Главная > Разное > Газожидкостные реакторы
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Мощность, затрачиваемая на перемешивание жидкости ротором с шарнирными лопастями.

Если при переработке жидких сред не происходит зарастание внутренней поверхности корпуса аппарата, то его следует рассчитывать на условия работы с «плавающими» лопастями. В этом случае, так как зазор между кромкой лопасти и корпусом отсутствует нзнос лопастей ротора и не загрязняется перерабатываемый продукт.

Анализ энергетических затрат на перемешивание жидкости в режиме, когда можно провести на основании математического описания следующей упрощенной модели.

На лопасть ротора действуют только две силы (рис. 110): дентробежная сила и сила гидростатического давления жидкостного валика, направления по нормали к поверхности лопасти. Силами гидравлического трения жидкости о поверхность лопасти и в зазоре, а также силой трения в цапфах крепления лопастей пренебрегаем.

Рис. 110 Схема действия сил на шарнирно-закрепленную лопасть: корпус; 2 — лопасть

Условие равновесия лопасти любого криволинейного профиля относительно оси ее поворота можно записать в виде

или

где и ширина развертки и высота лопасти; толщина элемента (лопасть может быть не равнотолщинной); плотность материала лопасти; а — плечо действия центробежной силы относительно

Поскольку левая часть уравнения является функцией только конструктивных параметров элементов ротора и угловой скорости со, то и гидродинамическая сила не должна зависеть от физических свойств перемешиваемой жидкости. Так, при уменьшении вязкости среды лопасть ротора начинает «тонуть». Это приводит к уменьшению зазора А и к одновременному увеличению количества жидкости в валике. Лопасть сохранит свое плавающее состояние только в том случае, если под ней накопится количество жидкости, достаточное для сохранения прежнего значения гидродинамической силы

Поскольку центробежная сила направлена по радиусу и момент ее относительно оси ротора О равен нулю, внешний вращающий момент, следовательно, должен быть равен

где 2 — число лопастей суммарной высоты радиус приложения гидродинамической силы; у — угол атаки лопасти.

Уравнение для расчета мощности на перемешивание с учетом и примет вид

В наиболее часто встречающемся на практике случае (при применении плоских лопастей постоянной толщины) уравнение можно записать в более простой форме:

где суммарная масса всех лопастей.

Уравнение выведенное для работы в условиях плавания лопастей, при работе с вязкими средами оказывается справедливым и в случаях, когда зазор приближается к нулю.

Анализируя уравнение можно заключить, что наивыгоднейшим является ротор, лопасти которого имеют угол атаки Такой ротор обеспечивает подвод определенной мощности на перемешивание жидкости при наименьшей общей массе лопастей.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление