[Cơ Học Chất Lỏng] Các Quá Trình Thủy Lực phần 8

Cường độ khuấy trộn là chất lượng của kết quả khuấy theo thời gian. Cường độ khuấy trộn phụ thuộc vào nhiều yếu tố và cho đến nay vẫn chưa có phương pháp tính toán nào có thể tin cậy để xác định cường độ khuấy trộn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
[Cơ Học Chất Lỏng] Các Quá Trình Thủy Lực phần 8 Cƣờng độ khuấy trộn là chất lƣợng của kết quả khuấy theo thời gian. Cƣờng độ khuấy trộn phụ thuộc vào nhiều yếu tố và cho đến nay vẫn chƣa có phƣơng pháp tính toán nào có thể tin cậy để xác định cƣờng độ khuấy trộn. Theo Pờrăngnốpski và nicôlaíep cƣờng độ khuấy trộn có thể xác định bằng năng lƣợng tiêu hao của một đơn vị chất lỏng khuấy trộn trong một đơn vị thời gian. Cƣờng độ khuấy trộn đƣợc đặc trƣng bởi chế độ chuyển động của chất lỏng nghĩa là đặc trƣng bởi chuẩn số Re. Nếu ứng dụng khuấy trộn để tạo huyền phù thì hiệu suất khuấy đƣợc đặc trƣng bởi sự phân bố đồng đều của các pha. Hình (15.1) mô tả cánh khuấy chƣa làm việc, các hạt còn nằm ở dƣới đáy thiết bị tạo thành một lớp có bề dày không đổi. Hình (15.2) – máy khuấy làm việc đều hoàn toàn, nghĩa là ở bất kì điểm nào trong chất lỏng nồng độ pha rắn XC đều nhƣ nhau, và bằng: 100 .V x. x Xc % khối lƣợng (15.1) V1. 1 Vr r Trong đó: Vr _ thể tích pha rắn, m3 V1 _ thể tích pha lỏng, m3 _khối lƣợng riêng pha rắn, kg/m3; r khối lƣợng riêng pha lỏng, g/m3. 1_ Hình 15.2 Chiều chuyển Hình 15.1 Cánh khuấy mái chèo động của dòng lỏng Nếu quá trình khuấy trộn chƣa đạt tới sự phân bố đồng đều, thì nồng độ x ở điểm bất kì nào đó có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn xc (xem hình 6-2). Tỷ số của hiệu số x= x-xc và 100-xc đặc trƣng cho sự phân bố đồng đều của pha rắn ở điểm mà ta xét. Thí dụ ta lấy m mẫu có trị số dƣơng 106 x2= x2 – xc, x3=x3 – xc,…, xm=xm –xc) ( x1 =x1-xc, đồng thời có n mẫu có trị số âm ( x’1= x’1 – xc, x2=x’2 –xc, x’3 =x’3 – xc,…, x’n=x’n – xc) độ phân bố đều của quá trình khuấy có thể tính theo công thức: m x x 100 xc xc 1 I 1 (15.2) mn theo phƣơng trình thì độ phân bố đồng đều I có giá trị thay đổi từ 0 đến 1. nếu khuấy trộn đạt tới sự phân bố đều hoàn toàn thì I=1 15.1.2. Công suất khuấy trộn a. Công suất làm việc Khi máy khuấy làm việc thì năng lƣợng tiêu hao dùng để khắc phục ma sát của cánh khuấy với môi trƣờng. Theo Newton, một vật thể chuyển động trong môi trƣờng, thì lực ma sát có thể tính theo công thức sau: w2 S F , [N] (15.3) 1 2 Trong đó: _ hệ số cản(ma sát) phụ thuộc vào chế độ chuyển động của môi trƣờng ; F _ diện tích tiết diện hình chiếu của vật chuyển động lên mặt phẳng thẳng góc với phƣơng của tốc độ chuyển động, m2; w- tốc độ chuyển động của vật thể trong môi trƣờng, m/s; khối lƣợng riêng của môi trƣờng, kg/m3. 1- Công suất làm việc: 35 Np=K 1n d , [W] (15.4) Trong đó K=3.87 a Đặt K = M Np (15.5) M n3d 5 1 Trong đó: n- số vòng quay của cánh khuấy, vòng/s; 107 khối lƣợng riêng của môi trƣờng,kg/m3 1- d- đƣờng kính cánh khuấy, m; Np- công suất làm việc,W; là hằng số tìm bằng thực nghiệm, nó phụ thuộc vào hình dạng M- cánh khuấy, thùng khuấy và vào chuẩn số ReM M= f(ReM) Trong đó ReM chuẩn số Reynolds của trƣờng hợp khuấy nd 2 1 Re M (15.6) n- số vòng quay của cánh khuấy, vòng/s; d- đƣờng kính cánh khuấy,m; - độ nhớt của chất lỏng, Ns/m2 Do đó ta có: nd 2 Np 1 f M n3d 5 1 A hay M Re m ...