Последовательность расчета

7.1. Частота вращения мешалки, обеспечивающая редиспергирование подаваемого (аэрирующего) воздуха должна быть:

n_с >4Q_C /d_м³ ,

где Q_C - секундный расход газа, м³/с:

Q_C = KVj/60 .

При этом окружная скорость края лопасти (v=pd_мn_с) должна находиться в рекомендуемом диапазоне (таблица 3 приложения).

Таблица 3 - Основные параметры и условия работы мешалок

Тип мешалки	Основные параметры	Условия работы
Турбинная	D/dм = 3 - 4; hм/dм =0,2; h/dм = 0,4 - 1,0; l/dм =0,25; b/dм = 0,1; zм = 8,4	Перемешивание ньютоновских жидкостей, диспергирование газа в жидкости, взвешивание и растворение твердых кристаллических частиц, эмульгирование жидкостей с большой разностью плотностей; v=2,5 - 10 м/с при 10 Па*с,

 

Возьмем : D/d_м = 3 тогда d_м = 2400/4 = 600 (мм). выбираем d_м =630

n_с >4Q_C /d_м³ = (4 . 0,152)/0,63³ = 1,53

Возьмем n_c=2,08(c^-1)

Стандартные значения частоты вращения выходного вала мотор редуктора [n_с] приведены в таблице 6 приложения.

 

7.2. Расположение кольцевого барботера относительно открытой турбинной мешалки и их основные размеры приведены на рисунке 2.

При выборе размеров кольцевого барботера, мешалки и их элементов рекомендуются следующие соотношения: h_м=0,2d_м = 0,2 .630 = 126 (мм), L_л=0,25d_м = 0,25.630 = 157,5 (мм), h_б=0,25d_м = 0,25.630 = 157,5 (мм), D_ср=6d_б.н .

Газораспределительные отверстия диаметром

d_o = 2-5 мм рекомендуется располагать при возможности в секторе угла, обеспечивающего подачу газа вниз и внутрь барботера [4].

 

d_o = 4 мм

 

 

7.3. Внутренний диаметр трубы барботера (с учетом раздвоения трубы):

,

где v=25 м/с - скорость газа в трубе (задается).

7.4. Уточняется диаметр трубы по стандартному размеру (обычно в большую сторону) и определяются внутренний и наружный диаметры трубы барботера d_б.в и d_б.н (таблица 7 приложения).

Таблица 7 - Характеристики бесшовных горячекатаных труб (ГОСТ 8732-78)

Наружный диаметр, мм	Толщина стенки, мм
73; 76; 83	3,5 - 18

Возьмем толщина стенки = 11 (мм) то d_б.нр = 73 (мм)

7.5. Скорость газа в отверстии барботера:

,

где r_ж и r_г - плотности жидкости и газа, кг/м³.

7.6. Количество отверстий в барботере:

7.7. Разметка отверстий по поверхности барботера. Расстояние между отверстиями при скорости истечения газа 20м/с должно быть не менее 25 мм для диаметров 4-7 мм. В случае невозможности размещения отверстий на поверхности барботера с указанным интервалом, задаются большим диаметром отверстия и повторяют расчет. Допустимо также увеличение скорости истечения газа v_o в пределах 40 м/с.

Проверяем n_1р= =

Где D_ср=6d_б.н = 6 . 0,073 =0,438

n_рядов= n₀/ n_1р = 513/55 = 9,33 рядов

n_рядов = 9,33< = = 10,6

Условие размещения выполнено

7.8. Газосодержание жидкостной системы (объемная доля газа в смеси):

y=С Аⁿ ,

где С=0,0094 и n=0,62 при А<18 ; C=0,026 и n=0,26 при А>18.

где s - коэффициент поверхностного натяжения (для воды s = 0,07 н/м).

Тогда y=С Аⁿ = 0,026 . 35,9^0,26=0,066

Через y определяется плотность газожидкостной системы, объем и высота газожидкостной смеси в аппарате:

r_г-ж=r_ж(1-y)+r_г y = 1000 .(1-0,066)+1,29 .0,066 = 934,1 (кг/м³);

V_г-ж=V_ж/(1-y) = 14/(1-0,066) =15 (м³);

Н_г-ж=Н_ж/(1-y) = 3,3/(1-0,066) = 3,53 (м).

7.9. Мощность привода одноярусной мешалки при перемешивании чистой жидкости:

,

где К_н - коэффициент высоты уровня жидкости; К_н =(H_ж/D)^0,5=(3,3/2,4)^0,5 = 1,173;

К_i и К_п - коэффициенты, учитывающие наличие в аппарате внутренних устройств: К _i =1,1-1,2 - при наличии гильзы термометра, уровнемера, трубы передавливания; К_п=1,25 для аппаратов с отражательными перегородками

N - мощность, затрачиваемая на перемешивание жидкости:

N=K_N r n_с³d⁵_{м ,}

где К_N - критерий мощности, определяемый по соответствующему данной мешалке графику (рисунок 1 приложения) - зависимости K_N=f(Re_ц).

Re_ц - центробежный критерий Рейнольдса:

.

По графику К_N = 4 тогда

Мощность, затрачиваемая на перемешивание газожидкостной смеси:

,

где С и а - константы, зависящие от типа мешалки (таблица 5 приложения)

Таблица 5 - Значения констант С и а при перемешивании аэрируемой жидкости

Тип мешалки	С	а
Двухлопастная	0,23	- 0,54

N_уп - мощность затрачиваемая на преодоление трения в уплотнениях, Вт; для торцовых уплотнений:

N_уп = 6020 d_в^1,3 ,

где d_в=0,117d_м - для турбинной мешалки,

d_в = 0,117 . 0,63 = 0,074 (м)

N_уп = 6020 .0,074^1,3 = 202,9 (Вт)

h - К.П.Д. привода мешалки; h =0,85-0,9.

 

7.10. По таблице 6 приложения выбирается предусмотренный ГОСТом мотор-редуктор.

N,	Частота вращения, с-1
квт	2,08
7,5	+

Примечание. Знаком “+” обозначены параметры мотор-редукторов, предусмотренных ГОСТ