Совершенствование процесса и математическое описание получения трехфазной смеси в лопастном смесителе

• Автор: Голубь, Григорий Николаевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 103 с. : ил.

Содержание

Основные условные обозначения

Введение.
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫХ СМЕСЕЙ В АППАРАТАХ С МЕШАЛКАМИ.

1.1. Получение двухфазной системы газ жидкость в аппаратах с мешалками.

1.1.1. Формирование систем газ жидкость.

1.1.2. Г азосодержание среды и размеры пузырей

1.1.3. Затраты мощности на формирование систем газ жидкость .

1.2. Перемешивание трехфазных систем газ жидкость твердое в аппаратах с мешалками.
1.2.1. Конструктивное оформление аппаратов с мешалками для перемешивания трехфазных систем.

1.2.1.1. Аппараты периодического действия.

1.2.1.2. Аппараты непрерывного действия.
1.2.2. Суспендирование в аппаратах с мешалками
1.2.3. Взаимодействие газовых пузырей и твердых частиц
1.2.4. Распределение твердых частиц в объеме аппарата.
Выводы по главе.
ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫХ СМЕСЕЙ ГАЗЖИДКОСТЬ ТВЕРДОЕ В ЛОПАСТНОМ СМЕСИТЕЛЕ.
2.1.Моделирование процесса перемешивания трехфазной системы газ жидкость твердое.
2.1.1. Формирование трехфазных систем.
2.1.2. Определение газосодержания и размера пузырей при получении трехфазнон смеси
2.1.3. Условия подъема твердых частиц со дна аппарат при перемешивании трехфазных систем.
2.2. Физическая модель характеристик трехфазной смеси в зависимости
от технологических параметров.
2.2.1. Функции отклика и факторы
2.2.2. Корреляция и проверка значимости уравнения регрессии и коэффициентов уравнения регрессии.
2.2.3. Выбор плана эксперимента.
Выводы по главе.
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.
ОБРАБОТКА И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1. Исследование процесса получения трехфазных смесей с использованием принудительного воздухововлечения в смесь
3.1.1. Описание экспериментальной установки и методики проведения экспериментов.
3.1.2. Исследование процесса суспендирования в лопастном смесителе
3.1.3. Исследование процесса получения трехфазной смеси в лопастном смесителе с использованием принудительной подачи воздуха
3.2. Исследование зависимости характеристик трехфазной смеси от
технологических параметров процесса
Выводы по главе
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА И РАСЧЕТ ЛОПАСТНОГО СМЕСИТЕЛЯ С ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ ПОДАЧЕЙ ГАЗА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫХ СМЕСЕЙ
4.1. Описание конструкции смесителя
4.2. Расчет смесителя
4.3. Пример расчета смесителя
Основные выводы н результаты работы
Литература


Конструктивное оформление аппаратов с мешалками для перемешивания трехфазных систем. Аппараты периодического действия. Аппараты непрерывного действия. Распределение твердых частиц в объеме аппарата. Выводы по главе. ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫХ СМЕСЕЙ ГАЗ-ЖИДКОСТЬ - ТВЕРДОЕ В ЛОПАСТНОМ СМЕСИТЕЛЕ. Моделирование процесса перемешивания трехфазной системы газ -жидкость - твердое. Формирование трехфазных систем. Условия подъема твердых частиц со дна аппарат при перемешивании трехфазных систем. Корреляция и проверка значимости уравнения регрессии и коэффициентов уравнения регрессии. Выбор плана эксперимента. Выводы по главе. ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ. Описание экспериментальной установки и методики проведения экспериментов. ГЛАВА 4. Литература. О0 . Шмидта. Актуальность проблемы. В последние десятилетия во многих отраслях промышленности находит широкое применение процесс получения трехфазных смесей, представляющих собой трехфазную систему газ - жидкость - твердое [1-3]. Перспективность данного направления обусловлена возможностью получения материалов с новыми свойствами и осуществление физико-химических превращений целевого компонента при необходимости присутствия нескольких фаз в одном аппарате. Трехфазные системы газ - жидкость - твердое находят применение в каталитических процессах, при обработке культуральных сред и в процессах ферментации, при извлечении пород и редкоземельных металлов, при получении строительных материалов с повышенными теплоизоляционными свойствами и воздухонасыщенных пищевых материалов. Для самовсасывающих мешалок возникают сложности в управлении и оптимизации процессов, а с увеличением диаметра рабочей емкости резко увеличиваются затраты мощности. Аппараты с мешалками обладают рядом преимуществ: высокая степень однородности распределения фаз в рабочем объеме; эффективный массообмен; эксплуатационная гибкость и широкие технологические возможности. Однако имеющиеся конструкции аппаратов с мешалками требуют сложных уплотнительных устройств, которые ненадежны в работе и склонны к зарастанию при работе с твердыми частицами. Благодаря вышеуказанным преимуществам наряду с низкой себестоимостью изготовления и простоте эксплуатации, применение аппаратов с мешалками для приготовления трехфазных смесей широко распространено. При этом теоретическое описание указанных процессов в аппаратах с мешалками весьма неоднозначно. Таким образом, обобщение теоретических и экспериментальных данных о процессе получения трехфазных систем газ -жидкость - твердое в аппаратах с мешалками и выработка обобщающей методики расчета является актуальной и перспективной задачей, как в научном, так и в практическом аспекте. Мели и задачи исследования. Несмотря на то, что аппараты с мешалками применяются для перемешивания трехфазных систем уже давно [6-9], в научно-технической литературе, посвященной многофазным гетерогенным процессам, основное внимание уделяется, как правило, струйным реакторам и барботажным колоннам. Это связано с тем, что в отличие от инжскционио - струйного и пневматического перемешивания, механическое перемешивание в аппаратах с мешалками является процессом чрезвычайно сложным по теоретическому описанию [,]. Поэтому, при описании процессов переноса в трехфазных системах в большинстве работ теоретически решаются только частные вопросы, а для описания самого процесса переноса используются эмпирические или полуэмпирические зависимости [-]. В процессе проектирования оборудования для работы с трехфазными системами часто используются данные, полученные для двухфазных систем, которые требуют уточнения в связи с присутствием взаимного влияния фаз. Таким образом, при расчете процесса перемешивания трехфазных гетерогенных систем в аппаратах с мешалками используются как результаты чисто теоретических исследований, так и эмпирические зависимости. Цель работы заключается в изучении процесса получения трехфазных систем газ - жидкость - твердое в аппаратах с мешалками, разработке конструкции смесителя и создании методики расчета данного процесса.