Понятие подобия было заимствовано из элементарной геометрии. Согласно определению элементарной геометрии, две плоские фигуры геометрически подобны, если они имеют равные соответствующие углы и отношения их соответствующих сторон равны между собой. Это утверждение можно применить для определения геометрического подобия химической аппаратуры и, в частности, для мешалок и аппаратов с мешалками. Следует, однако, подчеркнуть, что если в случае геометрических фигур можно без затруднений выполнить условие подобия, то в случае химической аппаратуры получение полного геометрического подобия, как правило, невозможно и даже нецелесообразно. Для определения подобия используют лишь наиболее важные параметры аппарата, которые могут оказать существенное влияние на его работу.
На рис. 1-1 представлены две турбинные мешалки с прямыми лопатками, расположенными радиально. Они будут подобными при удовлетворении условия Z = const и
Параметр С{ носит название константы геометрического подобия, а индекс «Z» означает подобие таких линейных размеров, как диаметр диска, диаметр втулки, толщина лопаток и т. д. Соотношение этих размеров, однако, не оказывает существенного влияния на эффективность работы мешалки.
В случае геометрически подобных мешалок размеры подбираются обычно с использованием многократности одного избранного размера, например диаметра мешалки d. Тогда
П Ь а’ .. Ъ’ , .т _
Где Ia и называются инвариантами геометрического подобия.
На основании уравнений (1-6) и (1-7) получаем ia — i‘a, Ib = I‘B. Следовательно, условие геометрического подобия требует идентичности соответствующих инвариантов.
На рис. 1-2 показаны два геометрически подобных аппарата с мешалками. Для этих аппаратов справедливо равенство следующих инвариантов:
_а___ . Ь’ __ D _ D’ _
Н Я’ _ . H __ H’ _ D — — T-l7""111 Рис. 1-2. Геометрическое подобие двух аппаратов С мешалками. |
Кроме того, должна существовать идентичность других параметров, здесь не перечисленных, например формы днища, количества и формы перегородок (если они есть) и т. д.