ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКИХ СРЕД

ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКИХ СРЕД

Кафедра

«Механизация переработки сельскохозяйственной продукции»

Лабораторная работа № 4

По дисциплине «Процессы и аппараты пищевых производств»

Аппараты для псевдоожижения и смешивания

Составил: старший педагог Мигачёв Н.А.

Рязань – 2008 г.

Методические указания оговорены на заседании кафедры МПСХП протокол №1 «9» сентября 2008 года

Заведующий кафедрой___________ В.К. Киреев

Одобрено советом (методической комиссией) технологического факультета

«_____» _____________ 2008 года.

Председатель ____________ Е.Н. Бондаренко

Цель работы –закрепление теоретических познаний ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКИХ СРЕД по разделу «Гидромеханические процессы», исследование конструкций машин и аппаратов для псевдоожижения и смешивания.

В итоге выполнения лабораторной работы студенты должны изучить конструкцию и порядок работы машин и аппаратов для псевдоожижения и смешивания.

АППАРАТЫ С ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ

По принципу деяния аппараты бывают повторяющегося и непрерывного деяния. В аппаратах непрерывного деяния ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКИХ СРЕД проис­ходит взаимодействие газового потока с зернистым материалом, который безпрерывно вводится в аппарат и выводится из него. Про­цесс может осуществляться в противотоке, прямотоке и перекрест­ном токе.

а — цилиндрический противоточный непрерывного деяния; б — с направленной циркуляцией (си­лос); в — конический; г — с перемешивающим устройством; д – устройство для пневмотранспорта: 1 — шлюзовой ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКИХ СРЕД затвор; 2 — бункер; 3 — пневмолиния; 4 — циклон

Набросок 1. Схемы аппаратов с псевдоожиженным слоем

В цилиндрический противоточный аппарат непрерывного дей­ствия(рис. 1, а) ожижающий газовый поток поступает снизу под газораспределительную решетку, а зернистый материал — в верх­нюю часть аппарата. Для поддержания определенного уровня мате­риала на газораспределительной решетке и вывода его из аппарата служит ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКИХ СРЕД переточный патрубок.

Вертикальные цилиндрические силосы(рис. 1, б) употребляют для скопления и усреднения огромных партий зерновых материалов. Псевдоожиженный слой создается газом (воздухом), поступающим во внутреннюю полость меж 2-мя днищами, которая разбита концентрической перегородкой на наружное и внутреннее кольца. Во наружное кольцо подается приблизительно в 2 раза больше газа, чем во внутреннее. За ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКИХ СРЕД счет различного количества газа, подаваемого во внеш­нее и внутреннее кольца, в силосе создается направленная циркуля­ция зернового материала от периферии к оси аппарата, способст­вующая его смешиванию.

В конических аппаратах(рис. 1, в) уменьшение скорости снизу ввысь позволяет псевдоожижать полидисперсные материалы. Газ подается через маленькое отверстие понизу аппарата с большой скоростью. Это ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКИХ СРЕД позволяет по мере надобности работать без газорас­пределительной решетки, что в особенности принципиально при псевдоожижении комкующихся и слипающихся материалов. При значимом угле конусности аппарата струя газа может оторваться от стен аппа­рата и образовать сплошной канал. По этому каналу будет дви­гаться с большой скоростью поток газовзвеси, образующий ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКИХ СРЕД над поверхностью слоя фонтаны жестких частиц. Таковой слой назы­вается фонтанирующим.

В аппаратах с фонтанирующим слоем появляется насыщенная циркуляция зернистого материала от оси к его стенам.

При псевдоожижении маленьких частиц поперечником 25...40 мкм, владеющих склонностью к агломе­рации, слипанию и электризации, для улучшения смешивания и разру­шения застойных зон, также для интенсификации ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКИХ СРЕД процессов тепло- и массообмена употребляют газомехани­ческий метод псевдоожижения. При всем этом методе дополнительную энер­гию вводят в слой средством раз­личного рода перемешивающих устройств и вибраторов (рис. 1, г).

На рисунке 1, д показано устрой­ство для пневмотранспортазерни­стого материала в разбавленной псевдоожиженной фазе. Зернистый мате­риал дозируется в пневмолинию ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКИХ СРЕД при помощи шлюзового затвора.

Разделение псевдоожиженного слоя на зернистый материал и газ про­исходит на новеньком уровне в циклоне.

Для понижения оборотного смешивания зернистого материала, которое приводит к понижению движущей силы и выравниванию температур процесса, в противоточных аппаратах непрерывного деяния используют секционирование(рис. 10.6), т. е. делят весь слой зернистого материала ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКИХ СРЕД по высоте перфорированными перегородками (может быть насадкой). Перетекание зернистого материала из верхних секций в нижние происходит под действием гравитационной силы через особые переточные устройства, или через отверстия в горизонтальных перегородках (провальных тарелках).

1 — корпус; 2 — газораспределительная решетка; 3 — переточное устройство

Набросок 2. Секционный аппарат непрерывного деяния

Смешивание Водянистых СРЕД

Для смешивания водянистых сред ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКИХ СРЕД употребляют несколько спосо­бов: пневматический, циркуляционный, статический и механиче­ский при помощи мешалок.

Пневматическое смешиваниепроизводят при помощи сжа­того газа (почти всегда воздуха), пропускаемого через слой перемешиваемой воды. Для равномерного рассредотачивания газа в слое воды газ подается в смеситель через барботер. Барботер представляет собой ряд перфорированных труб, расположен­ных у днища смесителя ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКИХ СРЕД по окружности либо спирали.

В ряде всевозможных случаев смешивание осуществляется при помощи эжек­торов.

Интенсивность смешивания определяется количеством газа, пропускаемого в единицу времени через единицу свободной поверх­ности воды в смесителе.

Пневматическое смешивание имеет ограниченное примене­ние. Оно употребляется тогда? когда допускается взаимодействие перемешиваемой воды с ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКИХ СРЕД газом.

Циркуляционное смешиваниепроизводят при помощи насоса, перекачивающего жидкость по замкнутой системе смеси­тель — насос — смеситель.

Интенсивность циркуляционного смешивания находится в зависимости от кратности циркуляции, т. е. дела подачи циркуляционного насоса в единицу времени к объему воды в аппарате. В ряде слу­чаев заместо насосов могут применяться паровые эжекторы.

Статическое ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКИХ СРЕД смешиваниежидкостей низкой вязкости, также газа с жидкостью осуществляется в статических смесителях за счет кинетической энергии жидкостей либо газов.

Статические смесители устанавливают в трубопроводах перед реактором либо другой аппаратурой либо конкретно в реак­ционном аппарате.

Простейшими статическими смесителями являются устройства с винтообразными вставками различной конструкции.

На рисунке 3, а представлена конструкция ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКИХ СРЕД цилиндрического ста­тического смесителя, созданного для смешивания газа и воды, с вставными элементами, представляющими из себя разнозакрученные пластинки из нержавеющей стали, установленные поочередно встык в корпусе смесителя. Геометрические харак­теристики отдельного элемента определяются углом и направле­нием закручивания, также соотношением поперечника и длины. Количество установленных частей находится в зависимости от ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКИХ СРЕД вязкости, также от соотношения вязкостей смешиваемых жидкостей: чем выше вяз­кость и различие в вязкости жидкостей, тем больше устанавливают частей.

а — цилиндрический с вставными элементами: 1 — фланец; 2 — корпус; 3 — смешивающие элемен­ты; б — эмульсор

Набросок 3. Статические смесители

Статические смесители употребляют также при получении эмуль­сий. На рисунке 3, б изображен вихревой эмульсор для получения ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКИХ СРЕД эмульсий жирофосфатидной консистенции в обезжиренном молоке (замени­тель цельного молока). Вихревой эмульсор обеспечивает высшую эффективность эмульгирования при давлении 0,3...0,36 МПа, прост в изготовлении и эксплуатации. Принцип его деяния заключается в использовании эффекта центробежной форсунки при каскадном истечении воды. Получаемая смесь с размером частиц до 3 мкм не расслаивается в течение 24 ч.

Механическое смешиваниеупотребляют ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКИХ СРЕД для интенсификации гидромеханических процессов (диспергирования), тепло- и массообменных, биохимических процессов в системах жидкость — жид­кость, газ — жидкость и газ — жидкость — жесткое тело. Осущест­вляют его при помощи разных перемешивающих устройств — мешалок. Мешалка представляет собой комбинацию лопастей, насаженных на крутящийся вал.

Все перемешивающие устройства, используемые в пищевых производствах, можно ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКИХ СРЕД поделить на две группы: в первую группу входят лопастные, турбинные и пропеллерные, во вторую — спе­циальные — винтообразные, шнековые, ленточные, рамные, ножевые и другие, служащие для смешивания пластичных и сыпучих масс.

По частоте вращения рабочего органа, перемешивающие устрой­ства делятся на тихо- и быстроходные.

а — трехлопастная; б—двухлопастная; в — пропеллерная ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКИХ СРЕД; г — открытая турбинная; д — открытая турбинная с наклонными лопастями; е — закрытая турбинная

Набросок 4. Типы мешалок

Лопастные (рис. 3, а, б),ленточные, якорные и шнековые мешалки относятся к тихоходным: частота их вращения составляет 30...90 мин-1, окружная скорость на конце лопасти для вязких жид­костей— 2...3 м/с.

Достоинства лопастных мешалок — простота устройства и низкая ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКИХ СРЕД цена. К недочетам относится создаваемый сла­бый осевой поток воды, что не обеспечивает полного переме­шивания во всем объеме смесителя. Усиление осевого потока дости­гается при наклоне лопастей под углом 30° к оси вала.

Якорные мешалки имеют форму днища аппарата. Их используют при смешивании вязких сред. Эти мешалки при смешивании очищают стены ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКИХ СРЕД и дно смесителя от налипающих загрязнений.

Шнековые мешалки имеют форму винта и используются, как и ленточные, для смешивания вязких сред.

К быстроходным относятся пропеллерные и турбинные мешал­ки: частота их вращения составляет от 100 до 3000 мин-1 при окруж­ной скорости 3...20 м/с.

Пропеллерные мешалки (рис. 4, в) изготовляют с 2-мя либо 3-мя пропеллерами ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКИХ СРЕД. Они владеют насосным эффектом и исполь­зуются для сотворения насыщенной циркуляции воды. Применя­ются для смешивания жидкостей вязкостью до 2 Па-с.

Турбинные мешалки (рис. 4, г, д, е)изготовляют в форме колес турбин с плоскими, наклонными и криволинейными лопастя­ми. Они бывают открытого и закрытого типов. Закрытые мешалки имеют два диска с ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКИХ СРЕД отверстиями в центре для прохода воды. Для одновременного сотворения кругового и осевого потоков приме­няют турбинные мешалки с наклонными лопастями. Турбинные мешалки обеспечивают насыщенное смешивание во всем рабо­чем объеме смесителя. Для уменьшения радиального движения жидко­сти и образования воронки в смесителе инсталлируются отража­тельные перегородки.

Турбинные мешалки используют при ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКИХ СРЕД смешивании жидкостей вязкостью до 500 Па-с, также грубых суспензий.


perehodnie-posadki-vibor.html
perehodnie-processi-v-cepyah-s-dvumya-nakopitelyami-energii.html
perehodnie-processi-v-elektroprivodah-s-linejnimi-mehanicheskimi-harakteristikami-bez-ucheta-induktivnosti.html