Mechaniczne mieszanie w procesach technologicznych – eksperymentalna weryfikacja prototypowania kształtu wirnika

• Autorzy: Młynarczykowska Anna

Identyfikatory

DOI

10.29227/IM-2025-01-23

Warianty tytułu

EN

Mechanical Mixing in Technological Processes – Experimental Verification of Rotor Shape Prototyping

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Mieszanie mechaniczne jest powszechnym procesem w systemach technologicznych w wielu gałęziach przemysłu. Jest to kluczowa operacja w wielu systemach inżynieryjnych, obejmująca reakcje chemiczne, dyspersję gazów w cieczach, tworzenie zawiesin i mieszanin oraz zapobieganie agregacji osadów. Ten pozornie prosty proces zależy od właściwości fizycznych i chemicznych mieszanych substancji, geometrii zbiornika i wirnika oraz warunków hydrodynamicznych generowanych podczas pracy mieszadła. Niniejszy artykuł przedstawia przykładowe wyniki badań opracowanej metodyki, która umożliwia prototypowanie mieszadeł, a w szczególności kształtu wirnika. Opiera się ona na obliczeniach numerycznych (CFD – Calculated Fluid Dynamics) i symulacji komputerowej z wykorzystaniem pakietu ANSYS Fluent, analizie rozkładu wektorów prędkości (metoda PIV – Particle Image Velocity) oraz wyznaczeniu wskaźników kryterialnych charakteryzujących przepływ, takich jak wskaźnik mocy (Np), wskaźnik pompowania (Kc) i sprawność mieszania (E).

EN

Mechanical mixing is a common process in technological systems across many industries. It is a key operation in a large number of engineering systems, including chemical reactions, gas dispersion in liquids, the formation of suspensions and mixtures, and the prevention of sediment aggregation. This seemingly simple process depends on the physical and chemical properties of the substances being mixed, the geometry of the tank and impeller, and the hydrodynamic conditions generated during mixer operation. This paper presents examples of research results for the developed methodology, which enables the prototyping of mixers, particularly the impeller shape. It is based on numerical calculations (CFD – Calculated Fluid Dynamics) and computer simulation using the ANSYS Fluent package, analysis of velocity vector distribution (PIV – Particle Image Velocity method), and the determination of criteria numbers characterizing flow, such as the power number (Np ), the pumping number (Kc ), and the mixing efficiency (E).

Słowa kluczowe

PL

mieszanie mechaniczne; projektowanie wirników; CFD; PIV

EN

mechanical mixing; rotor shape prototyping; CFD; PIV

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2025
• Tom: Vol. 1, no. 1
• Strony: 177--182
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Młynarczykowska Anna

• Department of Environmental Engineering, Faculty of Civil Engineering and Resource Management, AGH University of Krakow, Mickiewicza 30, Krakow, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-8072-5113

Bibliografia

• 1. Jaszczur, M., Młynarczykowska, A.. (2021).Mixing impeller for mixing liquids having a wide range of viscosities..Opis zgłoszeniowy wynalazku ; PL431451A1 .Biuletyn Urzędu Patentowego.2021. nr. 8, 13-14
• 2. Jaszczur, M., Młynarczykowska, A., Demurtas, L. (2019). An experimental and numerical analysis of the fluid flow in a mechanically agitated. E3S Web of Conferences 128 (08002), 1–5. XII International Conference on Computational Heat, Mass nad Momentum Transfer (ICCHMT 2019), Rome, Italy, September 3–6, 2019. Doi: 10.1051/e3sconf/201912808002.
• 3. Jaszczur, M., Młynarczykowska, A. ,Ferrari, S., Demurtas, L. (2022). An experimental investigation on the fluid flow mixing process in agitated vessel. EPJ Web of Conferences 269 (01040) 1–6. EFM19 - Experimental Fluid Mechanics 2019 : Františkovy Lázně, Czech Republic, November 19th–22nd 2019. Doi: 10.1051/epjconf/202226901040
• 4. Młynarczykowska., A., Ferrari, S., Demurtas, L., Jaszczur, M.(2022). Impact of baffle geometry on the fluid motion in the stirred vessel. EPJ Web of Conferences 269 (01039) 1–6. EFM19 - Experimental Fluid Mechanics 2019 : Františkovy Lázně, Czech Republic, November 19th–22nd 2019. Doi: 10.1051/epjconf/202226901039
• 5. Jaszczur, M., Młynarczykowska, A., Demurtas, L.(2020). Effect of impeller design on power characteristics and Newtonian fluids mixing efficiency in a mechanically agitated vessel at low Reynolds numbers . Energies 13 (3 ) 640, 1–19. https://doi.org/10.3390/en13030640
• 6. Rushton J. H, Costich E. W, Everett H. J. (1950). Power characteristics of mixing impellers Part II, Chem. Eng. Progress. 46, 467-476.
• 7. S. Malika, E. Lévêquea, L. Bouaifi, L. Gamet, E. Flottes, S. Simoëns, M. El-Hajem. (2016). Shear improved Smagorinsky model for large eddy simulation of flow in a stirred tank with a Rushton disk turbine. Chem. Eng. Res Design. 108, 69-80. https://doi.org/10.1016/j.cherd.2016.02.035

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2026).