Поделиться Поделиться

Тепловой расчет смесителя.

Расчет смесителя ЗШ-200.

Для технологического процесса изготовления СГС был выбран смеситель типа ЗШ(СРКШ) – смеситель с Z-образными лопастями и выгружным шнеком. Он предназначен для приготовления вязких, высоковязких, пастообразных и пластических смесей в химической, полимерной, фармацевтической и пищевой промышленности.

Преимуществами смесителей ЗШ являются: простота конструкции и надежность в эксплуатации, возможность смешивания абразивных и взрывоопасных материалов, возможность смешивания материалов без разрушения частиц, широкий диапазон рабочих объемов, и самое главное - облегчение выгрузки готовой смеси реверсивным шнеком.

Исходными данными для расчёта являются: производительность смесителя, время цикла смешивания, средняя плотность смеси. В результате расчёта определим необходимый объем смесителя.

Плотность смеси рассчитываем по формуле:

Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 1

Зная массовые доли наполнителей и связующих, рассчитаем плотность смеси, которая подается в смеситель:

Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 2 ,

Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 3

где в знаменателях - плотности калия азотнокислого, фторопласта-4, каучука, АБС, агидол-2, красителя, этилацетата соответственно.

Мы можем рассчитать объем смеси, занимаемый в камере смесителя по формуле:

Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 4 ,

где Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 5 - производительность за загрузку, Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 6 - плотность смеси в смесителе.

Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 7

Исходя из найденного объема, выбираем смеситель ЗШ-200 с параметрами:

Корпус, торцовые стенки, выгрузочный патрубок имеют рубашки для нагрева или охлаждения приготовляемой массы. Смеситель снабжен необходимыми штуцерами, люками, приборами для измерения давления и температуры. Смесители изготовляются из углеродистых и коррозионностойкой сталей. Среда в смесительной камере для смесителя исполнения ВРК - коррозионная, взрывоопасная, категории и группы IIA-T4 по ГОСТ 12.1.011-78.

Технические характеристики смесителя ЗШ-200:

Рабочий объем смесителей камеры, м3 0,2
Давление рабочее, МПа (кГс/см2), не более
- в смесительной камере избыточное 0,01 (0,1)
- в рубашке 0,6(6)
Температура рабочая, оС, не более  
- в смесительной камере и в рубашке от -20 до +160
- в полости шнека от -20 до +100
Привод лопастей:
-мощность, кВт 5,5
- частота вращения, с-1 (об/мин) 25(1500)
Частота вращения рабочих органов, с–1 (об/мин)  
- быстроходного ротора 0,793 (47,6)
- тихоходного ротора 0,529 (31,7)
- шнека
Масса, кг, не более
Габаритные размеры, мм
- длина
- ширина
- высота

Тепловой расчет смесителя.

Выбранный ранее смеситель ЗШ-200 имеет рубашку для подачи теплоносителя. Рассчитаем время нагрева смеси в смесителе, зная единовременную загрузку, площадь теплообмена и температурный режим.

Для данного смесителя характерен не установившийся режим теплообмена.

Определим температурный режим смесителя:

Схема процесса:

Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 8

В смесителе (смесь нагревается): Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 9 , через τ мин Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 10

В рубашке (вода охлаждается): Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 11 , через τ мин Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 12 .

Средняя разность температур для периодического процесса нагрева жидкости в смесителе:

Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 13

Где Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 14

Величина А постоянна для всего процесса охлаждения. Для любого момента времени, когда температура нагреваемой смеси равна Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 15 .

При расчете принимаем: Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 16 .

Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 17

Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 18

Средняя конечная температура греющей жидкости (воды):

Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 19

Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 20

Теплофизические параметры смеси:

Учитывая массовый компонентный состав, можно определить теплопроводность, вязкость, теплоемкость смеси. Перемешиваемую смесь составляет калий хлорнокислый, в преобладающем количестве, а также каучук и АБС.[2][3][4] Остальные компоненты составляют менее 2% и не окажут сильного влияния на параметры смеси.

Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 21

Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 22

Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 23

Уравнение теплового баланса:

Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 24

Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 25

Расход охлаждающей воды:

Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 26

Режим перемешивания определяем по формуле:

Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 27 ,

где Re – критерий Рейнольдса; ρ – плотность смеси кг/м3; n – частота вращения мешалки об/с.

Примем частоту вращения мешалки 1500 об/мин или 25 об/сек.

Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 28

Критерий Прандтля определятся по формуле:

Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 29

Критерий Нуссельта при перемешивание массы определяется формуле:

Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 30

где Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 31 ; для аппаратов с рубашками Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 32 , Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 33 , Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 34

Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 35

Учитывая, что Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 36 , определим коэффициент теплоотдачи для нагреваемой смеси:

Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 37

Коэффициент теплоотдачи для воды Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 38 .

Рассчитаем коэффициент теплопередачи К:

Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 39 ,

где δ – толщина стенки в нашем случае 2,5 мм; λ – коэффициент теплопроводности металла (сталь нержавеющая) - λ= 17,5 Вт/(м∙К); rзагр – тепловая проводимость загрязнений стенок со стороны воды 5800 Вт/(м2∙К), со стороны смеси 5800 Вт/(м2∙К).

Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 40

Время нагревания смеси вычисляется по формуле:

Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 41 , где

Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 42 - поверхность теплообмена смесителя (из каталога). Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 43 .

Тепловой расчет смесителя. - Инвестирование - 44

Таким образом, поверхность теплообмена выбранного аппарата удовлетворяет заданному технологическому режиму.

← Предыдущая страница | Следующая страница →