3. Розрахунок основних параметрів машин для пневматичного перемішування сільськогосподарської продукції

Пневматичне перемішування здійснюється за допомогою стиснутого повітря, газу або пари, які у вигляді дрібних бульбашок пропускають під тиском через масу продукції, що перемішується. Для реалізації даного процесу використовують апарат, що називається барботером. Останній складається з труб, що розташовуються близько днища місильного резервуару. Для рівномірного перемішування всього шару продукції труби укладаються горизонтально, а отвори діаметром 3 … 6 мм розташовують по гвинтовій лінії, причому площа перерізу отворів повинна бути не меншою за площу перерізу труби барботеру.

Барботери відзначаються простотою конструктивного виконання та обслуговування. Їх доцільно використовувати при перемішуванні агресивних рідин, що може викликати корозію деталей механічних мішалок. Проте можливість небажаного окислювання робочим агентом продукції, порівняно невисока економічність обмежують спектр технологічного використання даного способу перемішування.

Пневматичне перемішування використовують, зокрема, при

приготуванні розсолу, тузлука, при перемішуванні жирової сировини під час охолодження тощо.

Потужність на привод повітря дувки, при пневматичному перемішуванні, визначають з рівняння:

(63)

де Q– кількість повітря, що подається до машини, м³/с; η – к.к.д. повітрядувки: η= 1,2 … 2,0; P–повний гідравлічний опір системи Н/м²;

(64)

де – відповідно густина рідини та газу, кг/м³; – тиск над рідиною в апараті, Н/м²; h – висота стовпа рідини , що перемішується, м; – гідравлічний опір трубопроводів, Н/м²; – середня швидкість газу у трубі:=20 … 40 м/с; – сума коефіцієнтів тертя і місцевих опорів; – гідравлічний опір стовпа рідини, що перемішується у машині.

Під час орієнтовних розрахунків, якщо довжина повітряних трубопроводів невідома, можна приймати втрати в трубопроводах

такими, що дорівнюють приблизно 20% опору стовпа рідини, тобто: (65)

Витрату повітря на перемішування можна визначити за емпіричною формулою:

(66)

де – площа поверх ні спокійної рідини в апараті, тобто дo перемішування, м²; k – дослідний коефіцієнт, який дорівнює k=24 … 60 залежно від інтенсивності перемішування.

4. Контрольні завдання

Задача 1.

1. У реакторі діаметром D_p, м. перемішується суспензія на основі води температурою t˚С з об’ємним вмістом Х, % твердих частинок діаметром , густиною , кг/м³. Дані на розрахунку приведені в табл. 1.

Проаналізувати ефективність використання для перемішування лопатевої мішалки з перегородками і турбінної мішалки. Дати схеми конструкцій мішалок та їх робочих органів.

Приклад 1.

Вихідні дані: діаметром м; ˚С; %; d₂=80; мкм; кг/м³.

1. Фізичні параметри середовища (суспензії)

кг/м³

де кг/м³ [3,табл.А8,с.113] – густина води при t = 30ºC;

Па·с

де Па·с– коефіцієнт динамічної в’язкості води при t = 30ºC.

2. Геометричні параметри мішалок (рис.4.1, а, б)

1. Лопатева мішалка з перегородками (табл.4.1)

мм – діаметр мішалки;

м – висота суспензії в апараті;

мм – ширина лопаті;

мм – ширина перегородки.

Прийнято: мм;мм; мм.

За табл. 1 вибрана лопатева мішалка з чотирма перегородками і геометричні характеристики цієї мішалки.

2. Турбінна мішалка

Вибрана закрита турбінна мішалка з шістьма лопатками без перегородок (рис.1, б) для якої

а)

б)

в)

Рис. 1. Схеми мішалок: а) лопатева з перегородками; б) турбінна; в) турбінка мішалки

2. Модифікований критерій Рейнольда

   1. Лопатева мішалка

2. Турбіна мішалка

3. Модифікований критерій Ейлера: – для лопатевої мішалки;– для турбінної мішалки.

4. Потужність перемішування

   1. Лопатева мішалка

5.2 Турбінна мішалка:

.

Отже, потужність перемішування турбінною мішалкою мена, а тому її використання ефективніше.

Рис. 2. Схеми мішалок, геометричні характеристики яких, приведений в таблиці 1

При , а при.

Рис. 3. Графічна залежність

Таблиця 1. Дані для розрахунку мішалок

№ варіант	, м			d2, мкм	, кг/м^3		Х, %	t, ˚С	Мішалка для порівняння
1	2			3	4		5	6	7
1	0,8			40	1100		6	20	дволопатева без перегородне і з 4 перегородками (1 і 2)^*
2	0,9			46	1160		5	20	дволопатева з 4 перегородками і без них (2 і 3)
3	1,0			48	1220		4	25	шестилопатева і дволопатева (5 і 1)
4	1,2			50	1260		7	25	шестилопатева і дволопатева (5 і 2)
5	1,3			52	1300		8	30	шестилопатева і пропелерна (5 і 6)
6	1,4			55	1320		9	30	пропелерна без перегородок і з 4 перегородками (6 і 7)
7	1,5			58	1360		10	35	пропелерні (6 і 8)
8	1,4			60	1380		12	35	пропелерні (8 і 9)
9	1,3			62	1400		14	40	пропелерна і турбінна (6 і 10)
10	1,2			64	1420		15	40	пропелерна і турбінна (6 і 11)
11	1,0			66	1460		16	45	пропелерна і турбінна (7 і 10)
12		0,9	68		1500	18		45	турбінні (10 і 11)
13		0,8	70		1540	19		50	турбінні (11 і 12)
14		0,7	72		1560	20		50	турбінні (12 і 13)
15		0,6	74		1580	18		55	турбінні (13 і 14)
16		0,5	76		1600	17		55	якірна і лопатева (1 і 15)
17		0,7	78		1620	9		60	дискова і пропелерна (16 і 6)

*цифри в дужках (1 і 2) означають тип мішалки в табл. 4.1: 1 – дволопатева без перегородок; 2 – дволопатева з чотирма перегородками шириною 0,1.

Характеристика мішалок