Исследование эффективности теплообмена в перемешивающем устройстве с неравномерным движением мешалки

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Перемешивание является одним из наиболее распространенных процессов в различных отраслях химической промышленности: пищевой, строительной, нефтеперерабатывающей, фармакологической и других. Повышение интенсивности перемешивания может быть достигнуто путем изменения скорости или направления движения рабочего органа, что подтверждается исследованиями отечественных и зарубежных авторов. В настоящей работе рассматривается планетарный привод перемешивающего устройства, позволяющий реализовать различные виды неравномерного движения рабочего органа. Преимуществами предлагаемого механизма перед существующими аналогами являются компактность, надежность, а также простота настройки коэффициента неравномерности вращения мешалки. На базе лабораторного реактора IKA сконструирована экспериментальная установка, с помощью которой проведены сравнительные испытания интенсивности теплообмена в традиционном перемешивающем устройства с постоянной частотой вращения и с использованием предложенного планетарного механизма. В результате эксперимента установлено, что сообщение рабочему органу неравномерного движения позволяет сократить время перемешивания, а также повысить энергоэффективность аппарата.

Об авторах

А. А. Приходько

Кубанский государственный технологический университет

Email: sannic92@gmail.com
Россия, Краснодар

Е. О. Герасименко

Кубанский государственный технологический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: sannic92@gmail.com
Россия, Краснодар

Список литературы

  1. Barabash V.M., Abiev R.S., Kulov N.N. Theory and practice of mixing: A review // Theor. Found. Chem. Eng. 2018. V. 52. № 4. P. 473. [Барабаш В.М., Абиев Р.Ш., Кулов Н.Н. Обзор работ по теории и практике перемешивания // Теорет. основы хим. технологии. 2018. Т. 52. № 4. С. 367.]
  2. Брагинский Л.Н., Бегачев В.И., Барабаш В.М. Перемешивание в жидких средах: Физические основы и инженерные методы расчета. Л.: Химия, 1984.
  3. Поникаров И.И., Перелыгин О.А., Доронин В.Н., Гайнуллин М.Г. Машины и аппараты химических производств. М.: Машиностроение, 1989.
  4. Сташевская О.В., Марцулевич Н.А., Федотов В.В. Расчет пусковых гидродинамических нагрузок на трехлопастные мешалки и их прочностной расчет // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета). 2018. № 46. С. 93.
  5. Синявский Ю.В. Усовершенствованный метод расчета мощности перемешивающего устройства // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств. 2018. № 4. С. 3.
  6. Григорьева А.Н., Абиев Р.Ш. Сравнительный анализ влияния геометрической формы рабочих колес перемешивающих устройств на эффективность суспендирования в системе жидкость–твердое // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета). 2018. № 45. С. 94.
  7. Григорьева А.Н., Абиев Р.Ш. К выбору типа и частоты вращения мешалки для эффективного перемешивания флокулянтов в воде // Вода и экология: проблемы и решения. 2020. № 2(82). С. 27.
  8. Коган В.В. Определение влияния динамических характеристик смесителей на структурно-механические свойства рыбных кулинарных фаршей // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Рыбное хозяйство. 2020. № 1. С. 138.
  9. Kumaresan T., Joshi J.B. Effect of impeller design on the flow pattern and mixing in stirred tanks // Chem. Eng. J. 2006. V. 115. № 3. P. 173.
  10. Wójtowicz R., Lipin A.A., Talaga J. On the possibility of using of different turbulence models for modeling flow hydrodynamics and power consumption in mixing vessels with turbine impellers // Theor. Found. Chem. Eng. 2014. V. 48. № 4. P. 360. [Войтович Р., Липин A.A., Талага Я. О возможности использования различных моделей турбулентности для расчета гидродинамических и энергетических характеристик аппаратов с турбинными мешалками // Теорет. основы хим. технологии. 2014. Т. 48. № 4. С. 386.]
  11. Войтович Р., Липин А.Г. Математическое моделирование гидродинамики смесителя с эксцентрически расположенной мешалкой // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2015. Т. 58. № 11. С. 83.
  12. Vakili M.H., Esfahany M.N. CFD analysis of turbulence in a baffled stirred tank, a three-compartment model // Chem. Eng. Sci. 2009. V. 64. № 2. P. 351.
  13. Бакланов Н.А. Перемешивание жидкостей. Л.: Химия, 1979.
  14. Galletti C., Brunazzi E. On the main flow features and instabilities in an unbaffled vessel agitated with an eccentrically located impeller. Chem. Eng. Sci. 2008. V. 63. № 18. P. 4494.
  15. Torubarov N.N., Malyshev R.M., Serov M.V. Apparatus with intracyclic variation of the velocity of the anchor agitator // Chem. Petrol. Eng. 2016. V. 52. № 5–6. P. 379. [Торубаров Н.Н., Малышев Р.М., Серов М.В. Аппараты с внутрицикловым изменением скорости движения якорной мешалки // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2016. № 6. С. 8.]
  16. Wójtowicz R. Flow pattern and power consumption in a vibromixer // Chem. Eng. Sci. 2017. V. 172. P. 622.
  17. Date T., Komoda Y., Suzuki H., Hidema R., Suzuki K. Application of a rotationally reciprocating plate impeller on crystallization process // J. Chem. Eng. Jpn. 2018. V. 51. № 2. P. 159.
  18. Hiseman M.J.P., Laurent B.F.C., Bridgwater J., Wilson D.I., Parker D.J., North N., Merrifield D.R. Granular flow in a planetary mixer // Chem. Eng. Res. Des. 2002. V. 80. № 5. P. 432.
  19. Мудров А.Г. Разработка пространственных перемешивающих устройств нового поколения, применяемых в сельском хозяйстве и промышленности (Том 1). Дис. … докт. техн. наук. Казань: КГСХА, 1999.
  20. Kawano Y., Kiyoyama S., Shiomori K., Baba Y., Hano T. Hydrolysis of olive oil with lipase in a “VibroMixer” // J. Ferment. Bioeng. 1994. V. 78. № 4. P. 293.
  21. Kamieński J., Wójtowicz R. Dispersion of liquid–liquid systems in a mixer with a reciprocating agitator // Chem. Eng. Process. 2003. V. 42. № 12. P. 1007.
  22. Torubarov N.N., Malyshev R.M. Mixer with complex law governing agitator motion // Chem. Petrol. Eng. 2013. V. 49. № 3. P. 167. [Торубаров Н.Н., Малышев Р.М. Перемешивающие устройства со сложным законом движения мешалок // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2013. № 3. С. 19.]
  23. Мудров А.Г. Конструкции и модель смешения в аппаратах с мешалкой // Известия КГАСУ. 2018. № 1. P. 226.
  24. Torubarov N.N., Serov M.V., Malyshev R.M., Torubarov S.N. Design of actuator of the drives of nonstationary mixers // Chem. Petrol. Eng. 2018. V. 54. № 7–8. P. 552. [Торубаров Н.Н., Серов М.В., Малышев Р.М., Торубаров С.Н. Синтез исполнительных механизмов приводов нестационарных смесителей // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2018. № 8. С. 6.]
  25. Prikhodko A.A. Experimental kinematic analysis of an intermittent motion planetary mechanism with elliptical gears // J. Meas. Eng. 2020. V. 8. № 3. P. 122.
  26. Корн Г. Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1974.
  27. Борисов А.В. Интенсификация перемешивания в аппаратах с использованием решетки крыловых профилей. Дис. … канд. техн. наук. М.: МГУИЭ, 2003.

Дополнительные файлы


© А.А. Приходько, Е.О. Герасименко, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах