Лако-красочные материалы — производство

Подробный вид функции (IV-25) может быть установлен экспери­ментальным путем. Многие исследователи нашли, что критерий Фруда не влияет на мощность, расходуемую на перемешивание жидкости, поэтому они предлагают принимать значения показателя степени

В = 0. Некоторые авторы [93, 94] определили значения этого пока­зателя для особых случаев процесса перемешивания. Показатель степени А и коэффициент С могут принимать постоянное значение или меняться с изменением величины критерия Рейнольдса в зави­симости от диапазона Re и типа аппарата для перемешивания. Все это свидетельствует о желательности графического представления

Рис. IV-1. Зависимость Ф = / (Re) для мешалок, создающих радиальный или осевой потоки жидкости и работающих в сосудах с отражательными перегород­ками или без них [93, 94]:

1, а — турбинная мешалка, установленная в сосуде без отражательных перегородок; 1,6 — Турбинная мешалка, установленная в сосуде с отражательными перегородками; 2, а — про­пеллерная мешалка, установленная в сосуде без отражательных перегородок; 2,6 — про­пеллерная мешалка, установленная в сосуде с отражательными перегородками.

Результатов экспериментальных исследований мощности, расходу­емой на перемешивание. Для случаев, когда В = 0, на логарифмцче — ской сетке изображается зависимость

Eu=/(Re) (IV-26)

Для остальных случаев вычерчивается график функции

■рп

Ф = -^- = /(Re) (IV-27)

Типичный ход зависимостей (IV-26) и (IV-27), найденный Рашто — ном, Костихом и Эвереттом [93, 94], представлен на рис. IV-1 для двух мешалок с различными типами потоков — радиальным и осе­вым. Кривая 1 относится к турбинной мешалке с прямыми лопастями, создающей радиальный поток жидкости, а кривая 2 — к пропеллер­ной мешалке, создающей осевой поток жидкости. Для обеих мешалок даны также два дополнительных случая, когда эти мешалки работают в сосуде без отражательных перегородок (кривые 1, а и 2, а) и с пере­
Городками (кривые 2, б и 2, б). Анализируя приведенные на рис. IV-1 кривые, можно выделить три области:

1) при Re <<10 — область ламинарного течения, для которой характеристики мощности представлены прямыми линиями с одина­ковым наклоном А = —1;

2) при Re > 104 — область турбулентного течения, для которой характеристики мощности изображены прямыми линиями с различ­ным наклоном А = const;

3) диапазон 10 ^ Re ^ 104 соответствует переходной области, для которой величина А является переменной и зависит от значения критерия Рейнольдса.

В переходной области видны две зоны, разграниченные значением Re = 300. Экспериментально установлено, что это значение критерия Рейнольдса соответствует появлению кругового движения всей жид­кости в аппарате с мешалкой (образовывается центральная воронка). При больших величинах Re обнаруживается влияние отражательных перегородок и критерия Фруда на мощность, расходуемую на пере­мешивание.

Цель установки отражательных перегородок — препятствовать вовлечению находящейся в сосуде жидкости в круговое движение, поэтому при Re << 300 их влияние не обнаруживается, тогда как при Re ;> 300 это влияние очень заметно. Мешалки, работающие в сосуде с отражательными перегородками, потребляют на перемешивание жидкости гораздо большую мощность (кривые 1,6 Та. 2, б).

Круговое движение жидкости в аппарате с мешалкой понижает мощность, расходуемую на перемешивание, что учитывается крите­рием Фруда. По той же причине критерий Фруда не оказывает влия­ния на мощность во всем диапазоне ее характеристик для сосудов с отражательными перегородками и в области значений критерия Рейнольдса Re <; 300 для сосудов без отражательных перегородок. Поэтому для этих случаев перемешивания значение показателя сте­пени В было принято равным нулю (.В = 0). Для сосудов без отража­тельных перегородок при Re ^ 300 критерий Фруда оказывает влия­ние на мощность, расходуемую на перемешивание жидкости. Раштон, Костих и Эверетт [94 ] определили это влияние и установили значение показателя степени В. С этой целью авторы нашли характеристики мощности для нескольких постоянных значений критерия Фруда Frx = const, Fr2 = const и т. д. (величина критерия Рейнольдса ме­нялась путем изменения вязкости перемешиваемой жидкости). Сни­мая с полученного таким образом графика последовательные значения критериев Эйлера и Фруда для Re = const, можно было построить график Ей — / (Fr) и найти значение показателя степени В. Оказа­лось, что величина В не имеет постоянного значения, а меняется с из­менением критерия Рейнольдса. Исходя из полученных эксперимен­тальных данных, авторы предложили для расчета значений показа­теля степени В эмпирическую формулу:

Где а и Ъ — величины, постоянные для данной мешалки.

Авторы нашли значения этих постоянных величин только для пропеллерных и турбинных мешалок с прямыми лопатками.

Установленное Раштоном, Костихом и Эвереттом влияние крите­рия Фруда на мощность оспаривается некоторыми исследователями [9, 10, 76]. Нагата и Иокогама [76] измерили мощность, расходу­емую на перемешивание жидкости, для различных типов мешалок и, не принимая во внимание критерий Фруда, обработали результаты измерений, получив при этом достаточную точность. На основании выполненных исследований они утверждают, что влияние этого пара­метра можно не учитывать. Кроме того, Нагата и Иокояма высказы­вают мысль, что замеченное Раштоном, Костихом и Эвереттом [94] влияние критерия Фруда в действительности может быть обусловлено ошибками, вызванными статическим трением устройства для измере­ния мощности.

Подобным же образом Бласинский, Коханский и Жиский [9] по­казали, что для небольших аппаратов с мешалками, в которых не проявляется явление волнообразования жидкости, критерий Фруда можно в расчетах опускать.

Из приведенного выше анализа следует, что уравнения (IV-8) и (IV-25) не имеют, к сожалению, универсального характера, а должны быть проверены экспериментально на модельных установках для каждой конкретной геометрической системы (мешалка—сосуд).

Принимая во внимание большое разнообразие конструктивных типов аппаратов с мешалками, нетрудно понять, почему в настоящее время не располагают полным набором значений критерия мощности, а известны только критерии мощности для некоторых важнейших типов этих аппаратов.