6. Содержание отчета

Отчет должен содержать: цель работы, схему эк­спериментальной установки, таблицу опытных дан­ных и расчетных величин, расчет всех величин согла­сно предлагаемой в работе методики обработки ре­зультатов, график зависимости критерия мощности от числа Рейнольдса, анализ результатов.

7. Контрольные вопросы

1. Назначение перемешивания.

2. Интенсивность и эффективность перемешивания.

3. Показать идентичность критерия мощности и критерия Ейлера.

4. Какие параметры влияют на величину мощно­сти, потребляемой мешалкой?

5. Конструктивное оформление мешалок.

6. Как выглядит графическая зависимость крите­рия мощности от критерия Рейнольдса?

7. Назначение отражательных перегородок в ап­парате с мешалкой.

Изменение времени гомогенизации может производится либо непосредственно при визуальных наблюдениях за изменением окраски перемешиваемой жидкости, либо по результатам измерения концентрации растворенных веществ или температуры в нескольких точках объема с помощью соответствующих датчиков. Показания измерительных приборов дают более точные сведения о концентрациях или температурах в точках замера, но так как практически число точек замера ограничено, то этот метод контроля не позволяет судить о течении процесса во всех точках аппарата. Кроме того, введение в жидкость датчиков (особенно при использовании сосудов лабораторных масштабов) вызывает дополн6ительные возмущения, искажающие ход процесса. Наиболее надежными для оценки равномерности распределения вещества во всем объеме перемешиваемой жидкости представляются в этих условиях методы, основанные на визуальном наблюдении. Один из таких методов использован в работе Годлесского и Смита, которые изучали действие мешалки при нейтрализации раствора щелочи с добавлением концентрированного раствора кислоты в присутствии индикатора. Как известно, реакция нейтрализации является весьма быстрой и протекает в диффузионной области. Поэтому время нейтрализации, легко отмечаемое визуально по изменению окраски индикатора, по существу является временем распределения кислоты в объеме.

Конечно, результаты измерения визуальным методом будут давать некоторую погрешность. Однако появление систематической ошибки в данном случае практически исключено. Время нейтрализации в сильной степени зависит от мгновенного распределения скоростей в аппарате с мешалкой и носит статистический характер, и, следовательно, экспериментально найденные значения времени нейтрализации будут величинами статическими. Поэтому отклонения результатов единичных замеров от среднего по большому числу замеров будут характеризовать не только ошибку измерения, но и случайный характер распределения скоростей.

Опыты по измерению времени нейтрализации, имевшие целью проверку зависимости и определение сравнительной интенсивности и эффективности действия мешалок различных типов, проведены на специальной установки для исследования перемешивающих устройств в стеклянных сосудах трех диаметров 0,2; 0,3 и 0,4 м (без отражательных перегородок). Высота заполнения сосудов во всех случаях равнялась диаметром сосуда. Объем перемешиваемой жидкости составлял соответственно 6,7; 20 и 47,5 дм³. мешалки устанавливали на расстоянии от днища сосуда h_м = d_м. В случаях использования мешалок большого размера (Г_D < 2) их располагали на высоте 0,5d_м и 0,25d_м. Как показала специально проведенная серия опытов, изменение расположения мешалки в диапазоне h_м /d_м от 1 до 0,25 не влияет на время нейтрализации.

Порядок проведения опытов был следующий.

В сосуд, заполненный дистиллированной водой, при перемешивании вводили несколько капель раствора фенолфталеина. Затем устанавливали заданную скорость вращения и на поверхности перемешиваемой жидкости из колбы быстро вводили 1,25 мл двухнормального раствора едкого кали. Через некоторое время перемешиваемая среда принимала равномерную малиновую окраску. После этого в сосуд на поверхность быстро вводили 2,5 мл двухнормального раствора соляной кислоты, которая содержимое сосуда. Время от момента загрузки кислоты до окончательного обесцвечивания раствора фиксировали по секундомеру. Затем добавляли 2,5 мл щелочи, и содержимое сосуда опять приобретало малиновую окраску. Время окрашивания не замеряли, так как в этом случае просматривание всего содержимого сосуда затруднено из-за интенсивной окраски. Операцию повторяли от 7 до 15 раз.

Для количественной оценки интенсивности перемешивания по данным каждого опыта строили графики зависимости времени нейтрализации от скорости вращения мешалки, от куда видно, что время нейтрализации обратно пропорционально скорости вращения, т.е. при Г_D = const в исследованных пределах выполняется условие n = const. Влияние симплекса Г_D было определено построением зависимостей n = φ (Г_D).

10