ШНЕКОВЫЕ МЕШАЛКИ

Мешалки такого типа используются для перемешивания жидко­стей больших вязкостей.

Схема шнековой мешалки приведена на рис. IV-18. Эта мешалка Может работать с диффузором или без него.

Грей [33], Нагата, Ягимото, Иокояма [79], Сервинский и Бла — синский [98], а также Чапман и Холанд [23] исследовали мощ­ность этих мешалок, расходуемую на перемешивание. Последние две работы заслуживают особого внимания.

ШНЕКОВЫЕ МЕШАЛКИ

ШНЕКОВЫЕ МЕШАЛКИ

Рис. IV-18. Схемы, объясняющие основные размеры шнековой мешалки:

А — вариант с диффузором, без отражательных перегородок; б — вариант без диффузора, с плоским дном и отража­тельными перегородками.

Сервинский и Бласинский изучали мощность шнековых мешалок с диффузором, расходуемую на перемешивание ньютоновских жидко­стей вязкостью 1,12-Ю"3 —48 Па-с (1,12—4,8-Ю4 сП), а также псевдопластичных жидкостей, кажущаяся вязкость которых на­ходилась в пределах 0,92—1,4 Па-с (920—1400 сП).

Авторы исследовали зависимость Eu = / (Re) для различных геометрических параметров D Id и H/D. Были приняты три мешалки диаметром D 100; 133 и 167 мм, три сосуда диаметром D = 300; 400 и 500 мм. Изучалось также влияние направления вращения мешалки. Мешалка вращалась в диффузоре, диаметр которого был равен 1,14<2, а расстояние от дна сосуда 0,6d. Диапазоны исследован­ных переменных: Re = 0,21 + 2,1 • 10»; S/D = 0,5 + 2,0; H/D = = 0,44-1,32.

Характеристики мощности, по данным этих авторов, для разных значений S/D приведены на рис. IV-19, из которого следует, что
влияние шага мешалки на мощность будет умеренным в области ламппарного течения (Re << 100) и значительным в области турбу­лентного течения.

ШНЕКОВЫЕ МЕШАЛКИ

Рис. IV-19. Характеристики мощности шнековых мешалок с диффузором по данным Сервинского и Бласинского [98]; H/D = 0,44 — н 1,32; S/D — 0,5 — н 2,0; сосуд с эллиптическим дном; D = 100; 133 и 167 мм; D 300; 400 и 500 мм:

H/d= 0,9 ч — 1,25.

Кривая для

S D

Кривая для

S D

Ньютонов­ской жидкости

Псевдо­пластич­ной жидкости

Ньютонов­ской жидкости

Псевдо­пластич­ной жидкости

1

6

0,5

4

9

1.3

2

7

0,75

5

10

2,0

.3

S

1.0

Влияние высоты жидкости мешиваиие, по данным тех же

0,4

1.3 ‘.5

0,8/—- 1—- 1— — т >

F и

0.5

V

0,5 0,7 0,9

H/D

Рис. 1У-20. Зависимость мощности шнековых мешалок с диффузором от высоты жидкости в сосуде [98]; S/D = 0,5; Re = 10&.

На мощность, расходуемую на пере­авторов, представлено на рис. IV-20. Максимальная мощность наблюдается при высоте Я = (0,7-+0,9) Z>.

Направление вращения мешалки оказывает влияние на мощность в том случае, когда уровень жидкости в сосуде выше верхнего края диффу­зора и только при Re >> 100. Боль­шая мощность потребляется, если жидкость движется в диффузоре сверху вниз. Авторы не установили влияния критерия Фруда на мощ

Ность, расходуемую этими мешалками на перемешивание. Чанман и Холанд [23] изучали шнековые мешалки, работающие без диффузора в сосуде с плоским дном и с отражательными пере­Городками, а также без перегородок. Авторы исследовали три ме­шалки диаметром D = 76; 127 и 152 мм. Кроме того, они исполь­Зовали четыре сосуда, диаметры которых были равны D 140 + -^-292 мм. Характеристики мощности, предложенные этими авторами, приведены на рис. IV-21 и IV-22.

ШНЕКОВЫЕ МЕШАЛКИ

Рис. IV-21. Характеристики мощности шнековых мешалок без диффузора по данным Холанда и Чапмапа [45]; H/D = 1,37; S/D = 0,60; аппарат с плоским дном и разными отражательными перегородками; D 76 мм; D/D = 0,32.

Кривая

J

В

D

Е

1

0

2

4

0,10

0

3

4

0,10

0,10

4

4

0,10

0,20

На рис. IV-21 представлены зависимости для сосуда без отража­тельных перегородок и с перегородками, установленными на разных расстояниях от стенки. Из этого рисунка следует, что влияние отра­жательных перегородок различно в областях ламинарного и турбу­лентного течений жидкости.

В области ламинарного течения (Re <; 10) отражательные пере­городки повышают мощность, расходуемую на перемешивание, и тем больше, чем ближе от мешалки размещена перегородка (увели­чение мощности приблизительно на 150%).

В переходной области и в области турбулентного течения наличие отражательных перегородок снижает мощность, расходуемую на перемешивание, причем наименьшую мощность потребляет мешалка

ШНЕКОВЫЕ МЕШАЛКИ

Рис. IV-22. Характеристики мощности шнековых мешалок без диффузора по данным Холанда и Чапмана [45]; аппарат без отражательных перегородок; различное отношение S/D расстояние мешалки ‘от дна сосуда H = 3 мм.

Кривая

S, мм

D D

Я D

S D

1

76

0,33

1,0

0,60

2

127

0,56

1,0

0,40

О

127

0,56

1,0

0,80

4

15 2

0,67

1,0

0,40

В сосуде с отражательными перегородками, прикрепленными непо­средственно к его стенке.

На рис. IV-22 показано влияние диаметра сосуда и шага шнеко — вой мешалки, работающей в аппарате без отражательных перего­родок. Из анализа этого рисунка следует, что увеличение диаметра сосуда (уменьшение отношения D/D) вызывает снижение мощности, расходуемой на перемешивание, во всем диапазоне значений крите­рия Рейнольдса. Интересно, что на мощность, расходуемую на пере­мешивание, незначительно влияет шаг шнековой мешалки, рабо­тающей в сосуде без диффузора (кривые для D/D = 0,56 и S/d = = 0,4 и 0,8).

Для области ламинарного течения вместо графика, изображен­ного на рис. IV-22, авторы предлагают также уравнение:

(

D fn / d п

~TJ ~iTJ (IV"71)

2,38Lg Re

Где

(IV-72)

1,74

N= 2-18Г^Кб (IV-73)

3,56

Авторы исследовали также случай эксцентричного размещения шнековой мешалки в сосуде без отражательных перегородок. Ока­залось, что для случая, когда просвет между мешалкой и стенкой сосуда е •< D/20, система ведет себя так, как если бы она имела отражательные перегородки.

Однако авторы полагают, что в отношении расхода энергии более выгодна система с отражательными перегородками, и рекомендуют использовать ее.

Кроме того, они отмечают также отсутствие влияния критерия Фруда на мощность, расходуемую шнековыми мешалками на пере­мешивание.

Разновидностью шнековых мешалок являются ленточные ме­шалки (см. рис. 11-25). Мощность таких мешалок была исследована Нагатой, Ягимото и Иокоямой [79], которые для области ламинар­ного течения вывели уравнение:

Ей = 300 Re" 1 (IV-74)

Грей [34] предлагает аналогичное уравнение с постоянной 250, дающее, таким образом, мощность, меньшую приблизительно на 17% .

Комментирование и размещение ссылок запрещено.

Комментарии закрыты.