Перемешивание — гидромеханический процесс взаимного перемещения частиц в жидкой среде с целью их равномерного распределения во всем объеме под действием импульса, передаваемого среде мешалкой, струей жидкости или газа.
· Создание суспензий — обеспечение равномерного распределения твердых частиц в объеме жидкости;
· Образование эмульсий, аэрация — равномерное распределение и дробление до заданных размеров частиц жидкости в жидкости или газа в жидкости;
· Интенсификация нагревания или охлаждения обрабатываемых масс;
· Интенсификация массообмена в перемешиваемой системе (растворение, выщелачивание).
Основные схемы перемешивания (рисунок 7.21)
Рисунок 7.21- Основные схемы перемешивания
· Механическое — перемешивание мешалками, вращающимися в аппарате с перемешиваемой средой.
· Барботажное— перемешивание путем пропускания через жидкую среду потока воздуха или газа, раздробленного на мелкие пузырьки, которые, поднимаясь в слое жидкости под действием Архимедовой силы, интенсивно перемешивают жидкость.
· Циркуляционное перемешивание— перемешивание, осуществляемое путем создания многократных циркуляционных потоков в аппарате с помощью насоса.
Объект управления —емкость с мешалкой, аппарат непрерывного действия, в котором смешиваются две жидкости А (с концентрацией целевого компонента Са) и Б (с концентрацией целевого компонента Сб) для получения гомогенизированного раствора с заданной концентрацией целевого компонента Ссм.
Схема объекта управления (рисунок 7.22).
Рисунок 7.22 — Схема объекта управления
Показатель эффективности процесса — концентрация целевого компонента в гомогенизированном растворе (смеси) — Ссм.
Цель управления процессом — обеспечение заданной концентрации смеси при эффективном и интенсивном перемешивании.
Эффективность перемешивания обеспечивается выбором параметров аппарата, перемешивающего устройства, числа оборотов мешалки, обеспечивающих равномерность концентрации смеси в аппарате с заданной интенсивностью(т.е. за заданное время).
Однако в реальных условиях технологические объекты подвержены действию внешних и внутренних возмущений, которые приводят к отклонению технологических режимов работы от расчетных.
Задача разработки системы автоматизации обеспечить в условиях действия внешних и внутренних возмущений в процессе эффективное и интенсивное его функционирование с требуемыми характеристиками качества.
При вращении лопасти мешалки в аппарате возникает вынужденное движение жидкости, которое описывается критериальным уравнением вида:
Euм = f(Reм , Г) (7.1),
где модифицированный критерий Эйлера Euм :
модифицированный критерий Рейнольдса Reм :
(7.3)
геометрический симплекс Г:
Г=dм / Dапп (7.4),
где dм — диаметр мешалки, м;
n — скорость вращения мешалки, об /с;
— плотность жидкости, кг/м^3;
Nм — мощность, потребляемая мешалкой, вт;
m — динамическая вязкость, Па*с;
КN – критерий мощности.
- Выбирают тип мешалки, ее диаметр dм, размеры аппарата Daпп и Hапп.
2. Определяют коэффициент Сt в зависимости от размеров аппарата и типа перемешивающего устройства.
3. Определяют число оборотов мешалки:
4. Рассчитывают Reм по соотношению (7.3).
5. По графику KN= f(Reм) находят KN.
6. Рассчитывают Nм из выражения (7.2):
7. Рассчитывают мощность Nдв, потребляемую приводом перемешивающего устройства:
где К — поправочный коэффициент, учитывающий конструктивные особенности аппарата и перемешивающего устройства; hпер — к.п.д. передачи.
В реальной установке непрерывного действия:
т.е. необходимо обеспечить:
и
🔗 Автоматизация процесса перемешивания. Общая характеристика процессов перемешивания в жидких средах.