WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

площадь каждого отверстия диска, м2.

;, (2)

где

-

угловая скорость вала, с-1;

-

радиус диска, м;

-

радиус вала, м.

h

-

величина зазора между подвижным и неподвижным диском, м.

, (3)

где

-

динамический коэффициент вязкости, Па·с.

На рисунках 3 и 4 представлены графические зависимости, характеризующие

изменение скорости в зазоре между дисками.

Рисунок 3 – График зависимости

от r

Рисунок 4 – График зависимости

от z

Диссипируемая мощность N, Вт определяется соотношением

, (4)

из которого следует

, (5)

где осевой критерий Рейнольдса.

Кроме диссипируемой в аппарате мощности, необходимо учитывать мощность, затрачиваемую на транспортировку обрабатываемой среды через аппарат.

, (6)

где

rj

-

расстояние от центра вала до центра j отверстия диска (1 j n).

Суммируя выражения (5) и (6) для многоступенчатого малообъёмного роторного дезинтегратора-смесителя можно получить соотношение, связывающее основные геометрические параметры аппарата и свойства обрабатываемой среды:

, (7)

где

i

-

число ступеней (зазоров) между неподвижными и вращающимися дисками, 1ik;

ni

-

число отверстий i диска;

Sотвi

-

площадь отверстия i диска, м2

hi

-

величина зазора между дисками i ступени, м

В третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований, целями которых явились:

- проверка адекватности математической модели, описывающей связь потребляемой мощности на обработку жидких сред с конструктивными параметрами роторных дезинтеграторов-смесителей, разработанной в рамках указанных выше допущений;

- обоснование перспективности применения роторного дезинтегратора-смесителя для осуществления процессов карбонизации содового и кальцийсодержащего раствора, в процессе смешения дихлорэтана с щёлочью, а также исследование закономерностей проведения данных процессов.

На экспериментальной установке, предназначенной для исследования энергетических характеристик малообъёмных роторных дезинтеграторов-смесителей, были испытаны четыре конструкции роторных дезинтеграторов-смесителей, характеристики которых представлены таблице 1. Аппараты были изготовлены с возможностью изменения величины зазора между вращающимися и неподвижными перфорированными дисками.

В качестве обрабатываемой среды использовались вода (=998,1 кг/м3; =10-3 Па·с), массовый расход которой поддерживался равным Gв=3,5·10-2кг/с, и минеральное масло (=915,4 кг/м3; =36,6 ·10-3 Па·с), массовый расход которого поддерживался равным Gм=1,1·10-3кг/с.

Таблица 1 - Характеристики опытных аппаратов

Номер аппарата

ni

Sотвi, м2

i

RД, м

RВ, м

1

16

17,66·10-5

3

6,125·10-2

9·10-3

2

22

11,30·10-5

5

7,0·10-2

9·10-3

3

20

25,43·10-5

1

8,0·10-2

12·10-3

4

10

61,54·10-5

3

7,7·10-2

12·10-3

В ходе исследований менялась скорость вращения вала, замерялись сила тока I (А) и напряжение U (В), рассчитывалась потребляемая мощность N (Вт). Эксперименты проводили для различных значений величин зазора h (м) между неподвижными и вращающимися дисками аппарата.

1 т – теоретические (расчётные) значения при h1=h3=1·10-3 м, h2=9·10-3 м,

1 э – экспериментальные значения при h1=h3=1·10-3 м, h2=9·10-3 м,

2 т – теоретические (расчётные) значения при h1=h3=2·10-3 м, h2=8·10-3 м,

2 э – экспериментальные значения при h1=h3=2·10-3 м, h2=8·10-3 м,

3 т – теоретические (расчётные) значения при h1=h3=4·10-3 м, h2=6·10-3 м,

3 э – экспериментальные значения при h1=h3=4·10-3 м, h2=6·10-3 м

Рисунок 5 – Графики теоретических и экспериментальных зависимостей потребляемой мощности от числа оборотов вала для различных зазоров между неподвижными и вращающимися дисками аппарата № 1

Сравнение полученных результатов показало, что расхождение найденных экспериментально и теоретически рассчитанных значений мощности для всех четырёх аппаратов не превышало 10%. Таким образом, предложенная зависимость для расчёта потребляемой мощности малообъёмных роторных дезинтеграторов-смесителей с достаточной степенью точности может быть использована при проектировании конструкций и оптимизации параметров работы малообъёмных роторных дезинтеграторов-смесителей.

Экспериментальные исследования по карбонизации содового раствора проводились на установке, изображённой на рисунке 6, с роторным дезинтегратором-смесителем, выполненным с возможностью изменения зазора между дисками рабочих ступеней, имеющим две рабочие ступени и следующие конструктивные параметры: RД=6,125·10-2м; RВ=8,5·10-3м; ni=16; Sотвi=17,66·10-5 м2.

1 – роторный дезинтегратор-смеситель, 2 – электродвигатель, 3 – механизм регулирования зазора между рабочими элементами аппарата, 4 – преобразователь частоты вращения электродвигателя, 5 – баллон углекислого газа, 6 – редуктор баллона углекислого газа, 7 – реометр влажный, 8 – ёмкость газоотделения (сепаратор), 9 – ёмкость с насосом, 10 – адсорбер с цеолитом КА (размер пор 3А°), 11 – реометр сухой

Рисунок 6 - Схема экспериментальной установки

1 - =870 об/мин, 2 - =1200 об/мин, 3 - =1400 об/мин, 4 - =1680 об/мин

Рисунок 7 - Концентрация бикарбоната натрия в растворе в зависимости от времени обработки содового раствора в аппарате при различной скорости вращения ротора аппарата

1- h=0,5·10-3 м; 2- h=1,0·10-3 м; 3- h=3,0·10-3 м; 4- h=5,0·10-3 м

Рисунок 8 - Концентрация бикарбоната натрия в растворе в зависимости от времени обработки содового раствора в аппарате при различных величинах зазора между рабочими элементами аппарата

1- h=0,5·10-3 м; 2- h=1,0·10-3 м; 3- h=3,0·10-3 м; 4- h=5,0·10-3 м

Рисунок 9 - Графики зависимостей потребляемой мощности от числа оборотов вала при различных значениях величины зазоров между рабочими элементами аппарата

В ходе экспериментальных исследований было выявлено, что при увеличении скорости вращения ротора процесс карбонизации проходит интенсивнее (рисунок 7). Это связано с увеличением воздействия рабочих элементов на обрабатываемую среду с возникновением развитого турбулентного движения смеси в аппарате, интенсификации влияния сдвиговых напряжений и, как следствие, более тонкого диспергирования газа. Как видно из рисунка 9, увеличение скорости вращения ротора более 1400 об/мин приводило к резкому увеличению потребляемой мощности, при этом выход бикарбоната натрия увеличивался незначительно (кривые 3 и 4 на рисунке 7). Таким образом, целесообразнее было проводить карбонизацию содового раствора при числе оборотов ротора n=1400 об/мин, чем при n=1680 об/мин.

С уменьшением величины зазора между вращающимися и неподвижными дисками аппарата эффективность использования диоксида углерода возрастала, это происходило вследствие интенсификации сдвигового воздействия на обрабатываемую среду. Ординаты кривых 3 и 4 на рисунке 8 свидетельствуют о том, что рост бикарбоната натрия для зазоров h=1 мм и h=0,5 мм отличается незначительно. При этом потребляемая мощность при зазоре h=0,5 мм (при n>1400 об/мин) значительно превышала потребляемую мощность для зазора h=1,0 мм. Кроме того, уменьшение величины зазора повышает требования к изготовлению и эксплуатации аппарата. Таким образом, для рассмотренного случая оптимальная величина зазора h=1,0 мм.

Экспериментальные исследования по обработке кальцийсодержащих стоков с получением химически осажденного карбоната кальция проводились на установке с роторным дезинтегратором-смесителем, выполненным с возможностью изменения числа ступеней и имеющим следующие конструктивные параметры: RД=6,125·10-2м; RВ=8,5·10-3м; ni=16; Sотвi=17,66·10-5 м2; h=1 мм.

Анализ полученных в ходе экспериментальных исследований графических данных (рисунок 11) показал, что для аппарата с числом ступеней, равным трём и четырём, при числе оборотов ротора свыше 1700-1800 об/мин, наблюдалось прекращение роста массовой доли карбоната кальция в суспензии. Кривые зависимости массовой доли карбоната кальция от числа оборотов ротора для аппарата с тремя и четырьмя ступенями в интервале 1700-2000 об/мин отличались не более чем на 5% по величине массовой доли карбоната кальция. На графике же зависимости потребляемой мощности от числа оборотов ротора (рисунок 10) в интервале 1700-2000 об/мин значение мощности для аппарата с тремя и четырьмя ступенями отличалось в 1,6-1,8 раз. Таким образом, с учётом затрат мощности оптимальный режим работы аппарата наблюдался при числе оборотов ротора 1700-1800 об/мин при трёх ступенях аппарата.


1 – одна ступень, 2 – две ступени, 3 – три ступени, 4 – четыре ступени

Рисунок 10 - Графики зависимостей потребляемой мощности от числа оборотов ротора для различных чисел ступеней

1 – одна ступень, 2 – две ступени, 3 – три ступени, 4 – четыре ступени

Рисунок 11 – График изменения массовой доли карбоната кальция от числа оборотов ротора для различных чисел ступеней

В роторном дезинтеграторе-смесителе с тремя рабочими ступенями при частоте вращения ротора в 1700 об/мин проводили карбонизацию реальных стоков производства гипохлорита кальция с концентрацией гидроксида кальция (СaOH2) - 112 г/л. Полученную меловую суспензию промывали дистиллированной водой от хлоридов натрия и фильтровали на лабораторном вакуум-фильтре. Осадок просушивали в печи и пропускали через лабораторную валковую дробилку.

В результате был получен образец химически осажденного мела, показатели которого максимально приближены к аналогичным показателям мела первого сорта по ГОСТ 8253-79.

Экспериментальные исследования по очистке дихлорэтана (ДХЭ) от побочных продуктов в производстве винилхлорида проводились на установке со следующими параметрами роторного дезинтегратора-смесителя: RД=0,12 м, ni=20, Sотвi=7,07·10-4 м2, с возможностью изменения числа ступеней - от 2 до 4, величины зазора - от 4 до 10 мм и регулировкой частоты вращения ротора в интервале 400 - 2950 об/мин. Способ очистки ДХЭ от побочных продуктов - смешение его с раствором щёлочи (NaOH).

На рисунке 12 показана схема узла нейтрализации и отмывки, где смешение ДХЭ с щёлочью происходило в сопловом смесительном устройстве. На рисунке 13 показано, что нейтрализация ДХЭ происходила в малообъёмном роторном дезинтеграторе-смесителе.

Рисунок 12 – Схема узла нейтрализации и отмывки ДХЭ

Рисунок 13 – Схема узла нейтрализации и отмывки ДХЭ с малообъёмным роторным дезинтегратором-смесителем

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»