Исследование эффективности теплообмена в перемешивающем устройстве с неравномерным движением мешалки

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или 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