Оценка теоретической зависимости потребляемой мощности роторно-дисковых смесителей
Определение теоретической зависимости, предложенной для определения мощности перемешивающих аппаратов роторно-дискового типа. Согласно результатам экспериментов определение необходимости корректировки зависимости введением эмпирического коэффициента.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.01.2020 |
| Размер файла | 255,7 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/
УДК 684.4.05(075)
Оценка теоретической зависимости потребляемой мощности роторно-дисковых смесителей
Е.А. Николаев
Уфимский государственный нефтяной технический университет
В работе приводится теоретическая зависимость, предложенная для определения мощности перемешивающих аппаратов роторно-дискового типа. Результаты экспериментов позволяют сделать вывод о необходимости корректировки этой зависимости введением эмпирического коэффициента.
Ключевые слова: смеситель, диск, мощность, эмпирический коэффициент. мощность смеситель роторный
In this paper contains the theoretical dependence proposed for determining the power of the mixing apparatus of rotary-disc type. Results of the analysis suggest the need to adjust this depending on the introduction of empirical coefficients.
Keywords: mixer, disk, power, empirically coefficient.
Введение. Роторно-дисковые смесители (РДС). Из всего многообразия аппаратурного оформления процессов перемешивания в промышленности все чаще находят применение роторные (динамические) смесители с дисковыми рабочими органами [1]. Существует множество особенностей конструктивного исполнения роторных смесителей: устройства могут содержать только вращающиеся элементы, а могут вращающиеся элементы чередоваться с неподвижными (статорами). Наличие и подвижных и неподвижных элементов, как правило, интенсифицирует процессы смешения. На вращающихся элементах может быть выполнена перфорация как простой, так и сложной геометрической формы; кроме того, на интенсивность гидродинамического воздействия на обрабатываемую среду существенно влияют положение, форма и размер перфораций [2].
Одна из перспективных разновидностей динамических перемешивающих устройств - РДС [3]. Аппарат имеет загрузочный и разгрузочный патрубки и представляет собой неподвижный цилиндрический корпус, в объеме которого чередуются неподвижные и подвижные перфорированные диски, являющиеся основными элементами воздействия на обрабатываемую смесь. Конструкции РДС обладают следующими преимуществами: небольшие габариты, высокая производительность, высокая эффективность гомогенизации, малое удельное потребление энергии, относительная простота конструкции и низкая стоимость установки.
Область практического применения РДС - процессы получения стабильных эмульсий и суспензий. В частности, представляет интерес получение водомазутных топлив. При их сжигании повышается эффективность использования топочного мазута и работы котла в целом [4].
Метод расчета потребляемой мощности РДС. Расчет любого перемешивающего устройства сводится к определению зависимости потребляемой мощности от режимов обработки и свойств среды [5]. Обзор научно-технической литературы показал, что такие зависимости для аппаратов типа РДС в научно-технической литературе отсутствуют. В связи с этим был разработан собственный теоретический метод расчета потребляемой мощности РДС. Предложенное для расчета выражение включает в себя диссипируемую в аппарате мощность - Nd, Вт и мощность, затрачиваемую на транспортировку жидких сред через аппарат - Ntr, Вт.
, (1)
где - осевой критерий Рейнольдса;
- средняя осевая скорость жидкости в аппарате, м/с;
i - число ступеней (зазоров) между неподвижными и вращающимися дисками, 1?i?k;
м - динамический коэффициент вязкости, Па*с;
с - плотность смеси, кг/м3;
G - массовый расход обрабатываемой смеси, кг/с;
щ - угловая скорость вала, с-1;
Rd - радиус диска, м;
Rv - радиус вала, м;
hi - величина зазора между дисками i ступени, м;
ni - число отверстий i диска;
Si - площадь отверстия i диска, м2;
rj - расстояние от центра вала до центра j отверстия диска (1? j ? n).
Экспериментальная часть. С целью проверки корректности предложенного соотношения (1) были изготовлены три опытных образца РДС (см. таблицу), проведены их лабораторные испытания. В качестве обрабатываемой среды выбрали воду. Расход воды через РДС № 1 поддерживали равным 10 л/мин, через РДС №№ 2 и 3 - 84 л/мин. Результаты экспериментов представлены на рисунке. Потребляемую РДС мощность контролировали ваттметром.
Характеристики опытных РДС
|
№ РДС |
ni |
Si, м2 |
i |
Rd, м |
Rv, м |
rj, м/кол-во отв. в ряду |
|||
|
Ряд 1 |
Ряд 2 |
Ряд 3 |
|||||||
|
1 |
16 |
17,66·10-5 |
4 |
6,125·10-2 |
8,5·10-3 |
0,048/8 |
0,03/8 |
- |
|
|
2 |
36 |
3,14·10-4 |
4 |
9,65·10-2 |
2,0·10-2 |
0,085/12 |
0,07/12 |
0,055/12 |
|
|
3 |
18 |
3,14·10-4 |
2 |
7,0·10-2 |
2·10-2 |
0,055/18 |
- |
- |
Графики теоретических и экспериментальных зависимостей потребляемой мощности:
т - теоретические значения, э - экспериментальные значения
Анализ результатов. Сравнение полученных результатов показывает, что расхождение найденных экспериментально и теоретически рассчитанных значений мощности доходит до 40 %. Увеличение расхождения наблюдается при повышении угловой скорости вращения ротора щ, с-1 и увеличении относительной суммарной площади отверстий на дисках (Sini)/Sдi (Sдi - площадь i диска). Это связано с интенсификацией турбулентного движения обрабатываемых сред в зазорах между вращающимися и неподвижными дисками и, как следствие, увеличением толщины развитого турбулентного слоя. Значение вязкости сред в области развитого турбулентного слоя (турбулентная вязкость) превышает значение физической вязкости, что и приводит к расхождениям значений мощности.
Для нахождения действительного значения потребляемой мощности N, Вт из расчетного значения мощности NT, Вт в соотношение (1) необходимо ввести эмпирический коэффициент ke , зависящий от щ и (Sini)/Sдi:
N = ke • NT. (2)
Обобщение экспериментальных данных позволило определить ke в виде
(3)
Заключение. Предложенная зависимость (2) связывает все основные конструктивные и технологические параметры РДС. Введение эмпирического коэффициента ke позволит проводить инженерные расчеты потребляемой мощности РДС с достаточной степенью точности. Полученные соотношения будут полезны при проектировании конструкций и оптимизации параметров работы РДС, обрабатывающих жидкие среды с вязкостью, близкой к вязкости воды.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. History of development and current state of hydrodynamic rotary mixers / Nikolaev E.A., Shulaev N.S. and oth. // Chemical and Petroleum Engineering. - Vol. - 46. - Numbers 7-8. - 2010. - P. 451-455.
2. Nikolaev E.A., Shulaev N.S. Effect of structural characteristics of rotary-disk mixers on hydrodynamic regimes used for treatment of liquid media // Chemical and Petroleum Engineering. - Vol. - 46. - Numbers 9-10. - 2010. - P. 508-511.
3. Шулаев Н.С., Николаев Е.А., Иванов С.П. Малообъемные роторно-дисковые смесители. - М.: Химия, 2009. - 186 с.
4. Корягин В.А. Сжигание водотопливных эмульсий и снижение вредных выбросов. - СПб.: Недра, 1995. - 304 с.
5. Богданов В.В., Христофоров Е.И., Клоцунг Б.А. Эффективные малообъемные смесители. - Л.: Химия, 1989. - 224 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Основні переваги процесу екстракції, порівняно з іншими процесами розділення рідких сумішей. Розрахунок роторно-дискового екстрактора. Вибір конструкційного матеріалу екстракційної установки: термоміцна сталь Х18Н10Т і сталь 3сп. для виготовлення труб.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 13.09.2015Характеристика роторно-пульсационных аппаратов (РПА). Технологические параметры РПА. Диаметр аппарата, его тепловые и конструктивные параметры, производительность. Ремонт и монтаж установки. Особенности применения РПА в фармацевтической промышленности.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 06.08.2013Выбор параметров рабочих органов фрезы. Расчет зависимости мощности, потребной на фрезерование почвы от глубины ее обработки почвы. Определение баланса мощности трактора и коэффициента ее использования. Расчет фрикционного предохранительного устройства.
курсовая работа [782,1 K], добавлен 29.09.2015Проблема измельчения цементных материалов. Классификация барабанных мельниц. Определение потребляемой мощности и производительности цементной мельницы. Выбор ассортимента загрузки первой камеры. Краткое описание традиционной шаровой трубной мельницы.
курсовая работа [272,5 K], добавлен 09.01.2013Составление графика зависимости степени выщелачивания от времени при различных температурах. Методика определения энергии активации. Расчет порядка реакции. Оценка зависимости скорость выщелачивания от температуры и давления газообразного реагента.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 22.01.2015Статика как раздел механики. Определение силы в теоретической механике. Аксиомы статики. Связи и реакции связей. Система сходящихся сил. Теория моментов. Кинематикой как раздел теоретической механики. Уравнения движения и скорость точки. Законы динамики.
контрольная работа [286,1 K], добавлен 13.05.2015Анализ детали, определение технического маршрута поверхности в зависимости от точности размеров и шероховатости. Расчёт коэффициента закрытия операций и определение типа производства. Сравнение двух вариантов выполнения одной операции обработки резаньем.
курсовая работа [24,1 K], добавлен 02.06.2010- Определение аналитической зависимости сопротивления металла пластической деформации для стали 30ХГСА
Характеристика стали 30ХГСА. Планирование полного факторного эксперимента. Определение уравнения зависимости сопротивления деформации от физических величин. Проверка однородности дисперсий с помощью критерия Фишера. Определение коэффициентов регрессии.
курсовая работа [6,4 M], добавлен 29.12.2010 Классификация 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 24.11.2009Составляющие части аппарата для получения карамельной массы и подбор оборудования в зависимости от производственной мощности предприятия. Часовая производительность сироповарочной станции, монтаж выпарных аппаратов и категории сложности оборудования.
курсовая работа [129,5 K], добавлен 11.10.2010Определение допустимого напора на одно рабочее колесо насоса; коэффициента быстроходности, входного и выходного диаметра рабочего колеса. Расчет гидравлического, объемного, внутреннего и внешнего механического КПД насоса и мощности, потребляемой им.
контрольная работа [136,5 K], добавлен 21.05.2015Основные зависимости, характеризующие работу пусковых систем. Особенности проведения расчета двигателя: выбор стартера, определение моментов сопротивления, мощности стартера, проектирование стартерного электродвигателя по проведённым расчётам параметров.
курсовая работа [518,5 K], добавлен 29.01.2010Выбор типа производства. Анализ технологичности конструкции детали. Расчет затрат на сборку годового объема выпуска изделий в зависимости от коэффициента автоматизации. Определение ширины конвейера, трудоемкости сборки и производительности оборудования.
курсовая работа [547,2 K], добавлен 27.02.2015Схема установки, описание ее отдельных узлов. Расчет мощности на привод конвейера при различных углах его наклона с использованием упрощенной и точной формулы расчета. Построение графика зависимости мощности на привод конвейера от производительности.
лабораторная работа [636,3 K], добавлен 22.03.2015Кинематический расчет и подбор двигателя привода: определение требуемой мощности, выбор варианта. Расчет клиноременной передачи по номограмме в зависимости от частоты вращения меньшего шкива. Расчет червячного редуктора, значения допускаемых напряжений.
практическая работа [799,3 K], добавлен 26.11.2010Этапы выбора наивыгоднейшего режима резания. Выбор типа резца, его основных размеров. Проверка выбранного режима резания по крутящему моменту (мощности) на шпинделе станка. Определение коэффициента загрузки станка по мощности (крутящему моменту).
курсовая работа [1010,5 K], добавлен 03.04.2011Факторы, 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 потребляемой мощности привода и электродвигателя. Проверка на прочность валов и зубчатых передач. Оценка долговечности подшипников по их динамической грузоподъемности. Подбор прокладок и манжетов для обеспечения герметичности редуктора.
курсовая работа [332,0 K], добавлен 08.07.2014Расчёт цилиндрических обечаек согласно ГОСТ 14249-89. Расчет горизонтальных аппаратов с различными видами днищ. Оценка требуемых свойст и размеров опор для вертикальных аппаратов. Конструирование фланцевого соединения. Определение размеров отверстий.
курсовая работа [5,3 M], добавлен 17.09.2012Способы бактериального обезвреживания молока. Технологическая схема производства пастеризованных сливок. Способы размещения труб в теплообменниках. Расчет фланцевых соединений. Построение графика зависимости коэффициента гибкости от гибкости ребра опоры.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 19.11.2014
