Исследование мешалок

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Дисциплины

ОП. Процессы и аппараты

 

 программы подготовки специалистов среднего звена (ППССЗ)

по специальности 15.02.01 Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования (по отраслям)

 

Базовая подготовка

Преподаватель: Попов Александр Анатольевич

 

Рассмотрен на заседании ЦМК технических специальностей

Протокол № 1 от «31» августа 2018 г.

Председатель ЦМК________/ В.В. Кусова/

 

Мичуринск, 2018

Исследование мешалок.

1. Цель работы.

1.1 Изучение конструктивных элементов мешалок, их работы.

1.2 Определение расхода энергии на перемешивание.

2. Основы теории [1, с. 89...98], [2, с. 39...44], [3, с. 13...15].

Перемешивание и смешивание широко применяются для равномерного распределения составных частей в смесях жидких, сыпучих или пластических материалов, для ускорения массообменных, тепловых, биохимических процессов или усреднения температуры.

Скорость процессов перемешивания повышается в результате увеличения взаимодействующих тел и турбулизации протока. Турбулизация приводит к уменьшению толщины пограничного слоя, увеличению и непрерывному обновлению взаимодействующих фаз.

Основные показатели перемешивания.-

Эффективность и интенсивность:

– эффективность характеризует качество процессов;

– интенсивность характеризуется временем достижения заданного технологического (процесса) результата.

3. Описание установки.

 

а) турбинная (т) б) лопастная (л) в) пропеллерная (п)

Рис. 1. Схема установки.

1. Корпус.                                   1.1 - вода

2. Вал мешалки.                         0.2 - твердые частицы.

3. Мешалка лопастная.

4. Входной патрубок.

5. Выходной патрубок.

Различают два периода работы мешалки: пусковой и рабочий — N_п > N_р не более, чем в 1,5-2 раза и в непродолжительный период.

4. Методика проведения.

После ознакомления с устройством, набрасываем его эскиз и проводим необходимые замеры.

5. Обработка опытных данных [ 3, с. 18]

5.1 Определяем плотность смеси (суспензии)

                   1

ρ_см = ————————=...,кг/м³

        х_{т    +}     (1- х_т)

         ρ_т              ρ_ж

где х_т - массовая доля твердой фазы суспензии, х_т = …, мас%;

   ρ_т - плотность твердой фазы, ρ_т = …, кг/м³;

   ρ_{ж —} плотность жидкости (воды), при температуре t_ж =...,°С, по табл.3 [2,с. 127].

5.2 Определяем объемную долю твердой фазы суспензии

       х_т * ρ_см

   φ = ———— =...

           ρ_т

5.3 Динамическая вязкость суспензии

Μ_см = М_ж [1+(4,5 или 2,5) φ] =..., Па*с,

где М_ж — динамическая вязкость внешней фазы (воды), определяем по табл. 3 [2, с.127]

М_ж = V_{ж *}   ρ_ж=...Па*с,

V_{ж —} кинетическая вязкость, V_ж =..., м²/с, по табл.2 [3, с. 141]

коэффициент 4,5 при φ>0,1, а при φ<0,1 коэффициент 2,5.

5.4 Приняв по табл. 2 [2, с.41] для заданного вида мешалки значения:

с₁=...

х₁=...

у₁=...

Находим частоту вращения мешалки

 

       ∆ρ^0,5* d^0,5_ч* D^х1

n = с₁ ——————— =...,об/с,

           ρ^0,5 c* d_м^у1

где ∆ρ — разность плотностей частицы и жидкости,                 ∆ρ = ρ_т -ρ_ж=...,кг/м³;

d _ч- эквивалентный диаметр твердых частиц, d _ч =...,м.

D — внутренний диаметр аппарата, D=...,м;

d_{м —} диаметр мешалки, м;

– для лопастной d_л = (0,6...0,7) D или

– турбинной и пропеллерной d_т(n) = (0,25...0,3) D;

ρ_с — плотность жидкой среды или смеси, кг/м³;

– ρ_см, когда ρ_т > ρ_ж более, чем на 30% и

–  ρ_ж, когда ρ_т > ρ_ж менее, чем на 30%.

5.5 Определяем число Re_м для мешалки

      n* d_м²* ρ_см

Re_м = ————— =...

           м_см

По найденному значению Re_м мешалки по рис.2 [2, с. 41] определяем коэффициент мощности К_N=... (см. также рис. 2)

 

Рис. 2. К определению К_N.

 

5.6 Определяем мощность, потребляемую мешалкой в рабочий период.

N_р = К_N* d_м⁵_*  ρ_см =.., Вт.

5.7 мощность электродвигателя.

N_эд = N_р* f_н *f_ш *f_з *f_г *f_n/ η =... Вт,

где f_н — коэффициент соотношения высоты жидкости к ее диаметру,           Н_ж

       f_н = (———)^0,5 =...,

                  D_ж

Н_{ж —} высота жидкости в аппарате, Н_ж =...,м,

f_{ш —} коэффициент шероховатости стенок, f_ш = 1,1...1,2;

f_{з —} коэффициент змеевика, f_з = 2...3,

f_{г —} коэффициент гильзы, f_г = 1...1,1,

f_{n —} коэффициент пуска, f_n = 1,15...1,4,

η — КПД, η = 0,8..0,85.

6. Вопросы для самопроверки.

1. Сущность перемешивания, способы, сравнительная характеристика, ТЭП и РПП.

2. Цель перемешивания, основные показатели, степень однородности.

3. Типы мешалок, их применение и расчет.

4. Определение оптимальной частоты вращения, размеров и расходов мощности.

7. Выводы и анализ.

8. Инструкция по технике безопасности на рабочем месте.

8.1 Проверить готовность лабораторной установки к исследованию.

8.2 Не касаться токоведущих частей.

8.3 В случае нарушения режима работы установки или поражения током немедленно отключить общий щит.