Анализ на размерите за планетарен миксер: време на смесване и числа на Рейнолдс
Oct 19, 2023
Резюме
Броят на времето за смесване е удобен параметър за характеризиране на ефективността на смесване на резервоари с разбъркване. Това безразмерно число вече е добре установено за съдове с разбъркване, оборудвани с вертикално и централно монтирано работно колело за нютонови, както и за не-нютонови течности. Доколкото ни е известно, има повече неясноти по отношение на дефиницията му за планетарни миксери, особено когато те имат двойно движение (около две перпендикулярни оси) за постигане на хомогенизация. В това изследване се предлага анализ на размерите на времето за смесване и надеждността на модифицираните числа на Рейнолдс и времето за смесване за такъв планетарен миксер, специално наречен като
система. Тези две числа се основават на максималната скорост на върха на миксера като характерна скорост. Модифицираните безразмерни числа са в съответствие с дефиницията на конвенционалните числа на Рейнолдс и числата на смесване (когато в съда се извършва само едно въртеливо движение около вертикалната ос на устройството за смесване).
Смесване на време експерименти с
миксер за силно вискозни нютонови флуиди показа, че предложените модифицирани числа на Рейнолдс и време на смесване са успели да получат уникална крива на смесване, независимо от избраното различно съотношение на скоростта. Това споразумение доказва, че предложените модифицирани безразмерни числа могат да бъдат добре адаптирани за инженерни цели и могат да се използват за сравняване на производителността на смесване на планетарни миксери.
Въведение
През втората половина на 20-ти век систематичното използване на анализ на размерите за изследване на процесите на смесване позволи на тази област да се развие от „изкуства в науки“. Днес цялата област на класическата технология за разбъркване (тук думата "класически" се отнася до работни колела, вертикално и централно монтирани в резервоара) е изследвана, в резултат на което дефиницията на значими безразмерни групи е добре установена. По този начин, за повечето операции на смесване за пренос на топлина, хомогенизиране, суспензия, емулгиране и т.н., в зависимост от режима на потока и изследваните системи за смесване, многобройни корелации, включващи различни безразмерни числа (мощност, Рейнолдс, време на смесване, Вебер, Архимед, Нуселт, Прандтл и др.) са предложени от научната общност. Тези разработки позволяват по-задълбочено разбиране на процеса и предоставят насоки за проектиране и-правила за мащабиране за конвенционална операция на смесване. За съжаление, това все още не е така за -нецентрирани двойни бъркалки, коаксиални и планетарни миксери. Въпреки това, тези смесителни съоръжения навлизат широко в преработвателната индустрия, задоволявайки нуждите на потребителите от сложни продукти със специфични функции. Анализ на характеристиките на тяхната работа едва наскоро се появи в откритата литература.
Пионерски и по-интензивни разработки върху не-конвенционалните миксери са проведени от Tanguy и колеги, но ако се съсредоточим само върху планетарния миксер, литературата все още е оскъдна (Tanguy et al., 1996, Tanguy et al., 1999; Landin et al., 1999, Zhou et al., 2000, Jongen, 2000; Delaplace et al., 2004, Delaplace et al., 2005). Числените и експериментални подходи, извършени от тези разработки, подчертаха трудните проблеми и съответния им отговор за оптимален дизайн и параметри на процеса, и мащаб-на този не-конвенционален миксер. Тези документи също подчертават трудностите при сравняване на характеристиките на планетарния миксер с тези на добре-утвърдени миксери. Следователно е необходимо да се модифицира анализът на размерите, установен за класическите смесители, и да се адаптират за не-конвенционалните смесители. За планетарния миксер проблемният въпрос е да се определи характеристичната скорост и дължина. Делаплас и др. (2005) наскоро изследваха потреблението на мощност чрез анализ на размерите за планетарни миксери. Те предложиха модифицирани Рейнолдс и степенни числа. Тези числа включват максималната скорост на върха на работното колело като характерна скорост и размер, перпендикулярен на вертикалната ос на въртене като характерна дължина. Те показаха експериментално за конкретен планетарен миксер, който съчетава двойни революционни движения, че такива безразмерни числа позволяват да се получи уникална мощностна характеристика на смесителната система, независимо от промяната в съотношението на скоростта. Освен това предложените модифицирани безразмерни числа са в съответствие с дефиницията на класическия Рейнолдс и степенното число. Проверява се за условието, когато работното колело е принудено да извърши само едно движение около вертикалната ос в резервоара (както в случая на класическа смесителна система), модифицираните числа приемат формата, както се получава за класическите системи.
За съжаление, за да се оцени ефективността на планетарния миксер, са необходими както модифицирано време на смесване, така и стойности на мощността. Доколкото ни е известно, времето за смесване не е добре установено за планетарен миксер, който има две въртеливи движения.
