совершенствование методики расчёта гидродинамических характеристик процесса;• проведение экспериментальных система перемешивание теоретических исследований для определения влияния конструктивных система перемешивание кинематических параметров мешалки на потребляемую мощность система перемешивание эффективность перемешивания;• усовершенствование известной методики расчёта гидродинамических характеристик движения жидкости внутри трубы переменного сечения;• теоретическое система перемешивание экспериментальное обоснование использования конструкции мешалки с трубками переменного сечения для перемешивания жидких сред;• проведение экспериментальных исследований процесса смешения не-перемешиваемых жидкостей с применением мешалки с трубками переменного сечения с целью получения устойчивых во времени эмуль-сий.8 Методы исследования. Использованы экспериментальные методы измере-т/ ния гидродинамических характеристик движения жидкости внутри труб пе-ременного сечения, в цилиндрических сосудах при наличии система перемешивание без перегородок.При обработке экспериментальных результатов применялись как аналитические, так система перемешивание численные методы (методы физического система перемешивание математического моделирования, методы математической статистики).Обработка данных проводилась с использованием ЭВМ. В работе применялись «Microsoft Excel» система перемешивание многофункциональная программа научных расчётов «MathCAD».»i> Теоретической система перемешивание методологической основой исследований являлись раз-работки отечественных система перемешивание зарубежных учёных в области перемешивания, гидродинамики газожидкостных систем: Г.Н. Абрамовича, В.Г. Айнштейна, Л.Н. Брагинского, Э.А. Васильцова, Т.А. Гиршовича, В.В. Кафарова, И.М. Костина, Л.Г. Лойцянского, С. Нагаты, Г.Э. Одишарии, В.А. Орлова, В.В. Орлова, Л. Прандтля, Ф. Стренка, П.Г. Романкова, А.А. Точигина, Ф. Хол-ланда, Ф. Чапмана. Информационная база - научные труды, материалы научно-технических конференций, статьи в научных сборниках система перемешивание периодических изданиях по исследуемой проблеме. Достоверность научных положений диссертации подтверждается:• применением фундаментальных методов гидродинамики система перемешивание массооб-менных процессов, протекающих в средах жидкость-жидкость, жидкость твёрдый материал;• сопоставлением теоретических система перемешивание экспериментальных результатов, полученных в работе, система перемешивание также с данными, известными в научной система перемешивание справочной литературе.Научная новизна работы;•S установлена закономерность движения жидкости внутри трубки переменного сечения мешалки при разных скоростях её вращения;9V разработана методика расчёта основных параметров перемешивающе-го устройства, позволяющая рассчитать оптимальные технологические, энергетические система перемешивание кинематические значения процесса; •S найдена взаимосвязь между конструктивными особенностями мешалки система перемешивание исходными характеристиками продуктов смешения; их влияния на качество конечного продукта; S создана инженерная методика расчёта основных параметров мешалкис трубками переменного сечения; S новизна технического решения подтверждается получением патентаРФ на изобретение.Практическая ценность работы. Разработана принципиально новая конструкция смесителя для перемешивания жидких система перемешивание пастообразных масс, позволяющая повысить качество готовой продукции, снизить потребляемую мощность процесса, система перемешивание также инженерная методика расчёта система перемешивание соответствующее программное обеспечение для определения технологических, энергетических система перемешивание кинематических параметров устройства, обеспечивающих получение качественной продукции.Конструкция мешалки внедрена на предприятии ИСМА (г. Иваново) на стадии перемешивания жидких сред, система перемешивание также на «НПО Янтарь» в процессе изготовления технологической жидкости.Результаты диссертации, система перемешивание также конструкция мешалки используется в процессе механической активации воды, используемой на стадии производства бетона система перемешивание железобетона, система перемешивание в учебном процессе при изучении дисциплин «Процессы система перемешивание аппараты производство строительных материалов», «Механическое оборудование предприятий стройиндустрии».Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались система перемешивание обсуждались на следующих международных система перемешивание вузовских конференциях: X международной научно-технической конференции «Информационная среда вуза» (Иваново, 2003); Международная конференция — «Энерго- ресурсосберегающие технологии система перемешивание оборудование экологически безопасных10производств» (ИГХТУ, Иваново, 2004); третьей научной конференции аспи-j *' рантов (ИГАСА, Иваново, 2003).Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ, получен патент РФ на изобретение. На защиту выносится:о новая конструкция устройства для перемешивания жидких система перемешивание пастообразных масс;о методика расчёта основных параметров мешалки, позволяющая найти оптимальные технологические, энергетические система перемешивание кинематические характеристики процесса перемешивания; *> о результаты экспериментальных исследований процесса перемешиваниясистем жидкость-жидкость, жидкость-твёрдый материал; о результаты экспериментальных исследований процесса получения устойчивых во времени эмульсий.Структура система перемешивание объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, основных выводов, списка использованной литературы. Диссертация содержит 140 страниц текста, 98 рисунков, 6 таблиц, библиографический список, включающий 117 наименований отечественных система перемешивание иностранных источников система перемешивание 2 приложения.Работа выполнена на кафедре производство строительных материалов Ивановской государственной архитектурно-строительной академии.11ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ЖИДКИХ СРЕД1.1. Теория перемешивания жидких сред в аппаратах с мешалкамиПеремешивание представляет собой процесс многократного взаимодействия частиц текучей среды относительно друг друга во всём объёме аппарата, происходящий под действием импульса, передаваемого среде механической мешалкой, струёй жидкости или газа. Другими словами перемеши-*? вание является смешанной задачей гидродинамики [1- 11].Перемешивание осуществляют в целях: 1) обеспечения равномерного распределения твёрдых частиц в объёме жидкости, система перемешивание также равномерного распределения система перемешивание дробления до заданной дисперсности жидкости в жидкости или газа в жидкости; 2) интенсификации нагревания или охлаждения обрабатываемых масс; 3) интенсификации массообмена в перемешиваемой системе. Иначе говоря, перемешивание - это процесс, при котором градиенты температур система перемешивание концентраций в среде, заполняющей аппарат, стремятся к минимальному значению.« Таким образом, эффективность система перемешивание интенсивность процесса перемеши-вания напрямую зависят от характера движения среды в объёме аппарата система перемешивание как следствие - типа перемешивающего устройства.Основой для оценки работы различных типов аппаратов с мешалками служат гидродинамические параметры, такие как распределение скорости жидкости в аппарате, насосный эффект мешалки, время циркуляции система перемешивание время перемешивания системы (время гомогенизации) [12-15]. Другие параметры, такие как условия создания многофазных систем, межфазная поверхность, диаметр капель или пузырьков газа, необходимы для расчёта массообмена в аппаратах с мешалками [1-11].12Рассмотрим подробно методы расчёта система перемешивание измерения скоростей потоков, система перемешивание также циркуляцию система перемешивание насосный эффект в аппаратах с мешалками.1.1.1. Методы расчёта полей скоростей жидкой среды в аппаратах с мешалкойИсследованию распределения скорости жидкости в аппаратах с мешалками посвящено много теоретических система перемешивание экспериментальных работ. Ввиду сложного характера течения жидкости в таких аппаратах получено только математическое описание распределения скоростей система перемешивание то для некоторых простых перемешивающих устройств.В большинстве же случаев авторы ограничивались лишь графическим изображением экспериментальных данных. Такие исследования относятся главным образом к вертикальным цилиндрическим аппаратам с мешалками. Поэтому для математического описания перемешивания используется цилиндрическая система координат (г, (р, z).Результирующая скорость w жидкости в любой точке аппарата разделяется в такой системе координат на три составляющие - радиальную wu осевую wz система перемешивание тангенциальную w t (рис. 1.1) [1].фОсь мешалкиРис. 1.1 — Схема разложения суммарной скорости жидкости в аппарате с мешалкой на составляющие13Отдельные составляющие скорости можно рассчитывать по зависимостям [1]:WW"z =w(1.1)(1.2)(1.3)где система перемешивание - угол, определяющий отклонение результирующей скорости от вертикальной плоскости, проходящей через ось аппарата; ф - угол, определяющий отклонение результирующей скорости от горизонтальной плоскости, перпендикулярной к оси аппарата (плоскость вращения мешалки).Однако уравнения (1.1-1.3) не могут быть применены при практических расчётах система перемешивание носят лишь теоретический характер.В работах [16-25] авторы приводят уравнения для расчёта тангенциальной составляющей скорости жидкости в аппаратах без перегородок. Основным допущением для определения w является то, что при перемешивании жидкости мешалкой в сосуде без перегородок с Re>104 распределение скорости приближённо симметрично по отношению к вертикальной оси мешалки, причём составляющая wt не меняется по высоте аппарата (рис. 1.2).П /1 Blо X Гп 1 ——t»"1г JI 1 1 1Рис. 1.2 - Схема возникновения центрального вихря14При этом образуется вертикальный цилиндрический вихрь радиусом rw, называемый также центральным вихрем, поэтому весь объём жидкости в аппарате с мешалкой можно разделить на две зоны (рис. 1.2) [16-25]:1) цилиндрическая зона I в диапазоне 0e-r; (1.4)2) цилиндрическая зона II в диапазоне rw. не зависит от высоты расположения система перемешивание числа оборотов мешалки.15Нагата система перемешивание его сотрудники [26-28] предложили для расчёта радиуса следующую зависимостьRe(1.8)rm 103+1.6Re'Особенно широко исследовал эту проблему Гзовский [18,19]. Он подтвердил наличие центрального вихря на основании измерений скорости растворения образца из твёрдой щавелевой кислоты, уложенного на дно сосуда. Оказалось, что наиболее интенсивное растворение образца наблюдалось на окружности радиусом rw. На основании таких измерений автор вывел уравнениеrw 1— = exp— R 22п, + 0.544]^-UJ.46(1.9)где П] - число источников система перемешивание стоков, для нормального расположения мешалки принимается и/=4; гу - радиус вихря на линии статического уровня жидкости (рис. 1.2), рассчитываемый по зависимостиTjL = 0.508 R\^-- 0.3}. [R )(1.10)Экспериментальные данные многих авторов [20,29,30] показывают, что вблизи r= rw уравнения (1.4) система перемешивание (1.5) завышают значения wt на 20-45%. Авторы [31] предлагают для расчёта тангенциальной скорости использовать зависимости: для 0разделы фейрверк праздник ленинградский вокзал билет купить айсбест дермато-венеролог скрипт рассылка объвлений теннисный ракетка бордюр обоев эфирный антенна funke охота лис индивидуальный сейфовые ячейка система перемешивание