5. Гидродинамические процессы. Механическое перемешивание.

Процесс перемешивания механическими мешалками сводится к внешней задаче гидродинамики, т.е. жидкость огибает внешнюю лопасть мешалки. Для определения мощности, потребляемой механическими мешалками, пользуются критерием мощности: К_N = N /ρn³d⁵, где

N – мощность,

Ρ – плотность среды,

n – число оборотов мешалки в единицу времени,

d – диаметр вращения мешалки.

Обобщенное уравнение гидродинамики для процесса перемешивания примет вид:

К_N = ƒ(Rе_м; Fr_м; Г₁; Г₂ …), где

Г₁; Г₂ …- симплексии геометрического подобия;

Rе_м – критерий Рейнольдса мешалки;

Fr_м – критерий Фруда мешалки.

Rе_м = ωdρ/μ

Вместо линейной скорости жидкости, среднее значение которой при перемешивании установить невозможно, в модификационное уравнение Рейнольдса подставляем величину n*d ~ ω, и будет:

Rе_м = nd²ρ/μ

Fr_м = ω² / gd

Fr_м = n²d² / gd = dn² / g – характеризует влияние силы тяжести на движение жидкости, т.е. образование воронки при перемешивании, если воронка не образуется, то Fr_м = 0.

Если в аппарате имеются отражательные перегородки, то влиянием силы тяжести можно пренебречь. Для расчета мощности мешалки задаются:

1. тип мешалки → скорость мешалки,

2. критерий Рейнольдса (Rе_м),

3. по справочным зависимостям находят критерий мощности от критерия Рейнольдса для данной мешалки,

4. по формуле K_N = N / (ρn³d⁵) находят критерий n = ³√(N / K_Nρd⁵).

6. Осаждение частиц.

Осаждение твердых частиц может происходить под действием силы тяжести (отстаивание) и центробежной силы. [c.5]     Осаждением в широком понимании этого процесса называют разделение жидких или газовых неоднородных систем путем выделения из жидкой или газовой фазы твердых или жидких взвешенных частиц такое выделение осуществляется под действием сил тяжести или центробежной силы, а также под действием сил электрического ноля. Соответственно различают отстаивание,циклонный процесс и отстойное центрифугирование, а также электроочистку. [c.37]     Процесс. осаждения под действием сил тяжести называется отстаиванием. [c.243]     К важнейшим техническим способам осаждения относятся осаждение под действием силы тяжести (отстаивание), осаждение под действием центробежной силы и осаждение под действием сил электрического поля. [c.43]     Осаждение представляет собой процесс разделения, при котором взвешенные в жидкости или газе твердые или жидкие частицы отделяются от сплошной фазы под действием сил тяжести (отстаивание), центробежной силы (циклонный процесс и центрифугирование), сил инерции, электростатических сил (очистка газов в электрическом тюле). [c.209]     Как было отмечено выше, к основным видам осаждения относят осаждение под действием сил тяжести — отстаивание осаждение под действием центробежных сил - циклонный процесс и осадительное (отстойное) центрифугирование очистку газов в электрическом поле. [c.210]

7. Отстаивание.

Отстаивание применяют в промышленности для сгущения суспензий или классификации суспензий по фракциям частиц твердой фазы, для грубой очистки газов от пылей и для разделения эмульсий. Ввиду малой движущей силы (сила тяжести) в процессе отстаивания, возможно с достаточной эффективностью отделять только крупные частицы. Однако отстаивание - это наиболее простой и дешевый процесс среди гидродинамических, поэтому его часто используют для первичного разделения, что удешевляет последующее оконча­тельное разделение гетерогенной смеси более сложными способами

    При отстаивании неоднородных систем наблюдается постепенное увеличение концентрации частиц дисперсной среды в направлении сверху вниз (рис. 44). При этом по высоте условно можно выделить следующие четыре зоны слой осадка или шлама, зону сгущенной суспензии, зону свободного осаждения и слой осветленной жидкости. В зоне сгущенной суспензии происходит стесненное осаждение частиц, сопровождаемое их взаимным соударением и трением между ними, более мелкие частицы тормозят движение более крупных. Последние увлекают за собой мелкие частицы, ускоряя их движение, что приводит к коллективному осаждению частиц со скоростями, близкими в каждом поперечном сечении аппарата, но различными по его высоте. По мере приближения к поверхности осадка происходит постепенное уплотнение частиц, обусловленное уменьшением их скоростей движения в связи с обратным движением вытесняемой жидкости. Выше зоны стеснённого осаждения образуются зона свободного осаждения и слой осветленной жидкости.