Понимание реального мира перемешивания

Большинство учебных программ химического машиностроения не рассматриваются должным образом смешивания, как это обычно практикуется в химической промышленности процесса. Эта статья пытается заполнить некоторые пробелы ofthe объясняя картины течения, микширования и турбулентное, переходных и ламинарных режимов смешения.

(ProQuest: ... означает формулы опускается.)

Для большинства инженеров, колледж воспоминания о смешивании ограничиваются идеальным реакторов. Идеальный реакторов крайних случаях, и представлены perfectmixing модели стационарного идеальное смешивание модель, или модель стационарного плагин потока (рис. 1). Эти модели помогают определить кинетики и скорость реакции.

Для идеального реактора партии, идеальное смешивание модель предполагает, что состав единой на всей реактора в любой момент времени, и дает скорость реакции, как:

(-Г, к югу) = N0

Стационарного идеальное смешивание модель для непрерывного процесса похоже, с составом равномерным по всей реактора в любой момент времени. Тем не менее, он включает в себя входной молярной расхода, F ^ ^ к югу A0:

(-Г, к югу ^) V = F ^ ^ к югу A0

Стационарной модели плагин поток непрерывный процесс, предполагает, что состав такой же, в ofthe объем реактора дифференциальных в направлении потока, как правило, в пределах трубы:

(-Г, к югу ^) V = F ^ ^ к югу A0

Эти уравнения могут быть интегрированы для определения времени, необходимого для достижения конверсии X ^ ^ к югу.

Многие модели разработаны в виде комбинации ofthe два непрерывных экстремальных для описания неидеальных потока, таких как петли рециркуляции, короткого замыкания дорожек, а мертвые зоны (рис. 2 и 3) (J). Эти крайности редко, достигнутый в реальной жизни.

Это мере большинства инженеров коллегиального уровня подготовки для реальных приложений смешивания. Поскольку почти все производства должны быть смешаны, большинство выпускников не готовы для оптимизации процессов перемешивания. Эта статья пытается преодолеть разрыв между идеальной теории ofthe и реалии современной практике.

Ограничения совершенного смешивания и подключаемых моделей потока

Классическая химическая фокусируется на товарных химических веществ, производимых в больших количествах в непрерывных операций, например, в нефтехимии, полимеров, горнодобывающей промышленности, удобрений и целлюлозно-бумажной промышленности. Многие из этих отраслей являются зрелыми, а их заводы уже построены и оптимизированы. В отличие от таких отраслей, как специальные химикаты, фармацевтические препараты, биохимические, средства личной гигиены, продуктов питания и напитков, красок и покрытий, а также emeiging области наноразмерных материалов, производить продукцию в гораздо меньших объемах, используя пакетной обработки в качестве основного режима перемешивания.

Perfect перемешивания и подключаемых моделей потока предполагает однофазных процесса. Они не касаются твердых взвесей, жидкость-жидкость дисперсий, газово-жидких дисперсий и highviscosity неньютоновских жидкостей, которые являются общими в процессе химической промышленности (ИПЦ).

Реакция контроля. Инженеры работают идеальное смешивание и подключаемых моделей потоков для определения скорости реакции постоянные, это означает, кинетически контролируемых реакций. Хотя в литературе имеются многочисленные исследования по кинетике, большая часть которой не дает никаких доказательств того, что процесс был действительно обсуждали кинетически контролем. Таким образом, большинство студентов никогда не узнает, как определить, является ли процесс находится под контролем или кинетики массопереноса.

Чтобы доказать кинетической контроль, оно должно быть доказано, что увеличение скорости крыльчатки не влияют на скорость реакции, и такие проверки должны проводиться на скорости намного выше минимума, необходимого для проведения реакции. Большинство работ в литературе государство только то, что реакции бежать с определенной скоростью (которая может или не может быть минимум), не уточнив, о том, крыльчатки скорость какое-либо влияние на скорость реакции. Некоторые газеты утверждают, что кинетические константы скорости реакции различны для разных скоростей крыльчатки. Однако эти условия в действительности описывают массообмена контролируемые реакции, а не кинетически контролируемых реакций.

Если процесс действительно кинетически управлять, это не имеет значения, рабочее колесо турбины Раштон, на подводных крыльях, или ротор-статор. Для кинетически контролируемых процессов, скорость крыльчатки и его мощность, также имеет значения. Эти вещи надо принимать во внимание только для массового перевода контролируемых процессов.

Реального мира перемешивания

Поле течения смесительной емкости является трехмерной и очень сложной. Чтобы получить точный учет всех скоростей и скоростях сдвига в резервуар для смешивания, вычислительной гидродинамики (CFD) используется для решения уравнений с частными производными (уравнений в частных производных), связанных с системой Навье-Стокса, импульса, энергии и уравнения непрерывности (2). Любое решение методологии должны учитывать все три группы уравнений в частных производных одновременно.

Аналитические решения получены непосредственно из уравнений в частных производных полезны только для простейших случаев. Для более сложных задач, уравнений в частных производных решаются с точки зрения grathents с помощью приближенных методов решения, например, конечных разностей, конечных объемов и конечных элементов методов. Наибольшую трудность в решении этих уравнений 3 нелинейности уравнения импульса, что позволяет в результате реализации крайне нестабильным. Таким образом, приближения к решению может только быть точным, как точность дискретизации домена на представляющих grathents переменных (например, скорость, давление, температура и т.д.).

Многие программы CFD программы включают в себя строки кода, ввести искусственной диффузией для стабилизации нелинейных решений. Это, однако, может быть проблематичным, поскольку это нарушает один из уравнений Навье-Стокса (как правило, уравнение неразрывности).

Для анализа конечных элементов, Галеркина / наименьших квадратов, метод конечных элементов (G / L-SFE) метод самосогласованного полностью и математически строгую формулировку, которая обеспечивает стабильность без ущерба для точности. Даже с таким подходом, однако, решение такое же хорошее, как дискретизации сетки. Если сетка слишком груба, grathents не будет захвачен правильно, если сетка слишком тонкий, вычислительная время может быть громоздким.

Выполнены правильно CFD анализ описывает неидеального мира реальных ситуаций потока. Тем не менее, производство CFD модели часто потребляет большое количество времени и денег, и анализ результатов может быть сложным, даже для смешивания эксперт. Другой, более простой подход.

Остальная часть этой статьи предусматривает практические правила и корреляций, которые помогут вам начать работу. Первый совет: Поскольку все уравнений обсудил с этого момента, включают коэффициенты и константы на основе единиц СИ, не забудьте использовать Sl единиц при применении их избежать ошибки при преобразовании.

Поток моделей

Есть три основные закономерности течения в смешивания: тангенциальные, осевые и радиальные.

Для цилиндрического резервуара без перегородок и любой тип рабочего колеса по центру вертикальной оси, все турбулентного потока будет поверхностным. Перегородки обычно состоят из 3 или 4 плоских пластин, каждая из которых занимает около 10% ofthe диаметром бак, прикрепленный к стенкам бака, чтобы остановить тангенциальном потоке. Многие другие конструкции перегородки, которые помогут уменьшить вихря существовать glasslined реакторов, но они не так эффективно, как 4-Fiat-пластины конфигурации.

Осевые колеса генерировать поток параллельно оси (или вал), вверх или вниз. Радиальные колеса создают поток перпендикулярно оси или в радиальном направлении. Некоторые рабочие колеса, таких, как станом-лопастной турбины (PBT), создание смешанных потоков картина - то есть, отчасти, а отчасти осевой радиальной.

Большинство имеющихся рабочих колес удовлетворить разнообразие технологических требований от потока контролируемой стричь контролируемых приложений. Скорости сдвига (в виде скорости grathent) имеет важное значение, поскольку изменения в скорости, что причиной перемешивания происходит. Касательные-аксиально-, смешанные и радиальных колес представляют диапазон скоростях сдвига от низшего к высшему через крыльчатку спектра. Скоростях сдвига в реакторе, которые должны определяться на основе анализа программ CFD.

Число Рейнольдса и власть число

Числа Рейнольдса (Re) описывает отношение инерционных сил вязкого трения в жидкости, с указанием того жидкости в турбулентном, ламинарный или переходный режим. По трубе, если Re> 2000, поток считается турбулентным.

Для смешивания, эта классификация в зависимости от крыльчатки используется. Число Рейнольдса крыльчатки определяется следующим образом:

Re = (

Мощность номер (Np) для всех колес, независимо от их размера, определяется следующим образом:

N ^ к югу р = P ^ ^ к югу имп / (

где P ^ ^ к югу имп это количество энергии, что рабочее колесо придает жидкости. Эта величина, как правило, меньше, чем объем мощности, измеряемой в двигатель и может быть определена с момента клеток или тензорезисторов на валу.

Переход между турбулентным и переходных режимов

Жидкости считается турбулентной, когда его число Рейнольдса больше, чем число Рейнольдса, описывающий границы между турбулентным и переходные (TT) режимов (2):

Re> Re ^ югу TT = 6370 Np ^ SUP -1 / 3 ^ (6)

Отношения между властью и номер Рейнольдса на границе между турбулентным и переходных режимах, подробно изложены в таблице 1.

Мощность количество характерно ofthe дизайн крыльчатки. Рабочие колеса с высоким Np (как правило, радиальные колеса) начинают работать в турбулентный режим на более низких числах Рейнольдса. Рабочие колеса с низким Np (обычно осевого колеса) переход в турбулентный режим течения, при гораздо более высоких Re. Как правило, переход в диапазоне 3,000-10,000.

При турбулентном режиме, Np является постоянным, если вихрь прекращается. В дополнение к использованию экранов, вихря может быть затруднена, поставив крыльчатки не по центру, под углом к оси, и горизонт, или в квадратных или прямоугольных танков, так как асимметрия помогает свести к минимуму тангенциальном потоке.

Переход от ламинарного и переходных режимов

Когда поток ламинарный, то лучше не использовать общие рабочие колеса. Специальные рабочие колеса сравнительно больших и продлить почти до стенки цистерны. Перегородки могут помешать ламинарного смешивания и его следует избегать. В переходном режиме, ширина стандартных экранов регулируется до 1-десятых ofthe диаметр цистерны.

Два соотношения (2) предсказать, когда поток ламинарный в резервуар для смешивания:

Re

Re

где Np ^ югу T ^ определяется как турбулентное число власть, что характерно для крыльчатки дизайна.

Ке югу ^ ^ TL, когда рассчитывается по формуле. 7, 50

Смешивание раз

N ^ ^ к югу смесь является безразмерной время смешивания жидкости, независимо от режима, который определяется как время смешивания ( Время перемешивания ( Можно предположить, как правило смешивания время, время, необходимое для достижения 95% однородности (2). Важно, чтобы понять, как время смешивания определяется при сравнении отчетов различных исследователей, чтобы избежать принятия неправильных сравнений.

Когда уровень жидкости так же, как танк диаметра (Z / T = 1), крыльчатки с большим DIT коэффициент, тем быстрее смесь раз. Все колеса одинакового диаметра можете достичь того же времени перемешивания при этом потребляемая мощность (2). Если власть не является проблемой, высокоскоростной, с высоким р крыльчатки с большим отношением DIT обеспечивает быстрый перемешивания.

В переходный режим (2), N ^ ^ к югу микст это:

N ^ к югу микст = 33 489 (D / T) ^ ^ SUP -2 (Re ^ ^ -1 SUP Np ^ SUP -2 / 3 ^) (11)

Настройка эквалайзера. 10 равна формуле. 1 1 и для решения дает Re Ке югу TT ^ (уравнение 6).

Если реактор имеет несколько рабочих колес радиально-потока, постановка может произойти и времени перемешивания будет гораздо больше, чем рассчитанные по формулам. 10 и 11. Постановка означает, что картина течения каждого рабочего колеса является не зависит от действий других колес. Например, три радиальных колес на расстоянии более 1 рабочее колесо диаметром друг от друга, как будут вести себя три отдельных смешивания.

Если реактор имеет несколько рабочих колес осевых достаточно близко друг от друга, они ведут себя почти как одного рабочего колеса (т. е. не будет постановка), и уравнения. 10 и 11 могут быть использованы для приближенного времени перемешивания. Если реактор имеет несколько рабочих колес радиально-поток, и эти колеса находятся на достаточно большом друг от друга, чтобы создать постановку, время перемешивания будет больше, чем рассчитанные по-фактором, равным числу поставил колеса. В зависимости от вязкости, постановка может произойти, если расстояние между осевыми рабочими колесами больше, чем 1:59 диаметром крыльчатки.

Ламинарный перемешивания труднее определить и, следовательно, эксперименты необходимо. Смешивание времени корреляции для якоря и винтовой-ленту колеса (обозначается индексом? «HR и, соответственно) очень специфичные для конкретного геометрические аспекты крыльчатки и не могут быть применимы и к другим геометрией крыльчатки. Якоря имеют преимущественно тангенциальных картина течения и смешать очень плохо, но они предпочитают во многих компаниях. Спиральные ленты имеют плоскую N ^ ^ к югу смесь Re-кривой, даже в ламинарных и переходных режимов, что делает их очень эффективным смесители. Например, при Re = 200, N ^ югу смеси, ^. = 1, 500 в то время как смесь N ^ к югу, HR = 50, при Re = 1, 000, N ^ югу смеси, = 100 в то время как смесь N ^ к югу, HR = 43. Якоря отличные тепло-передачи приложений, поскольку они создают тангенциального потока, который производит наиболее мощных потоков на стенах, где теплообмена поверхности находится. Они смешиваются, они просто занять больше времени для этого.

Некоторые правила для большого пальца турбулентного перемешивания:

1. Использование большого диаметра, на малой скорости с осевым колес.

2. Miriimize различия между вязкостью и плотностью.

3. Легче смесь вязкой жидкости в жидкости малой вязкости, чем смешивать низкой вязкости жидкости в вязкой жидкости.

4. Использование падения трубы и представить реагентов как можно ближе к высокой зоне сдвига рабочего колеса, как это возможно.

5. Для процессов с избирательностью проблем не добавить реагентов на поверхности жидкости (2). Вместо этого попробуйте добавить их как можно ближе к высоким сдвига зоны реактора, который будет рядом входе или на выходе потока крыльчатки лезвия.

6. Для непрерывного перемешивания, попытаться достичь по крайней мере три раза смешивания (3 Для минимального (3:1), выбрать колеса, которые создают картины течения, которые не выступают против общего проточного. Отношение 10: 1 (или выше), необходимых для достижения степени смешения предсказывали идеальное смешивание модели.

Теплопередача

Мало что можно сделать для улучшения теплообмена без увеличения площади теплообмена поверхности. Если пиджак уже недостаточно, попробуйте добавить катушки для улучшения теплопередачи (внутри катушки самостоятельно или с внешней поверхности куртки теплоотдачи). Смешивание влияет только на фильм процесс жидкости стороны коэффициент теплоотдачи, ч р к югу ^. Чтобы удвоить ч р к югу ^, власть должна быть увеличена примерно в 23 раза! Удвоение диаметром крыльчатки будет только расти ч к югу ^ р примерно на 10%. Это соотношение является довольно постоянна для всех типов рабочих колес в то же DIT и PIV. С тангенциальным потоком колеса обеспечить наиболее эффективное теплопередачи (высокие значения л.с.), крыльчатки Pfaudler и анкерные колеса являются лучшим выбором для повышения теплоотдачи. Наиболее эффективным способом увеличения теплоотдачи для установки внутренних вертикальных труб или винтовой катушки, которые обеспечивают около 54% больше поверхность теплообмена, чем в одиночку и куртка 37% больше, чем тарелка катушки (3).

Потому что теплоотдачи не влияет значительно на крыльчатку дизайн, приближенных значений л.с. представлены в таблице 2 может быть использована независимо от типа крыльчатки. Эти значения для органических жидкостей в вертикальной трубы или винтовой катушки и реактор куртки. Для получения теплоносителя коэффициенты для водных жидкостей, умножать, приведенных в таблице 2 с коэффициентом 3 - 4, так как водные жидкости имеют более высокий потенциал тепла.

Твердого смешивания жидких компонентов

Для реакций происходит эффективно, твердых должен подняться из бака в нижней подвеской. Для достижения твердых подвеска, аксиально-и смешанных потоков колеса размещены около одной четверти уровня жидкости (снизу) обычно используются.

Рисунок 4 могут быть использованы для определения режима урегулирования приложения. Многочисленные корреляций в литературе описания свободного решения твердых режима (3), но соотношение Zwietering (2) является наиболее часто ссылки. Твердых тел в hinderedsettling режима ведут себя, как будто в вязкой жидкости, применение и обобщенные корреляции не существует. Дела с затрудненным решения требуют тщательного экспериментирования и масштабов деятельности.

Zwietering корреляции используется для определения минимальной скорости, необходимые для приостановки всех твердых тел со дна бака, п ^ ^ к югу JS:

... (12)

Минимум точно приостановлено скорость определяется формулой. 12 затем используется для расчета минимальной мощности, достаточной для приостановки всех твердых тел со дна бака, P ^ югу JS ^:

... (13)

В уравнениях. 12 и 13, X является твердых нагрузки. Постоянная 5 является функцией крыльчатки дизайн и расположение выше дне бака и его можно оценить как S = 4 для PBT колеса и S = 7 на подводных крыльях. Дополнительные значения S могут быть найдены Ref. 2.

Это не удалось достичь поистине равномерной взвеси-верхней поверхности всегда будут недействительными из самых тяжелых частиц. Равномерность считается были достигнуты, когда дальнейшее увеличение смеситель власть не влияют на степень подвески. Равномерной взвеси редко требуется, если процесс происходит непрерывно и есть переполнение конфигурации. Дополнительные мощности, необходимые для достижения единообразия в зависимости от твердых материалов скорость осаждения (SV).

Для урегулирования скорости менее 0,003 м / с, однородность имеет место, когда последняя частица подняли со дна сосуда. Это считается легкое нанесение суспензии. В диапазоне 0,02 0,08 мс, заявка считается трудной, требующей пять раз власти приостановить.

Повышение мощности за пределы P югу ^ ^ JS не оказывает существенного улучшения массообмена. Удвоение мощности возрастет коэффициент массоотдачи лишь около 19%. В сложных приложений, увеличения мощности достаточно для достижения единой (а не только за пределы дна) приостановление приведет к увеличению коэффициента массоотдачи только на 50%.

Осевые колеса обеспечивают потока в осевом направлении, параллельно валу крыльчатки и поперек лезвия. Осевого рабочего колеса может обеспечить поток либо вниз или вверх осевом направлении.

Некоторые практические правила для решения осевых рабочих колес:

* Для вниз pumpers (которые создают поток вниз), 0,25

* До-pumpers (которые создают восходящий поток), 0,45

* Работать со скоростью, которая на несколько оборотов выше предсказал п ^ ^ к югу JS.

Жидкостная смешивания жидких компонентов

В отсутствие агитации, двух несмешивающихся жидких фаз будут разделены. Минимальной скорости, необходимые для создания дисперсии, не лужи водных или органических жидкостей определяется (2):

... (14)

... (15)

Значения С и для осевого, смешанного потока, а два радиальных колес на различных пределами нижней зазоры были опубликованы (2). Для турбины Раштон находится на границе между двумя жидкостями решен, C = 4,0 и Радиальные колеса, таких как турбины Раштон обычно используются для жидкостей смешивания, поскольку они обеспечивают высокий сдвига, необходимых для формирования капель дисперсии.

В отличие от когда речь идет о приостановлении твердых веществ, увеличение мощности за пределы P ^ ^ мин к югу могут быть полезны для массообмена между двумя жидкими фазами, потому что больше энергии, и, следовательно, более сдвига, уменьшает диаметр капель. Удвоение мощности приведет к 17-59%-ное увеличение жидкостей коэффициент массоотдачи.

Важно, что перемешивание не слишком энергичен, потому что это может создать стабильные эмульсии. Увлечения одной фазы в другую можно уменьшить чистота продукта, которая происходит, когда чрезмерная власть и сдвига создавать невероятно мелких капель (штрафы). Наличие твердых частиц или газа может стабилизировать эмульсию, в то время как повышение температуры может помочь преодолеть один вверх.

В некоторых отраслях, таких, как косметика и биохимических, необходимо сделать стойкие эмульсии. В этих приложениях, огромное количество сдвига лучшего; перемешивания часто делается с ротором / статоров (также известный как сильного сдвига смесители). В ротор / статор, вращающаяся крыльчатка очень близка к стационарной элемент, который обычно прилагается к стационарной структуры поддержки, которая окружает вращающемся валу. Рабочее колесо (ротор) и стационарных элементов (статор), часто имеют пазы и гребни или щелей, через которые жидкости вынужден увеличить сдвига. Ротор / статоров являются самыми сдвига доступных устройств. Перемешивания теории на ротор / статор еще не созрели, и лучший совет, остается проб и ошибок.

Газо-смешивания жидких компонентов

Для того, чтобы газ-жидкость смешивания чтобы быть эффективным, пузырьки газа должны быть рассеяны крыльчатки. Если этого не произойдет, крыльчатки называется затопления. Это условие может быть идентифицирована путем диких geysering и отрыжка газа по поверхности жидкости. Газо-смешивания жидких компонентов могут быть оценены тремя различными методами.

Верховенства пальца методом считает крыльчатки власти и власти ofthe изотермического расширения ofthe пузырьков газа (P ^ ^ к югу IEG) путем сравнения P ^ ^ к югу имп / V с P ^ ^ к югу IEG / V. P ^ югу IEG ^ / V является функцией скорости поверхностного газа (V ^ ^ к югу парогенераторов); при использовании СИ, хорошее приближение P ^ югу IEG ^ / V = 9843 V ^ ^ к югу парогенераторов. Тогда:

* Крыльчатки затоплен, когда P ^ ^ к югу имп / V

* Газ равномерно рассеяны, когда P ^ ^ к югу имп / V> 3 P ^ югу IEG ^ / V

* При P ^ ^ к югу имп / V в два-три раза больше, чем P ^ югу IEG ^ / V, газ рассеивается и выше, но не ниже крыльчатки.

Другой метод, который применяется к Раштон турбин, основан на аэрации (Nae) и Фруда (Фр) номера (2). Здесь:

* Рабочее колесо считается затоплены, когда Nae> 30Fr (ДИТ) ^ ^ SUP 3-5 или когда СП

* Газ равномерно рассеяны, когда Nae 0,077 Q ^ югу G ^ ^ ^ SUP 0,2 г ^ ^ SUP 0,4 D (D / T) ^ ^ -5 SUP.

При аэрации количество осевого рабочего колеса по адресу наводнения точки? Задницу?, Является постоянной, она может быть охарактеризована на эту величину. Когда Nae больше NAEP крыльчатки предполагается, будет затоплена, в то время, когда Nae меньше Nae ^ он полагается быть рассеяны. Типичные значения Наф являются 0,055 высокой прочности на подводных крыльях, 0.02-0.035 для PBT, и 0,01-0,02 с низким уровнем прочности суда на подводных крыльях.

Наличие газа вокруг рабочего колеса обычно снижает мощность крыльчатки в ничью (по сравнению с аналогичным крыльчатки в случае отсутствия газа). Степень снижения упоминается как фактор, K, где KF = P ^ ^ к югу газом / P ^ ^ к югу ungassed многочисленные соотношения можно определить коэффициент К, но Есть слишком много, чтобы присутствующие здесь; работе. 2 предоставляет более подробную информацию. В зависимости от расхода газа (Q ^ югу G ^), К-фактора турбин Раштон и СБТ может быть столь же низким, как 0,3 или на уровне около 0,6. Наличие газа мало влияет на новые радиальные крыльчатки конструкции, которые профилированные лезвия (например, турбины Смит, BT-6, и PhaseJet) и до-pumpers, которые часто приходится на факторы, в диапазоне 0.8-0.95. Суда на подводных крыльях часто K вышеперечисленных факторов 1 при меньших Nae и К факторам около 0,75 непосредственно перед потопом.

Поверхности жидкости в газовых камерах поднимается реакторов, поскольку ofthe дисперсных объем газа, который сохранил в жидкости, которая известна как газ провести деятельности, F. Такой рост объема необходимо учитывать при проектировании реактора так не переполнения или не заполнены за выхлопных труб и конденсаторов. Приближении для газа проведет деятельности (для всех смесителей, в том числе с несколькими рабочими колесами на одном валу) является (2):

Газо-жидкую массу передачи является наиболее эффективным, когда колесо не затоплены, а пузырьки газа, рассеянных по всему реактора. Коэффициент массоотдачи, к югу ^ L ^

К югу ^ L ^ = 1.2E (Pg /

где Е является коэффициент корреляции, которые в совокупности описывает влияние жидкости, кроме воды, а также влияние температуры, вязкости и рабочего колеса дизайн на газ-жидкость коэффициента массоотдачи, к югу ^ L ^:

... (18)

где условия

Если жидкость ведет себя, как вода, температура 20 ° C, вязкость жидкости меньше, чем 10 МПа, а рабочее колесо дизайн довольно стандартный, то E = I. Термин описывает изменения к югу ^ L ^ из-за жидкости быть различными (при прочих равных условиях). Хорошим приближением для температурный фактор При температурах выше 200С, ОАК будет больше. Влияние вязкости, Влияние крыльчатки дизайн, Если несколько рабочих колес установлены на одном валу,

Удвоение мощности в газовых камерах А ситуация повышает ^ L ^ к югу на 62% в nonflooded газом режима. Повышение мощности имеет смысл, пока газ, который передается потребляется.

Шкала деятельности и масштаба вниз

Расширение не всегда легко, потому что условия, которые являются оптимальными в малом масштабе, часто не оптимальной в более широком масштабе. Вместо того чтобы развивать этот процесс в лаборатории, пытаясь масштабе это, лучше подумать о свертывании на основе крупномасштабных реакторов в вашем распоряжении. Это позволит определить пределы рабочего колеса скорость, мощность и, в некоторых случаях, крыльчатки дизайна. Если вы можете определить, какие факторы отвечают за успех процесса, следующие принципы, которые основаны на геометрического подобия и отношения нд ^ SUP х = постоянной (2), могут быть использованы для расширения этого процесса:

* При х = 2,0, то постоянное число Рейнольдса и постоянной передачи тепла являются важными

* При х = 1 0,5, то постоянное число Вебера (который является мерой относительной важности инерции жидкости в сравнении с ее поверхностного натяжения, мы - (р к югу с ^ п ^ ^ SUP 2 D ^ ^ SUP 3) /

* При х = 1 0,0, то отзыв постоянной скорости и максимальной скорости сдвига, являются важными

* При х = 0,85, то за пределами нижней подвески важно

* При х = 0,67, то массоперенос, снижение дисперсии, реакций и газовой провести деятельности, а также проведение Pl V постоянная, являются важными

* При х = 0,5, то постоянное число Фруда, вихревые образования, государственной газовой дисперсии и приостановление капель важны

* При х = 0,0, то постоянная крыльчатки скорость, равную времени перемешивания и средней скорости сдвига, имеют важное значение.

Важно, чтобы не работать в масштабах, которые слишком малы по трем причинам. Во-первых, так как Re пропорционально нд ^ ^ SUP 2, жидкость режим не может быть турбулентного в малом масштабе, но, вероятно, будет в больших масштабах. Это хорошая идея, чтобы сохранить жидкости режим, при наращивании масштабов. Во-вторых, дисперсной фазы в многофазных смешивания приложения могут быть относительно велика по сравнению с крыльчаткой размеров, так дисперсной фазы не будут испытывать тот же спектр скорости сдвига, при малых масштабах, что было бы в больших масштабах. Наконец, мелких конфигурации серверов так хорошо, что сохранение геометрического подобия является недостаточным для надлежащего масштабов деятельности. По масштабов, местоположение корма центры имеют большее влияние на перемешивание, по сравнению с мелкими начинаниях.

В заключение

Идеальное смешивание и подключаемых моделей потока недостаточно для описания перемешивания в реальных приложениях. Эмпирические правила, представленные здесь, не может заменить опыт смешивания, но они должны дать новые инженеры старт и обеспечить опытных профессионалов с хорошим обзор важных понятий.

ЛИТЕРАТУРА

1. Levenspiel О., "Инженерная химической реакции". 2-е изд. М.: Мир. Hoboken. Нью-Джерси (1972).

2. Павел, Е. L "и др.." Руководство oflnduslriai смешивания: наука и практика ". Wiley. Хобокен, штат Нью-Джерси (2003).

3. Oldshue, J. Y "" Смешивание жидкостей технологии, * 'McGraw-Hill, Нью-Йорке. Нью-Йорк (1983).

Благодарности

Автор хотел бы поблагодарить Кит Джонсон за его вклад в обсуждение вычислительной гидродинамики (CFD) и как он относится к перемешивания.

THOMAS POST

POST МИКСИНГ ОПТИМИЗАЦИИ И РЕШЕНИЯ

THOMAS POST оказывает консультационные услуги по его консалтинговая фирма, должность смешивания оптимизации и решения в области горнодобывающей промышленности, фармацевтической, нефтехимической и общей химии. Ранее вице-президент по R

Он дал смешивания семинары в более чем 30 странах и имеет более 40 публикаций, многочисленные презентации, 4 патентов и 1 книга его cr Опубликовать получил степень бакалавра и докторскую степень в области химического машиностроения Швейцарского федерального института технологии в Цюрихе,