logo
Разинов (диск) / Учебник для студентов / Гл

8.1.4. Расчет мешалок

Как уже отмечалось, цели перемешивания могут быть различными: приготовление эмульсий и суспензий, увеличение интенсивности тепло – и массообменных процессов. Эффективность перемешивания оценивается, как правило, критерием Рейнольдса мешалки Reм (8.6), его иногда называют центробежным критерием Рейнольдса и обозначают Reц. Эффективность перемешивания, необходимая для осуществления определенного процесса, находится из критериальных уравнений. Определяемым критерием при этом является, как правило, Reм. Например, для достижения равномерного распределения твердых частиц в жидкости (приготовление суспензии) существуют эмпирические уравнения для различных типов мешалок, связывающие Reм с критерием Архимеда и геометрическими симплексами:

. (8.15)

Таким образом, первым этапом расчета является выбор нормализованной мешалки с учетом объема перемешиваемой среды и определение для нее из уравнений типа (8.15) критерия Рейнольдса. По величине Reм можно найти из (8.6) число оборотов мешалки n. Затем рассчитываются критерий Фруда (8.7) и критерий мощности мешалки KN (8.14). Далее определяют мощность, расходуемую на перемешивание в стационарном режиме N из (8.13). Если требуется найти установочную мощность электродвигателя, то ее увеличивают в 2 – 3 раза, учитывая необходимый запас для запуска мешалки (в момент запуска сопротивление лопастям мешалки оказывается значительно выше, вследствие большей скорости движения лопасти относительно покоящейся жидкости), а также потери энергии в самом электродвигателе (к.п.д. меньше единицы).

Для мешалок периодического действия требуется определить продолжительность процесса перемешивания . C этой целью вводится критерий времени перемешивания Kt:

. (8.16)

Минимальная величина данного критерия находится из эмпирических соотношений типа

. (8.17)

Поскольку процесс перемешивания может осуществляться с помощью мешалок различных типов, правомерна постановка задачи оптимизации, заключающаяся в выборе типа мешалки, обеспечивающей необходимую эффективность процесса при минимуме затрат.