книги из ГПНТБ / Холланд Ф. Химические реакторы и смесители для жидкофазных процессов
.pdfАналогично из уравнения (Х,38) запишем критерий Рейнольдса для систем, перемешиваемых турбинной мешалкой, в виде урав нения
|
pNDl |
|
|
В е = К т(ви/й)""1 |
(Х.58) |
||
или уравнения |
pND*H |
|
|
Re = |
(Х.59) |
||
KMNn~i ‘ K b,Nn~2 |
В записанных выше уравнениях константы, характеризующие течение жидкости в трубах и в системах с перемешиванием тур бинными мешалками, связаны уравнением:
К и=(Ст. м )"-^т |
(Х,60) |
Пример. Рассмотрим жидкость, обладающую моющим действием, пере мешиваемую турбинной мешалкой с шестью прямыми ровными лопатками
диаметром 0,15 м в сосуде стандартной |
конструкции |
диаметром |
0,38 м |
(см. рис. 1-17). |
что частота |
вращенпя |
выше |
Экспериментальные данные показали, |
960мин-1 оказывает вредное воздействие на консистентность жидкости. На основе данных, полученных на пилотной установке, определим
максимально допустимую пропускпую способность промышленной установки,
состоящей из труб диаметром 0,05 м. |
0,4 опре |
|
|
Для системы с турбинной мешалкой из рис. Х-5 при D KjD = |
|
делим Ст. м = 12,2. |
960/60 = |
|
= |
Максимально допустимая частота вращения мешалки N max = |
|
16 с"1. |
|
|
|
Следовательно, используя уравнение (Х,47), получим максимально |
|
допустимую величину характеристики потока: |
|
|
|
8 u /d = 12,2 -16 = 195c-i |
|
_ |
Откуда для труб диаметром 0,05 м получим среднюю линейную скорость |
и = 0,05-195/8 = 1,28 м/с, что соответствует загрузке 44 г.
-Л И Т Е Р А Т У Р А
1. |
N o r w o o d |
К. |
W. , |
|
M e t z n e r |
|
А. В., |
А. I. Ch. Е. Journal, |
6, 432 |
|||||||
2. |
(1960). |
|
У. Л ., |
Неньютоновскне |
жидкости. |
Гидромеханика, |
||||||||||
У и л к и н с о н |
||||||||||||||||
3. |
перемешивание, теплообмен. М., «Мир», 1964. |
|
|
|
|
|||||||||||
Реология. Теория и приложения. Под ред. Ф. Эйрпха. Издатннлпт, 1962. |
||||||||||||||||
4. |
M e t z n e r |
А. |
В., |
O t t o |
R. Е ., |
А. I. Ch. Е ., |
Journal, 3, |
3 (1957). |
||||||||
5. |
R u s h t o n |
J. |
Н ., |
|
С Ъ-s t i с h |
Е. W.,-. |
E v e r e t t |
H. J., |
Chem. |
|||||||
6. |
Eng. Progr., |
46, |
395 (1950). |
|
o u n g |
M. B., |
Trans. Inst, of |
Chem. |
||||||||
C a l d e r b a n k |
P. |
H. , |
M o o - Y |
|||||||||||||
7. |
Eng., 37, 26 (1959). |
|
|
|
|
|
Journal, |
7, |
3 (1961). |
|
|
|||||
M e t z n e r |
А. |
В. e. a. A. I. Ch. E. |
|
Chem. |
||||||||||||
8. |
C a l d e r b a n k |
P. |
H. , M o o - Y o u n g |
M. B ., |
Trans. Inst, of |
|||||||||||
9. |
Eng., 39, 22 (1961). |
|
|
|
J. |
С., A. I. Ch. E. Journal, 8, 617 (1962). |
||||||||||
G о d 1 e s k i |
E. S „ S m i t h |
|||||||||||||||
10. |
L e e R. E ., |
F i n c h |
C. R., W о о 1 e d g e |
J. |
D ., |
Ind. Eng. Chem., |
||||||||||
11. |
49, 1849 (1957). |
|
|
|
|
S. H ., |
Journal, Appl. Phys., 25, |
72 (1954). |
||||||||
К r i e g e г |
I. M., M a г о n |
|||||||||||||||
12. |
P o t t s W. E. |
e. a., |
Chem. Eng., |
72, |
№ |
6 (1965). |
^ |
|
|
|||||||
13. |
H о о 11 a n d F. A., |
|
Chem. Eng., |
71, |
№ |
17 (1964). |
|
|
|
|||||||
14. |
R a b i n o w i t s c h |
|
B. Z., |
Phys. Chem., |
145A, |
1 (1929). |
|
|
201
ПРИЛОЖЕНИЯ
НОМОГРАММЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕССОВ В АППАРАТАХ С МЕШАЛКАМИ
Для нахождения Re (рнс. ГГ-1) выполняют следующие операции.
1.Соединяют прямой линией тошен, выбранные па шкалах А н В в соот ветствии со значениями скорости вращеппя мешалки и плотности жидкости р.
2.Соединяют прямой линией точки на шкалах С п D, соответствующие
значениям диаметра мешалки Z?M п вязкости жидкости ц.
В ,
•-10 3
N
I
ч
■ 10'
-10
: ,„1 ь-W
Рис. П-1. Номограмма для определения значения Критеpirn Рейнольдса Re.
\
3. Соединяют прямой линией точки М г и М 2 пересечения первой прям
• с вертикалью Р г и второй прямой с вертикалью Р 2- Точка пересечения пря
мой |
М гМ„ со шкалой Е дает соответствующее значение Re. |
||
.р = |
В примере, |
показанном на рис. П-1, для D M= 0,762 |
м, N = 1,67 с-1, |
992 кг/мэ и |
р 0,01 Н -с/м 2 найдено значение Re = |
9600. |
Для нахождения мощности Р (рис. П-2) выполняют следующие операции.
1.Соединяют прямой линией точки, выбранные на шкалах А и В в соо
ветствии со значениями критерия мощности |
и плотности жидкости р. |
:202
2. |
Соединяют прямой линией точки на шкалах С и D, соответствующие |
||||
значениям диаметра D Mй скорости вращения мешалки N. |
первой |
||||
3. |
Соединяют прямой |
линией точки М 1 |
и |
М 2 пересечения |
|
прямой с вертикалью Р 1 |
и второй прямой |
с |
вертикалью Р 2. |
Точка |
Рис. П-2. Номограмма для определения мощности Р, потребляемой мешалкой.
пересечения прямой М ХМ 2 со |
шкалой |
Р дает |
соответствующее значение |
|
мощности Р. |
|
|
Ф = 7,0; |
р = 1056 кг/м3; |
В примере, показанном на рис. П-2, для |
||||
ТЭМ= 0,J05 м н N — 5,0 с-1 |
найдено |
значение |
Р — 2,43 |
кВт. |
203
г0,085 -0,08
- ~ |
В , |
- |
-0,07 |
—юг |
I |
|
— |
I |
|
f ■ |
р /о -5
-0,06
Z
, вт /(м -к)
г
-0,05 |
|
-10' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
-1 0 “ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,40 |
|
|
м |
|
- |
\ |
|
|
г / |
— |
|
|
|
|
— |
|
h |
||
- |
|
|
/ ,п0 |
* 4 , |
|
V ' |
- |
|
|
/ —IU |
Г \ |
|
V |
-0,30 |
|
/ |
-Ю 3 |
^ ''Ч |
& |
|
■ |
|
/ |
X |
йи. 1 |
|
|
|
|
|
ч |
Г |
|
0 . |
; |
|
/ |
со |
|
||
|
V» |
|
|
|
||
; |
/ |
|
Ч -ю '1 |
- |
|
|
- |
о , г / |
|
|
-10г |
|
|
|
|
|
|
|
||
- |
/ |
|
|
|
|
|
* |
|
|
|
- |
|
|
-
- |
-Ю'г |
- |
|
|
|
-0,70 |
|
- |
|
-10 |
|
|
|
-0,60 |
|
- |
|
— |
|
-Ю'3 |
-0,50 |
||
—0,10 |
|||
|
|
||
-0,03 |
|
I |
Рис, П-3. Номограмма для определения значения критерия Прандтля Рг..
Рис. П-4. Номограмма для определения коэффициента теплоотдачи а.
Рис. П-5. Номограмма для определения теплопередающей поверхности аппаратов; 1 —7 — точки, соответствующие следующим конструкциям днища аппарата:
1 — стандартному выпуклому с фланцем; 2 — слабо выпуклому с фланцем; 3 — полусферическому; 4 — эллип тическому; 5 — плоскому; 6 — коническому (конусность 60°); 7 — коническому (конусность 90°).
Для нахождения Рг (рнс. 11-3) выполняют следующие операции.
1.Проводят прямую линию через точки, выбранные на шкалах А и В
псоответствии со значениями коэффициента теплопроводности А н вязкости
ЖИ ДКО СТИ |1.
2.Точку М пересечения проведенной прямой с вертикалью С п точку на шкале D , соответствующую значению теплоемкости жидкости ср, соеди няют прямой линией. Точка пересечения этой прямой со шкалой Е дает
соответствующее значение Рг.
В |
примере., показанном па рис. |
П-3, для А. = 0,173 |
В.т/(м-К), р = |
|
= 1,0 |
Н - с/м2 н ср — 1,26 кДж/(кг • К) |
найдена величина |
Рг = |
330О-. |
Для нахождения коэффициента теплоотдачи а (рнс. |
П-4) |
выполняют |
следующие операции.
1. Через точки, выбранные па шкалах А и В в соответствии со значе ниями диаметра мешалки D M и критерия Нуссельта Nu, проводят прямую до пересечения с вертикалью С в точке М.
2. Через точку М и точку иа шкале D, выбранную в соответствии со значением теплопроводности жидкости А, проводят прямую линию. Точка пересечения этой прямой со шкалой Е дает величину коэффициента тепло
отдачи |
а. |
рнс. П-4, для D M= 0,229 |
м, |
Nu == 600 |
В |
примере, показанном иа |
|||
и А = |
0,173 Вт/(м- К) найдена |
величина а = 456 Вт/(м2 • К). |
цилиндри |
|
Для определения теплопередающей поверхности Уц (рнс. |
П-5) |
ческой части сосуда, заполненного жидкостью, соединяют прямой точки, выбранные иа шкалах А , и С в соответствии со значениями диаметра аппа рата D и высоты слоя жидкости Нуц- Точка пересечения этой прямой со шка лой В дает величину теплоперсдающей поверхности цилиндрической части аппарата Уц.
Для определения теплопередающей поверхности Уд выпуклого днища аппарата проводят прямую через точку, выбранную на шкале А , в соответ ствии с диаметром аппарата, и через одну из точек 1—4, 6, 7 номограммы,
соответствующую типу днища. Пересечение этой прямой со шкалой В дает
величину поверхности Уд. |
Г1-5, для аппарата с коническим дипщем |
||
В примере, показанном на рис. |
|||
(конусность 90°) диаметром D = 3,05 |
м |
высотой 3,0 м найдены значения |
|
Уц п Уд, равные соответственно 28,8 |
и |
9,6 |
м2. Полная поверхность теплопе |
редачи У = Уц + Уд = 38,4 м2.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА *
А л ь д е р е Л. Жидкостная экстракция. М., Издатинлпт, 1962. 25S с. Аппараты с перемешивающими устройствами вертикальные. Каталог-спра
вочник. |
М., |
изд-во стандартов, |
1972. |
63 с. |
|
|
|||
А с т а р |
и т а |
Дж. Массопередача с |
химической реакцией. М., «Химия», |
||||||
1971. |
223 |
с. |
С и к о р а |
К. Процессы теплообмена в аппаратах хими |
|||||
Б а л а й к а |
Б ., |
||||||||
ческой |
промышленности. М., Машгпз, 1962. 351 с. |
|
|||||||
Б р а н н е е |
|
Я. М. Подобие и моделирование в химической и нефтехпмп- -J |
|||||||
ческой |
технологии. Л., Гостоптехпздат, 1961. 220 |
с. |
|
||||||
Б р о у н ш т е л н |
Б. И. , |
Ж е л е з н я к |
А. С. |
Физико-химические |
|||||
основы |
жидкостной экстракции. М.—Л ., «Химия», |
1966. 316 с. |
Но |
||||||
В а с и л ь ц о в Э. А ., К о р о в к и н а Г. П. , Л о б а н о в А. А. |
|||||||||
вые методы перемешивания. М., |
ЦИНТИНефтехиммаш, 1973. |
55 с. |
|||||||
Г у х м а н |
А. А. |
Применение теории подобия к исследованию процессов |
|||||||
тепло- и массообмена. М., |
«Высшая школа», 1967. |
303 с. |
|
* В список дополнительной литературы включены изданные на русском языке, преимущественно в последние годы, монографии по отдельным во просам, рассматриваемым в книге Ф. Холланда п Ф. Чапмаиа.
207
Д а и к в е р т с |
II. В. Газожидкостные реакции. М., «Химия», 1973. 296 с. |
||||||
Д о л и н и н |
Н. П. Нагревательные элементы реакционных аппаратов (в хи |
||||||
мических |
производствах). |
М., «Машиностроение», 1967. |
148 с. |
||||
Ж о р о в 10. М. |
Расчеты и исследования химических процессов нефте |
||||||
переработки. М., «Химия», 1973. 213 с. |
Теплоотдача в |
ламинарном |
|||||
Ж у к а у с к а с |
А. А ., |
Ж ю ч ж д а |
И. И. |
||||
потоке жидкости. Вильнюс, «Минтис», 1969. 261 с. |
|
||||||
Ж у к а у с к а с |
А. А., |
Ш л а н ч я у с к а с |
А. А. Теплоотдача в турбу |
||||
лентном потоке жидкости. |
Вильнюс, |
«Минтис», 1973. 327 |
с. |
Ка ф а р о в В. В. Процессы перемешивания в жидких средах. М—Л., Госхимпздат, 1949. 88 с.
К а ф а р о в В. В. Основы массопередачн. Системы газ — жидкость,
■пар — жидкость, жидкость — жидкость. Изд. 2-е, М., «Высшая школа», 1972. 494 с.
Л е в е н ш п и л ь |
О. |
Инженерное |
оформление |
химических |
процессов. |
||||
М., «Химия», 1969. |
620 с. |
JO. А. |
Теория |
тепло- и массопереноса. |
|||||
Л ы к о в |
А. В., |
М и х а и л о в |
|||||||
М—Л ., Госэнергонздат, 1963. |
535 с. |
экстракции. .Киев, |
«Техника», |
||||||
М а з у р е и к о |
Е. |
А. |
Справочник |
по |
|||||
1972, |
447 с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ма к а р о в Ю. II. Аппараты для смешения сыпучих материалов. М., «Машиностроение», 1973. 116 с.
Ро м а н е н к о П. Н. Тепло-массообмен и трение при градиентном тече нии жидкостей. Изд. 2-е. М., «Энергия», 1971. 568 с.
Теория и практика перемешивания в жидких средах. Труды первой всесоюз ной конференции по теории и практике перемешивания в жидких средах. М., изд. НПИТЭхим, 1971. 161 с.
Теория и практика перемешивания в жидких средах. Тезисы докладов Вто
рой Всесоюзной |
конференции |
по теории и практике перемешивания |
|||||||
в жидких средах. М., НИИТЭхим, 1973. 318 с. |
Сборник |
трудов. |
М., |
||||||
Тепло- и массообмен в неньютоновских |
жидкостях. |
||||||||
«Энергия», |
1968, |
287 с. |
|
|
|
1966. |
724 с. |
||
Т р е й б а л |
Р. Е. |
Жидкостная экстракция. М., «Химия», |
|||||||
У и л к и н с о н |
У. |
Л. Неньютоновскпе жидкости. Гидромеханика, пере |
|||||||
мешивание, теплообмен. М., «Мир», .1964. 216 |
с. |
|
|
про |
|||||
Ш т е р б а ч е к |
3. , |
Т а у с к И. |
Перемешивание |
в химической |
|||||
мышленности. Л., Госхнмиздат, 1963. 416 с. |
|
слой |
неныо- |
||||||
Ш у л ь ы а н |
3. И., |
Б е р к о в с к и й |
Б. М. Пограничный |
||||||
тоновских жидкостей. Минск, «Наука и техника», |
1966. 239 с. |
|
|
Ф. ХОЛЛАНД, Ф. ЧАПМАН '
Химические реакторы и смесители для жидкофазных процессов
Редактор Р. |
Е. |
М п н е в п ч |
С к и т и н а |
|||
Технический |
редактор |
В. М. |
||||
Корректоры Н. А. |
М а к с и н а , |
Л. В. Л а з у т к и н а |
||||
Художник А. Я. |
М и х а й л о в |
|
||||
Сдано в наб. 29/1 |
1974 г. |
Поди, в печ. 16/V 1974 г. |
||||
Формат бумаги 60 X 90‘/ц . Бумага тип. J44 2. Уел. печ. л. 13. Уч.-изд. л. 13,43. |
||||||
Тираж 3700 экз. Зак. 818. |
Изд. № 411. Цена с суперобложкой 88 коп. |
|||||
Издательство «Химия», 107076, Москва, Стромынка, 23. |
||||||
Ленинградская типография |
6 «Союзполиграфпрома» при Государственном комитете |
|||||
Совета Министров, СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. |
||||||
196006, г. Ленинград, |
Московский |
пр., |
91. |