8.2.5. Визначення якості перемішування

При відомій потужності якість (ефективність) перемішування можна розрахувати за формулою

, (8.12)

де Е — показник якості перемішування (β, α, К і ін.); N_V — питома потужність перемішування, рівна відношенню потужності до об'єму перемішуваного середовища, кВт/м³.

Залежності виду (8.12), отримані для різних технологічних процесів і конструкцій, дозволяють вибрати найбільш ефективну конструкцію перемішувального пристрою і потім підібрати параметри його роботи для конкретного технологічного процесу. Поки що такі залежності розроблені лише для окремих процесів і конструкцій, тому якість перемішування звичайно встановлюють за критеріальними рівняннями, у визначальний критерій яких входить шуканий показник ефективності.

8.2.5. Суспендування і гомогенізація

Ступінь однорідності системи β при перемішуванні в апаратах періодичної дії пов'язаний з тривалістю перемішування:

(8.13)

де — критерій Фур’є; — час, необхідний для досягнення заданого ступеня однорідності ; D_T — коефіцієнт турбулентної дифузії.

Зі збільшенням величина наближається до нуля. Час повного перемішування (при ) визначають [5] з рівняння

, (8.14)

де n — частота обертання мішалки, ; С — константа (зазвичай приймається ); — показник степеня; для турбінних і гвинтових (пропелерних) мішалок .

Симплекс також впливає на , але в меншій мірі, ніж , і в розрахунок не приймається.

У проточному апараті перемішування впливає на час перебування частинок оброблюваного матеріалу в апараті. Характер розподілу цього часу багато в чому визначає протікання технологічних процесів і якість продукції. Середній час перебування суспензії в апараті безперервної дії

(8.15)

де — витрати суспензії, м³/с; V — об'єм апарата, м³.

При ізотропній турбулентності і відомому значенні коефіцієнта турбулентного перенесення D_T час перебування частинок в проточному апараті з перемішуванням визначають за рівняннями:

; (8.16)

, (8.17)

де — концентрація суспензії в потоці; — середня концентрація суспензії в апараті; — критерій Пекле-Боденштейна; — швидкість осадження частинок; — швидкість потоку суспензії в апараті (f — площа поперечного перерізу потоку в апараті).

Рівняння (8.16) застосовується при протилежному напрямку векторів швидкості і , а (8.17) — при їх співпадінні.

8.2.7. Інтенсифікація теплообмінну

Коефіцієнт тепловіддачі, що характеризує якість перемішування в теплообмінних апаратах, визначають з критеріальних рівнянь вигляду:

, (8.18)

де — критерій Нуссельта (для змійовика ); — критерій Прандтля; — критерій Рейнольдса; — динамічна в'язкість середовища при температурі стінки; — поправочні коефіцієнти:

; ; ; ; ; ; ; ; ;

— показники степеня при симплексах подібності; d₃, l₃ — діаметр труб змійовика і відстань між ними (рис.8.2.2); D₃ — діаметр навивки змійовика; т, q, f — показники степеня при критеріях подібності; С — константа рівняння.

Значення константи С, показників степеня і поправочних множників зведені в табл.8.2.7. Знаком «0» позначені параметри мішалки, прийнятої як типова для розрахунку.