Файл: Peremishuvannya.docx

Перепад тисків між передньою і задньою площинами лопаті мішалки виражають через корисну потужність N, введену в рідину, за аналогією з потужністю насоса, що витрачається на перекачування рідини по трубопроводу:

де: - Обсяг переміщуваної рідини, який визначається добутком об'єму рідини в апараті на кратність циркуляції, м ³ / с,

де: F - площа поперечного перерізу апарату, м ^2, H - висота рівня рідини в апараті, м, m - кратність циркуляції, с ^-1

Висловимо розміри апарата через діаметр мішалки, так як ці розміри взаємопов'язані:

а кратність циркуляції можна прийняти пропорційною частоті обертання мішалки

m = C ₄ n

З урахуванням того, що v = C ₁ v _окр = C ₁ , Отримаємо модифіковані критерії Ейлера

Виключивши коефіцієнти пропорційності і С ₅ отримаємо модифіковані критерії Ейлера і Рейнольдса

де: - Щільність рідини, кг / м ^3, - В'язкість, Па * с

Тоді зв'язок між модифікованими критеріями виразиться рівнянням Еu _м = f ₁ (Rе _м, Г _1, Г _2, ...), конкретний вигляд якого для кожного типу мішалки визначають експериментальним шляхом.

Після перетворень отримаємо спрощене критеріальне рівняння . Значення коефіцієнта А і показників ступенів залежать від типу мішалки, конструкції змішувача і режиму перемішування, і їх знаходять експериментально. Для спрощення розрахунків експериментальні дані представляють у вигляді графічної залежності між критеріями Ейлера і Рейнольдса з урахуванням подібності умов входу і виходу рідини з реактора.

---

Залежності Еu _м = f (Rе _м) для нормалізованих перемішують різних типів представлені на рис. 7.6; характеристики мішалок наведено в табл. 7.1 і на рис. 7.7.

З встановлених закономірностей випливає, що потужність, споживана мішалкою, зростає із збільшенням частоти її обертання в кубі і діаметра в п'ятого ступеня, а також із зростанням щільності й в'язкості перемішуваної рідини.

На споживану мішалкою потужність, крім того, значний вплив мають форма апарату і розташування мішалки в ньому. Для апаратів, форма яких відрізняється від циліндричної, а також при розміщенні в змішувачі перегородок, змійовиків і т. д., споживана при перемішуванні потужність зростає.

Перемішування механічними мішалками може відбуватися при ламінарному або турбулентному режимі. При ламінарному режимі Re _M <20 перемішуються шари рідини, які безпосередньо примикають до лопат мішалки. При Re_M> 100 має місце турбулентний режим перемішування.

Рис. 7.6. Графічна залежність Eu = fRe для різних типів мішалок (нумерація кривих відповідає номеру і типу мішалки в табл. 7.1 і на рис. 7.7)

Таблиця 7.1 Характеристики мішалок і апаратів

Номер мішалки на рис. 7.7. номер кривої на рис 7.6.	Тип м ешалкі	Характеристика мішалки							Характеристика ззасудять
		D / d	H / D	b / d м	s / d м
1	2	3	4	5	6		7
1	двухл опастность	3	1	0.25	-		Без пров егородок
2	- / / -	3	1	0. 167	-		З чотирма перегородкамі шириною 0,1 D
3	- / / -	2	1	0.8 85	-		Без пров егородок
4	- / / -	2	1	0.8 85	-		Зі зме евіком
5	Шестілопас тна	1.11	1	0.066	-		Без пров егородок
6	Пропити ллерная	3	1	-	1		Те ж
Закінчення таблиці 7.1
1	2	3	4	5	6		7
7	- / / -	3	1	-	1		З чотирма перегородкамі шириною 0,1 D
8	- / / -	3	1	-	2		Без пров егородок
9	- / / -	3	1	-	2		З чотирма перегородкамі шириною 0,1 D
10	Відкрита ту рбінная з шістьма плоскими лопатками	3	1 (l / d = 0.25)			-		Без пров егородок
11	Те ж	3	1	0.2	-		З чотирма перегородкамі шириною 0,1 D
12	Відкрита ту рбінная з вісьмома плоскими похилими лопатками	3	1	0.125	-		Те ж
13	Закрита турбін нна з шістьма лопатками	3	1	-	-		Без пров егородок
14	Закрита турбін нна з шістьма лопатками і напрямним апаратом	3	1	-	-		Те ж
15	Якірна	1.11	1	- 0.066	-		- / / -
16	Дискова з ш естью лопатками	2.5	1	0.1	-		З чотирма перегородкамі шириною 0,1 D

---

Примітка. D - діаметр судини; Н - висота шару рідини в мішалці; b - ширина лопаті мішалки; s - крок гвинта; l - довжина лопаті; d, d _тр, d _зм - діаметр відповідно мішалки, труби і змійовика; t - крок змійовика.

В області розвиненою турбулентності (Re _M> 10 ⁵⁾ число Ейлера практично не залежить від критерію Рейнольдса. У цій автомодельної області збільшення частоти обертання мішалки призводить до збільшення затрачиваемой потужності без досягнення бажаного ефекту.

Представлені на рис. 7.6 залежності дозволяють за заданою на підставі експериментальних даних інтенсивності перемішування підібрати методом послідовних наближень тип мішалки, її розміри і частоту обертання і розрахувати потужність двигуна для приводу мішалки.

По робочому обсягу апарату V _р і необхідної інтенсивності перемішування; визначають споживану мішалкою потужність [в Н * м / (м ³ с)].

N = j / V _p (7.2)

Потім вибирають тип мішалки, її розміри і частоту обертання.

За попередньо вибраними параметрами мішалки розраховують критерій Ейлера, відповідно до якого за рис. 7.6 знаходять Re _M. За значенням Re _M визначають частоту обертання мішалки (7.3)

Якщо знайдена з цього співвідношення частота обертання виявиться менше або більше попередньо прийнятої, то задаються іншим її значенням: більшим чи меншим. Розрахунок проводять до збігу попередньо прийнятої частоти обертання мішалки з знайденої зі співвідношення (7.3).

Якщо отриману в результаті такого розрахунку частоту обертання мішалки представляється доцільним збільшити або зменшити, для цього відповідно зменшують або збільшують попередньо прийнятий діаметр мішалки.

Рис. 7.7. Схеми змішувачів, наведених у табл. 7.1

Потужність двигуна (в кВт) обчислюють за рівнянням

 (7.4)

де: - ККД приводу

Енергія (в кВт * год), що витрачається на перемішування мішалкою, визначається залежно від заданої тривалості перемішування (Ч):

---

У пусковий період, коли енергія витрачається не тільки на подолання сил тертя, але і на подолання сил інерції приводиться в рух перемішують і самої рідини, споживана мішалкою потужність зростає в порівнянні з розрахунковою.

Досвід експлуатації змішувачів показує, що в період пуску сила, що діє на лопаті перемішують з боку рідини, збільшується в 2 ... 4,5 рази в порівнянні з зусиллями, що діють у робочий період. Тому застосовують асинхронні електродвигуни, що допускають короткочасну перевантаження на 200 ... 300%.

---

7.3. Перемішування пластичних мас

При перемішуванні пластичних мас, зокрема при отриманні тесту в хлібопекарському, макаронному і кондитерському виробництвах, не тільки змішуються різні компоненти, але і тісто при цьому розминається, насичується повітрям і набуває певні властивості.

Процес перемішування проводиться в змішувачах періодичної і безперервної дії, обладнаних спеціальними пристроями, що - рамними, шнековими і стрічковими мішалками

(рис. 7.8). Змішувачі можуть мати місильних пристрій з вертикальною або горизонтальною віссю.

Для обробки еластично-пружних мас (пшеничне тісто) у ряді випадків застосовують змішувачі з двома місильними пристроями, що обертаються назустріч один одному з різними швидкостями.

Для розрахунку потужності, споживаної шнековою мішалкою діаметром d _M, може бути використано рівняння Eu _M = 71/Re _M або . Коефіцієнт А визначається як функція типу геометричних співвідношень перемішують.

Для змішування мало-і високов'язких кондитерських мас (вафельний тісто, вафельна начинка, бісквітне тісто, пісочне тісто і т. д.), а також перемішування кондитерських мас з сипучими компонентами (Кексовое тісто з родзинками, білково-збивна маса з горіхами) застосовують змішувачі ночвоподібної форми з розташованими в них двома спіральними робочими органами, що обертаються в різні сторони. Висока інтенсивність перемішування досягається за рахунок проведення процесу в тонкому шарі.

Тісто для тістечок готується в апараті з Місильний пристроєм, який має чотири лопаті, розташовані під кутом 90 °, виконані за формою днища апарату (рис. 7.9).

Рис. 7.8. Схеми шнекових (а) і стрічкових (б, в) мішалок

Рис. 7.9. Апарат для приготування тіста:

1 - кришка, 2 - стійка; 3 - корпус, 4 - місильних пристрій

Частота обертання мішалки 12 хв ^-1 . По закінченні процесу змішування апарат перекидається, при цьому кришка відкидається і відбувається вивантаження тіста.

7.4. Перемішування сипучих матеріалів

Для перемішування сипучих матеріалів в харчових виробництвах використовують змішувачі, що працюють в інших галузях промисловості, або змішувачі, спеціально сконструйовані для змішування матеріалів, що розрізняються гранулометричним складом, щільністю, міцністю, фізичним станом і іншими фізичними властивостями.

---