Определение мощности, затрачиваемой на перемешивание жидкостей и жидких композиций
Основной расчет геометрических размеров турбинной мешалки. Проведение исследования мощности, затрачиваемой на перемешивание. Образование вихревых потоков при вращении аппарата в ограниченной массе жидкости в результате существования градиентов скорости.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 17.05.2016 |
| Размер файла | 72,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ПОРОХОВ
Расчетно-графическая работа
ТЕМА: «Определение мощности, затрачиваемой на перемешивание жидкостей и жидких композиций»
Выполнил
Корнев А.А.
Проверил
Дейнека Б.Л.
Пермь 2015
1. Задание и условия задачи
Рассчитать мощность, потребляемую турбинной мешалкой диаметром DМ = 1,52 м с шестью прямыми ровными лопатками, установленной по оси аппарата стандартной конструкции. Частота вращения мешалки N = 0,5 с-1. Плотность жидкости с = 950 кг/м3, вязкость мж = 3,7 Па•с, h/D = 0,33, Hж/D = 1, DМ/D = 0,67.
2. Расчет геометрических размеров аппарата
,
,
,
,
Эскиз конструкции системы показан на Рис.1.
Для решения задачи необходимо иметь соответствующую данной схеме кривую мощности.
3. Теория вопроса и построение кривой мощности
Перемешивание - одна из наиболее распространенных технологических операций. Однако этот процесс оказался очень сложным для строгого теоретического анализа. В частности, связать мощность, потребляемую при перемешивании, с различными параметрами системы возможно только при использовании метода анализа размерностей, а не на основе методов гидродинамики. При этом получают расчетные формулы в виде критериальных зависимостей.
Перемешивание можно определить как контактирование двух или более разнородных порций вещества, приводящее к достижению желаемого уровня как физической, так и химической однородности конечного продукта. Чтобы ускорить перемешивание жидкостей, используют механическую энергию вращающейся мешалки. По-другому, перемешивание - это создание состояния активности в виде потоков или турбулентности в системах, не находящихся в условиях идеального смешения.
При вращении мешалки в ограниченной массе жидкости в результате существования градиентов скорости образуются вихревые потоки. За счет этих потоков происходит вынужденная диффузия макрообъемов жидкости, приводящая к перемешиванию.
Траектории потоков жидкости, движущихся в сосуде под действием мешалки, называют линиями тока. Например, пропеллерная и турбинная с наклонными лопатками мешалки, установленные по оси аппарата, создают осевые линии тока, которые первоначально параллельны стенкам аппарата.
Если для перемешивания жидкостей с низкой вязкостью в аппарате без отражательных перегородок используют турбинную или пропеллерную мешалки, то в сосуде образуется центральная вихревая воронка. Эффективность перемешивания при образовании вихревой воронки обычно снижается. мешалка мощность перемешивание градиент
Достаточно полно можно характеризовать процесс перемешивания жидкости или жидкой композиции в аппарате с мешалкой степенью перемешивания и затрачиваемой мощностью.
Степень перемешивания в системе зависит от интенсивности образованных мешалкой вихревых потоков, т.е. от турбулентности, и от сил, стремящихся погасить это движение жидкости. Чем выше отношение движущих сил и сопротивление, тем выше степень перемешивания. Это соотношение можно выразить известным уравнением скорости:
,
Мерой степени перемешивания в системах с жидкой фазой обычно считают окружную скорость мешалки:
,
где N - частота вращения мешалки.
Мощность, затрачиваемая на перемешивание. Количество механической энергии, требующейся для турбулизации всей массы жидкости, зависит от конструктивных размеров аппарата, а также от физических свойств перемешиваемой жидкости, основным из которых является динамическая вязкость.
Динамическая вязкость - это свойство жидкости оказывать сопротивление потоку или изменению формы благодаря силам взаимодействия молекул. Чем больше вязкость жидкости, тем большее количество энергии требуется для достижения желаемого состояния потока.
Аналитически связать мощность, потребляемую при перемешивании, с различными параметрами системы возможно с использованием метода анализа размерностей. Предположим для этого, что затрачиваемая на вращение мешалки мощность P зависит только от следующих параметров: N, DМ, с, µЖ, g.
Предположим также, что другие параметры, такие как высота слоя жидкости НЖ, диаметр аппарата D, число, размеры и положение отражательных перегородок, строго связаны с диаметром мешалки. Тогда мощность может быть выражена как функция указанных переменных следующим образом:
,
,
Где C - безразмерная константа.
Размерность каждого члена можно выразить в единицах массы M, длины L, времени T:
,
Приравняв показатели степени у массы, длины и времени соответственно получим:
Для T: - 3 = - a - d - 2e;
Для L: 2 = b - 3c - d + e;
Для M: 1 = c + d;
Следовательно:
a = 3 - d - 2e;
b = 5 - 2d - e;
Выразив мощность через полученные значения степеней, имеем:
Перегруппировав члены, получим:
Пусть x = - d и y = - e. Перепишем уравнение в виде:
Откуда, обозначив , получим:
Безразмерные комплексы Re и Fr представляют собой отношение приложенной силы к силе сопротивления в системе. Критерий Re представляет собой отношение приложенной силы к силам вязкостного трения, критерий Fr - приложенной силы к гравитационным силам (следствием действия гравитационных сил является образование центральной вихревой воронки).
Для системы без центральной вихревой воронки влияние гравитационных сил незначительно и показатель степени у = 0. Тогда Fry = 1 и уравнение преобразуется к виду:
Графические зависимость Ф или KP от Re в логарифмических координатах принято называть кривой мощности. В каждом отдельном случае кривая мощности характеризует только выбранную конструкцию аппарата, но вид ее не зависит от размеров системы, то есть кривая мощности может быть использована для корреляции данных о мощности двигателя в аппаратах объемом, например 0,02 и 20 м3 при условии их геометрического подобия.
На основании последнего положения кривые мощности строят по экспериментальным данным, полученным на модельных аппаратах при определенных значениях плотности с, скорости вращения N и диаметра мешалки Dm. Для нашего случая кривая мощности приведена на Рис. 2.
4. Решение задачи
1) Рассчитываем величину критерия Рейнольдса:
,
2) По кривой мощности (Рис.2) определяем значение функции мощности:
при Re = 296,6
3) Вычисляем значение мощности:
4)
,
5) В пусковой период мощность обычно в 2-3 раза превышает рабочую.
Принимает в = 2:
,
6) Определим установочную мощность двигателя, принимая его к.п.д. с передачей равным 0,81 и задаваясь запасом мощности 20%:
,
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Промышленное применение и способы перемешивания жидких сред, показатели интенсивности и эффективности процесса. Движение жидкости в аппарате с мешалкой, конструктивная схема аппарата. Формулы расчёта энергии, затрачиваемой на процесс перемешивания.
презентация [95,9 K], добавлен 29.09.2013Типы мешалок и их характеристика. Равномерное распределение твердой фазы в жидкости. Мощность, затрачиваемая непосредственно на перемешивание среды. Расчет размеров сечений лопастей мешалки. Расчет мощности электродвигателя привода рамной мешалки.
контрольная работа [1,9 M], добавлен 07.12.2013Общее устройство бетоносмесителя и принцип действия СБ-103. Сравнительный анализ нескольких разновидностей бетоносмесителей. Патентные исследования и определение рабочих нагрузок бетоносмесителя СБ-103. Расчет мощности, затрачиваемой на перемешивание.
контрольная работа [1,2 M], добавлен 27.04.2014Классификация машин для перемешивания материалов. Определение производительности пропеллерного смесителя, шага винта лопасти, скорости восходящего потока в зоне пропеллера и мощности электродвигателя смесителя. Особенности перемешивания жидких масс.
курсовая работа [234,9 K], добавлен 02.02.2011Процесс перемешивания, его цели, способы, выбор аппаратуры для его проведения. Наиболее распространенный способ перемешивания в жидких средах - механическое перемешивание. Основные достоинства лопастных мешалок. Устройство дисков вибрационных мешалок.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 08.11.2014Расчет характеристик трубопровода. Построение графиков, определение рабочей точки системы и затрачиваемой мощности. Определение новой рабочей точки и характеристик трубопровода при условии регулирования: переливным клапаном, числом оборотов двигателя.
контрольная работа [391,9 K], добавлен 01.12.2011Факторы, оказывающие влияние на разрушение горных пород. Определение мощности, затрачиваемой на разрушение горных пород инструментом режуще-скалывающего действия. Построение графиков изменения свойств пород в зависимости от скорости нагружения индентора.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 14.12.2010Определение гидравлических сопротивлений трубопровода и арматуры. Изучение гидродинамики тарельчатых и насадочных колонн. Изучение гидравлики взвешенного слоя. Испытание рамного фильтр-пресса. Затраты мощности на перемешивание в аппарате с мешалкой.
методичка [418,5 K], добавлен 17.07.2008Подогрев нефти острым (открытым) паром. Применение циркуляционного подогрева. Конструкции и расчет подогревателей. Устройства разогрева нефтепродуктов. Обогрев открытым острым паром. Напорное циркуляционное перемешивание, используемый теплоноситель.
реферат [20,6 K], добавлен 11.11.2013Классификация центробежных насосов, скорость жидкости в рабочем колесе. Расчет центробежного насоса: выбор диаметра трубопровода, определение потерь напора во всасывающей и нагнетательной линии, полезной мощности и мощности, потребляемой двигателем.
курсовая работа [120,8 K], добавлен 24.11.2009Полный аналитический расчет режимов резания. Выбор геометрических параметров резца. Определение подач, допускаемых прочностью пластинки, шероховатостью обработки поверхности. Расчет скорости, глубины, силы резания, мощности и крутящего момента станка.
курсовая работа [711,8 K], добавлен 21.10.2014Расчет режима резания растачивания отверстия. Выбор марки инструментального материала и геометрических параметров режущей части инструмента. Определение скорости, мощности, машинного времени сверления отверстия и фрезерования плоскости торцевой фрезой.
контрольная работа [933,7 K], добавлен 30.06.2011Инспекционные машины и устройства, их краткая классификация. Технические характеристики световых экранов. Машина для инспекции пищевых жидкостей в бутылках. Расчет мощности и производительности. Определение скорости вращения валов и электродвигателя.
курсовая работа [4,1 M], добавлен 03.10.2014Определение тяговой мощности и кинетической мощности струи. Определение разности потенциалов, ускоряющей ионы. Конфигурация силовых линий магнитного поля. Расчет геометрических параметров ресивера, разрядного тока. Рассчитанные значения сопротивлений.
курсовая работа [241,7 K], добавлен 18.12.2012Определение мощности двигателя и элементов исполнительного органа. Определение передаточного отношения редуктора. Расчет первой ступени планетарной прямозубой цилиндрической передачи. Определение геометрических размеров всех зубчатых колес первой ступени.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 22.09.2010Вычисление параметров гидродвигателя, насоса, гидроаппаратов, кондиционеров и трубопроводов. Выбор рабочей жидкости, определение ее расхода. Расчет потерь давления. Анализ скорости рабочих органов, мощности и теплового режима объемного гидропривода.
курсовая работа [988,0 K], добавлен 16.12.2013Разработка эскизного проекта и фрагментов рабочей конструкторской документации на типовой вертикальный аппарат с механическим перемешивающим устройством. Общее проведение процесса перемешивания в жидкофазной системе при заданных давлении и температуре.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 28.09.2020Определение габаритных размеров вытяжного зонта, установленного над источником пылегазовыделения; расчет необходимой мощности электродвигателя вентилятора, обеспечивающего его эффективную работу; средней скорости в плоскости приемного сечения зонта.
контрольная работа [65,9 K], добавлен 25.08.2010Расчет состава асфальтобетонной смеси. Выбор смесительной установки. Определение геометрических размеров складов минеральных материалов. Расчет сушильного барабана. Определение геометрических размеров битумохранилища. Инвентаризация загрязняющих выбросов.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 23.11.2013Кинематическая схема ходового механизма экскаватора. Определение геометрических размеров зубчатых колес и их кинематических параметров. Расчет мощности на валах механизма. Определение крутящих моментов на валах передачи. Промежуточный вал редуктора.
контрольная работа [1,2 M], добавлен 25.02.2011
