Dimenzióelemzés Planetary Mixerhez: Keverési idő és Reynolds-számok
Oct 19, 2023
Absztrakt
A keverési időszám kényelmes paraméter a keverőtartályok keverési teljesítményének jellemzésére. Ez a méretnélküli szám mára jól bevált a függőlegesen és központilag szerelt járókerékkel felszerelt kevert edények esetében a newtoni és a nem{1}}newtoni folyadékokhoz. Tudomásunk szerint a bolygókeverők definíciója több kétértelmű, különösen akkor, ha kettős mozgással rendelkeznek (két merőleges tengely körül) a homogenizálás elérése érdekében. Ebben a tanulmányban a keverési idő és a módosított Reynolds megbízhatóságának, valamint a keverési idő számának dimenziós elemzését javasoljuk egy ilyen bolygókeverő esetében
rendszer. Ez a két szám a keverő maximális csúcssebességén, mint jellemző sebességén alapul. A módosított dimenzió nélküli számok összhangban vannak a hagyományos Reynolds- és keverési számok definíciójával (amikor csak egyetlen forgó mozgás történik a keverőeszköz függőleges tengelye körül az edényben).
Keverési idő kísérletek a
Az erősen viszkózus newtoni folyadékok keverője azt mutatta, hogy a javasolt módosított Reynolds és keverési időszámok egyedi keverési görbét kaptak, függetlenül a választott sebességi aránytól. Ez az egyetértés bizonyítja, hogy a javasolt módosított dimenzió nélküli számok mérnöki célokra jól adaptálhatók, és felhasználhatók bolygókeverők keverési teljesítményének összehasonlítására.
Bevezetés
A 20. század második felében a dimenzióelemzés szisztematikus alkalmazása a keveredési folyamatok vizsgálatára lehetővé tette, hogy ez a terület „művészetből tudományokká” fejlődjön. Napjainkra a klasszikus keverőtechnika (itt a "klasszikus" szó a tartályban függőlegesen és központilag elhelyezett járókerekekre utal) teljes területét megvizsgálták, ennek eredményeként a jelentős méretnélküli csoportok meghatározása jól megalapozott. Így a legtöbb hőátadási, homogenizálási, szuszpendálási, emulgeálási stb. keverési művelethez, az áramlási módtól és a vizsgált keverési rendszertől függően, számos összefüggést javasoltak különböző dimenzió nélküli számokkal (teljesítmény, Reynolds, keverési idő, Weber, Archimedes, Nusselt, Prandtl stb.). Ezek a munkák lehetővé teszik a folyamat mélyebb megértését, és tervezési irányelveket és{6}}nagyítási szabályokat adnak a hagyományos keverési műveletekhez. Sajnos ez még nem igaz az off-központú kettős keverőműves, koaxiális és bolygókeverőkre. Ezek a keverőberendezések azonban nagy lendületet vesznek a feldolgozóiparban, kielégítve a fogyasztók összetett, speciális funkciókkal rendelkező termékek iránti igényét. Teljesítményjellemzőik elemzése csak a közelmúltban jelent meg a nyílt szakirodalomban.
Tanguy és munkatársai végeztek úttörő és intenzívebb munkákat a nem-hagyományos keverőkkel kapcsolatban, de ha csak a bolygókeverőkre koncentrálunk, az irodalom még mindig szűkös (Tanguy és mtsai, 1996, Tanguy és mtsai, 1999; Landin et al., 1999, Del Zhou et al.,0,0gen; al., 2004, Delaplace et al., 2005). Az ezekben a munkákban végzett numerikus és kísérleti megközelítések rávilágítottak a trükkös problémákra és az ezekre adott válaszokra az optimális tervezési és folyamatparaméterek, valamint ennek a nem-hagyományos keverőnek a-nagyobbítása érdekében. Ezek a tanulmányok arra is rávilágítottak, hogy milyen nehézségekbe ütközik a bolygókeverő teljesítményének összehasonlítása a jól bevált keverőkével. Ezért módosítani kell a klasszikus keverőknél létrehozott méretelemzést, és adaptálni kell a nem-hagyományos keverőkhöz. Bolygós keverő esetén a problémás kérdés a jellemző sebesség és hossz meghatározása. Delaplace et al. (2005) a közelmúltban vizsgálták az áramfelvételt bolygókeverők méretelemzésével. Módosított Reynolds- és hatványszámokat javasoltak. Ezek a számok a legnagyobb járókerék csúcssebességet tartalmazzák, mint jellemző sebességet, és a függőleges forgástengelyre merőleges méretet, mint jellemző hosszúságot. Kísérletileg kimutatták egy adott bolygókeverő esetében, amely kettős forradalmi mozgásokat kombinál, hogy az ilyen dimenzió nélküli számok lehetővé teszik a keverőrendszer egyedi teljesítményjellemzőinek elérését, függetlenül a sebességarány változásától. Ezenkívül a javasolt módosított dimenzió nélküli számok összhangban vannak a klasszikus Reynolds és a hatványszám definíciójával. Arra az állapotra van igazolva, amikor a járókerék a tartály függőleges tengelye körül csak egy mozgást kényszerül végrehajtani (mint a klasszikus keverőrendszer esetében), a módosított számok a klasszikus rendszerekre kapott formát veszik fel.
Sajnos a bolygókeverő hatékonyságának értékeléséhez módosítani kell a keverési időt és a teljesítményt is. Legjobb tudomásunk szerint a keverési idő száma nem jól ismert a két forgó mozgású bolygókeverő esetében.
