Расчет объемых инерционных смесителей.

Необходимо отметить, что расчет смесителей для перемешивания сыпучих материалов не отличается от расчета смесителей для жидких веществ. Начинается с технического задания на проектирование. В этом задании указываются все особенности технологического процесса, начиная от исходных компонентов, их свойств, содержания в смеси, требования к смеси.

1. Основным расчетом является определение производительности смесителей.

[кг/час]

_ч+ _загр

объем смесителя; плотность смеси; время цикла; время загрузки, зависящей от объема смесителя, физико-механических свойства смеси, степени механизации; _ч - время чистки, зависит от объема смесителя, от конфигурации аппарата, степени механизации чистки; время смешения является функцией кратности пересыпания материала и числа оборотов вращения аппарата.

;

; где

радиус барабана; радиус центра тяжести загрузки до оси вращения.

объем днища:

=0 для плоского днища

для сферического днища

для эллиптического днища

1. Определение мощности, требуемой на перемешивание.

Общая мощность для перемешивания сыпучих материалов в инерционном смесителе определяется:

N_уст.= (N_тр.+N_см.+N_под.) , где

N_уст – установленная мощность или мощность электродвигателя;

КПД привода;

N_тр – мощность, необходимая на преодоление сил трения в подшипниковых опорах;

Е сли корпус установлен на двух подшипниках, то:

, где

G_ц – вес корпуса смесителя

G_м – вес материала или вес загрузки

r_ц – радиус трения: для подшипников скольжения r_ц = радиусу вала; для подшипников качения r_ц= внутреннему диаметру внешнего кольца подшипника

f_п – коэффициент трения в подшипниках

угловая скорость.

Е сли имеет место посадка барабана на ролики, то мощность увеличивается. N_тр состоит из потерь барабана N_рол и N_подш самих роликов.

N_тр=N_рол+N_подш

f_тр – коэффициент трения барабана о ролик

N_см – мощность, затрачиваемая на смешение материала:

, где

G_м –вес материала; r – радиус центра тяжести; угловая скорость; угол естественного откоса

Коэффициент внутреннего трения .

мощность, затрачиваемая на подъем материала до угла естественного откоса:

, где

угол положения центра тяжести и вертикальной оси симметрии барабана.

Толщина обечайки [м]

толщина днища на .

Непрерывные смесители отличаются тем, что их надо устанавливать под углом .

, где

линейная скорость прохождения загрузки по длине барабана; длина барабана.

Часовая весовая производительность:

, где живое сечение сегмента.

Технологические особенности перемешивания паст.

Паста (в переводе с итальянского – тесто) – смесь твердой и жидкой фаз.

Пасты подразделяются на:

• суспензии (содержание жидкой фазы более 70%);

• легкие (70-30%);

• средние (30-15%);

• твердые (15-3%).

Пасты являются промежуточным составом между жидкостью и твердым телом. В пищевой промышленности к пастам относят:

• тесто;

• мясной, рыбный фарши;

• кондитерские массы;

• кисломолочные и творожные массы.

Пасты образуются в результате:

А) механического перемешивания жидкости с твердыми веществами без изменения физико-механических характеристик исходных компонентов;

Б) перемешивания 2-х и более жидких компонентов с образованием твердого осадка в результате химической реакции;

В) смешения и нагревания твердых материалов, один из которых в процессе смешения плавится;

Г) смешения 2-х жидкостей с последующим охлаждением и образованием кристаллов (применяются при получении сахара).

Образование паст из жидкого или твердого компонента происходит по следующему механизму:

1. Твердое вещество смачивается жидкостью с вытеснением воздуха из межпорового пространства. Если содержание жидкой фазы 18%, то при идеальном перемешивании образуется единый конгломерат (кусок) смеси.

2. Смешение отдельных комков с избыточным содержанием жидкой фазы при получении текучих паст.

3. При меньшем количестве жидкой фазы образуются конгломераты различных размеров, которые в последствии разлагаются на более мелкие частицы.

4. Образование пасты из 2-х жидкостей с высокими температурами затвердевания (полимеры).

5. Образование пасты при смешении 2-х жидких компонентов в результате химической реакции.

Смешение способствует:

• взаимному проникновению компонента, усиливая химические реакции (перемешивание ведет к образованию тонкой эмульсии, которая в результате химической реакции переходит в суспензию или пасту);

• исключению образования крупных частиц в результате химической реакции, т.к. интенсивность перемешивания обеспечивает постоянство размеров кристалла и увеличивает возможность соприкосновения частиц, еще не вступивших в реакцию.

Аппараты для паст.

Требования:

1. Соответствие формы емкости и перемешивающего устройства. Чем больше консистенция, тем меньше зазор между мешалкой и корпусом. Консистенция – сопротивляемость пасы в перемешивающем устройстве.

2. Конструкция пары «аппарат – мешалка» должна обеспечивать передвижение массы в область интенсивного перемешивания.

3. Иметь мешалку, которая позволяет обрабатывать пасту так, чтобы была достигнута требуемая степень перемешивания за предельно короткое время.

4. Иметь устройство для быстрого освобождения корпуса от готовой массы.

Конструкции аппаратов по возрастанию консистенции:

• реакторные аппараты с лопастными мешалками;

• реакторные аппараты с турбинными мешалками;

• шаровые мельницы для измельчения твердых материалов и конгломератов при перемешивании с плохо смачиваемыми жидкостями;

• мешалки с вращающимися сосудами и неподвижной лопастью;

• мешалки с вращающимися сосудами и лопастью;

• аппараты с ленточными мешалками;

• аппараты с дисковыми мешалками;

• аппараты с рамными и якорными мешалками;

• аппараты с двойными лопастями, вращающимися в разные стороны;

• аппараты с гребенчатыми мешалками;

• аппараты с планетарными мешалками;

• валковые машины;

• смесительные бегуны;

• мешалки с вертикальным винтом;

• лопастные и червячные смесители;

• роторные смесители;

• специальные эмульсионные и гомогенизирующие устройства.