1.1 Конструкции аппаратов

Выбор аппаратов с перемешивающими устройствами и конструктивные особенности аппаратов определяются характеристикой процесса, свойствами перемешиваемой среды, производительностью технологической линии, температурными параметрами процесса и давлением, при котором процесс осуществляется. Такое многообразие факторов, влияющих на выбор конструкции, затрудняет задачу оптимального проектирования аппаратов.

Основные процессы химической технологии, для осуществления которых используются аппараты с мешалками, проводятся, как правило, в жидкой неоднородной среде. Под жидкой неоднородной средой понимается одно- или многокомпонентная среда с неравномерной концентрацией или температурой, а также жидкая неоднородная система, состоящая из дисперсной фазы, распределенной в жидкой среде.

В практике наибольшее распространение получил механический метод перемешивания жидких сред, осуществляемый путем механического воздействия рабочего органа (мешалки) на рабочую среду.

Этот метод перемешивания используется в аппарате, состоящем, как правило, из корпуса, перемешивающего устройства и его привода.

Наиболее важное значение в работе аппарата имеет тип и конструкция перемешиваемого устройства, работа которого заключается в превращении упорядоченной механической энергии вращающихся элементов в неупорядоченную тепловую энергию за счет сил сопротивления, создаваемых корпусом аппарата. В результате этого перемешивающее устройство осуществляет диссипацию энергии в объеме аппарата, величина которой зависит как от конструкции мешалки и характеристики привода, так и от конструкции аппарата и его внутренних устройств. Все эти характеристики аппарата в совокупности определяют мощность перемешивания N. Мерой мощности перемешивания может также служить объемная мощность, характеризующая диссипацию в аппарате:

, (1.1)

Где Vж- объем перемешиваемой жидкости, равный при коэффициенте заполнения аппарате j =1,0 объему аппарата V (под коэффициентом j в данном случае понимается отношение Vж/V).

В аппарате любого объема в зависимости от частоты вращения n имеют место различные гидродинамические режимы движения жидкости, определяющие величину Е. Области работы аппаратов поэтому могут быть охарактеризованы мерой этой величины – критерием мощности Kn ,который определяют по формуле :

, (1.2)

Где r - плотность перемешиваемой среды, ; d – диаметр мешалки, м, n- число оборотов мешалки, c-1.

Для аппаратов всех типов значение Kn определяется, в первую очередь, центробежным критерием Рейнольдса Reц, поскольку:

, (1.3)

При этом:

, (1.4)

Где m - динамический коэффициент вязкости.

Зависимость (1.3) характеризует наиболее общие закономерности движения жидкости в аппарате.