ертханалы жмыс № 15

Сйы ортада араластыру процестерін зерттеу

Жмысты масаты:эмульсияны (суспензия) алу процестерінде араласу нтижелігін зерттеу дісімен танысу.

15.1. Теориялы блім

Араласу-араластыру кптген процестерді интенсификациядауда ерекше роль атарады. рекеттескен фазалардаы стігі блімде байланысты лаю мен жааруы, бір фазаны екіншіге толы жне жылдам туіндегі физика-химиялы процестер бойынша біркелкі таралуына сер береді. Жылумен алмасумен жретін процестерде араластыру жылуды блінуіні коэффициентін лайтады, темпеатураны теестіреді, шамадан тыс ысып кетуден жне кюден сатайды. Араластыру ртрлі оспаларды, эмульсияларды дайындау кезінде, мнайнімдерін компаундирленген кезінде жеке дара процесс ретнде олданады.

Бл жмыста механикалы араластырыштарменіске асырылатын араласу арастырылады (сур.15.1.).

Араласу прцесіні технологиялы нтижесі немесе араласуды нтижелігі процесс сапасыны сипаттамасы болып табылады. азіргі кезде бл сипаттаманы ртрлі сипаттайды, ол араластыруды технологиялы масатына байланысты.

Эмульсияны немесе суспензияны алу процестерінде арластыру нтижесін фазаларды тарату арылы біртектілігін сипаттауа болады. Оай ажырайтын оспаларды араластыру кезінде экспериментальды трде араластырышты айнаналу санына тууелді аппарат рылымыны биіктікке туелділігі оай аныталады, тбіне аппарат жаын бола тссе, ауыр компонентті концентрациясы соншалыты жоары. Эмульсия алу шін араластыруды алу кезінде нтижелік дисперстік фазаны блшек клемімен сипатталады.

Мысалы, аппаратта блініп абатталып тратын сумен трансформаторлы майбар делік. Су мен май клемдерін V_су жне V_М белгілейік. Егер жмыс істеп тратын араластырышта толы араластыру орын алса, яни сйыты не бойы фазаны біркелкі таралуы орын алса, онда аппаратты р блігін алынан оспа мынаны райды (массалы лестерде):

 

(15.1)

мнда: r_су, r_М - су жне май тыыздытары.

 

 

Сур. 15.1. Аппаратты стандартты конструкциясыны схемасы.

Аппарат алты тіке алашалы турбиналы араластырыштан аралады жне де келесі геометриялы лшемдердері бар: турбина диаметрі d = 1/3; апаратты табанына орналасан турбинаны биіктігі h = d; турбинаны алашаларыны ені b =I/5d; турбина алашаларыны зындыы 1_Т=l/4d; орталы дискіге бекітілген турбина алашаларыны блігіні зындыы lg =l/8d; сйы абатыны биіктігі Н_о=D; ажыратыш блгішті ені b_блгіш = 1/10D.

Фазаны тол емес араласуы кезінде р трлі лгілерде су рамы х_ор-ден ерекше болады. Араластыру кезінде биіктік бойынша біратар лгілерді алуа болады жне оны х₁, х₂, ..., х_m концетрациясын анытауа болады. Оларды х_ор-ден концентрациядан ауыту дегейі араласуды тиімділік лшемі болады. Бл дегейді статистикалы діспен анытауа болады.

Бл жерде арапайым эмпирикалы дісті арастырамыз.

Егер х_i < х_ор болан жадайда сйыты жоары абаттарындаауытк келесідегідей аныталады:

x_i = x_i/х_ор (15.2)

Егер х_i > x_ор болан жадайда сйыты тменгі абаттарында ауыту былай болады:

х_i = (1 – x_i)/(1 – x_ор) (15.3)

 

Мндай анытамаларда барлы маыналар х_i < 1. Орта арифметикалы ауытуды араласу индексі деп аталады:

I = åx_i/m (15.4)

 

Араласу индексі араласуды тиімділігіні лшемі болып табылады. Ол n – араластырышты айналу санына байланысты жне N уатты араласып жатан V сйыты клем бірлігіне жмсалуына байланысты.

I клем нольден бірлікке дейін згеруі ммкін. Толы араласу режиміне жаындаанда I мні бірлікке жетеді. Араласу индексі уатты (N / V) тмен лесті жмсалуына те аз.N/V атынасы лгайанда I мні жылдам седі, біра айтадан оны суі лсірейді.

Зертханалы жмысты орындалуы араласу индексіні атынасына (N/V) атынасына туелдігін руымен байланысты болып отыр.

Арасаластыруа жмсалан уатты шыыны

 

Араластыруа уатты жмсалуы аз сйыты араластыруды жоары дрежесіне ыдыстаы сйы массасыны брі турбулентті аым жадайында болан жадайда ана ол жеткізіледі. Сйыты бкіл массасын турбулизациялауа ажет механикалы энергияны млшері ыдыспен араластырышты конструкциясына байланысты жне араласушы сйыты оюлыы араластырыш жасаан аым сипатына сер береді. Сйцыты оюлыы аншалыты лкен болса аымны ажетті жадайына ол жеткізуді талап ететін энергияны млшері соншалыты кп.

Гидромеханика негізінде механикалы араластырышты ажетті нтижесіне келтіретін жйе параметрлеріні комбинациясыны зара араатынасымен бейнлеу те иын. р трлі параметрдегі араластыру кезінде олданылатын жмсалатын уатты байланысынны тедеуін алу шін клемдік анализ дісін олданады. Араластыруа жмсалан уатты есептеу шін критериалды тедеу мына трде болады:

 

K_N = f(Re_ц, Fr_ц, Г_D, Г_b, Г_Ho…) (15.5)

 

Араластыру процесі шін гидродинамикалы критерии састыын анытау тмендегі тедіктермен рнектеледі.

Рейнольдс критериі (орталы айналу):

Re_ц = rnd²/m (15.6)

уат саны (Эйлерді орталытан айналу критериі ):

K_N = N/rn³d⁵ (15.7)

Фруд саны (орталы айналу):

Fr_ц = n²d/g (15.8)

Мнда: N –араластыруа жмасалан уат, Вт;

r - сйыты тыыздыы, кг/м³;

m - сйыты ттырлыыны динамикалы коэффициенті, Па^.с;

n – араластырышты айналу жиілігі, айн/с;

d – араластырышты диаметрі, м;

g – еркін тсу деуі, 9,81 м/с.

 

(15.5) тедеуде геометриялы састы симплекстері (15.1. суретке ара) те болады:

Г_D = D/d; Г_b = b/d; Г_Ho = Ho/d (15.9)

 

Араластырышы бар аппаратты геометриялы састытарын жалпыланан критериін, ауырлы кшін ескермеген жадайда тмендегідей жазуа болады:

K_N = C/Re_ц² (15.10)

Мнда: С жне q – траты шамалар (осы конструкция жне наты араластыру режимі шін).

K_N = f (Re_ц) туелділік исыы, алты алашалы турбиналы араластырыш шін 15.2 суретте келтірілген. Бл исыты (15.7) тедігін олданып, араластыруа жмсалатын уатты оай анытауа болады.

 

15.2 –сурет. Алты алашалы турбиналы араластырыш шінРейнолдс саныны уаттылы санына туелділігі.