Omówiono wybrane zagadnienia dotyczące hydrodynamiki przepływu dwufazowego, mocy mieszania oraz wymiany ciepła i masy w układzie ciecz — gaz, mieszanym w zbiorniku z mieszadłem szybkoobrotowym. Zebrano i przeanalizowano dostępne w literaturze przedmiotu równania przydatne do obliczeń projektowych aparatów z mieszadłem, w których wytwarzana jest mieszanina ciecz — gaz.
EN
Selected topics dealing with two-phase hydrodynamics, mixing power, heat and mass transfer in a gas—liquid system encountered in tank equipped with high-speed mixer have been discussed. The equations, available in professional literature and useful in designing of mixers, in which gas-liquid mixture is formed, have been collected and analysed. Key words: gas-liquid system, high—speed mixer, mixing
Przeprowadzono badania mocy mieszania w mieszalniku o średnicy wewnętrznej D = 0,292 m, zaopatrzonym w przegrody i mieszadło turbinowe tarczowe. Mieszano ciecz newtonowską oraz układy niejednorodne: ciecz - gaz, ciecz - ciało stałe lub ciecz - gaz - ciało stałe. Porównano otrzymane charakterystyki mocy i przedyskutowano wpływ rodzaju układu fizycznego na wielkość mocy mieszania.
EN
The studies of power consumption were carried out in an agitated vessel of inner diameter D = 0,292 m, equipped with baffles and Rushton disc turbine. Newtonian liquid and heterogeneous fluid systems: gas - liquid, solid - liquid or gas - solid - liquid were agitated. Power characteristics obtained for a given system were compared and an effect of the type of physical properties
The effects of the impeller eccentricity and pumping mode of an eccentric impeller on the mixing time in a stirred tank have been considered. Mixing time was measured by the thermal method. The effects of the position of the dosage point of the thermal tracer and physical properties of the liquid on the results of the measurements have also been analyzed.
PL
Przedstawiono wyniki badań czasu mieszania w zależności od niecentryczności mieszadła i kierunku pompowania płynu w mieszalniku. Czas mieszania mierzono metodą termiczną. Analizowano również wpływ położenia punktu dozowania trasera i właściwości fizycznych cieczy na wyniki pomiarów.
Przeprowadzono badania udziału φ gazu zatrzymanego w cieczy poddawanej mieszaniu w smukłym mieszalniku o średnicy wewnętrznej D = 0.634 m, wysokości słupa cieczy H - 2D i objętości roboczej V = 400 l. Pomiary wykonano dla czterech konfiguracji dwóch mieszadeł na wspólnym wale: turbinowego tarczowego i turbinowego o łopatkach płaskich. Wyniki badań opracowano matematycznie. W zakresie burzliwego przepływu cieczy, największe zawartości fazy gazowej w cieczy uzyskano dla przypadku, kiedy układ ciecz - gaz mieszany był w zbiorniku zaopatrzonym w dwa mieszadła turbinowe tarczowe.
EN
Hold-up measurements were carried out in a slender vessel of inner diameter D = 0.634 m, equipped with double system of turbine impellers and filled with the liquid up to height H=2D (liquid volume V = 400 l). The studies were carried out for the distilled water - air system, agitated within the turbulent regime of the liquid flow. The results of the measurements were described by eqs. (4) ÷ (11). The greatest hold - up was obtained when the gas - liquid system was agitated by two Rushton disc turbines.
Analizowano wpływ niecentrycznej pozycji wału mieszadła śmigłowego, kierunku cyrkulacji cieczy oraz położenia punktu dozowania trasera do układu na czas mieszania cieczy nieniutonow-skiej pseudoplastycznej, mieszanej w zakresie przejściowego przepływu płynu w zbiorniku bez przegród. Wyniki badań czasu mieszania dla cieczy nieniutonowskiej porównano z analogicznymi rezultatami uzyskanymi dla cieczy niutonowskiej. Siowa kluczowe: mieszalnik bez przegród, mieszadło śmigłowe umieszczone iiiecentrycznie, czas mieszania, płyn pseudoplastyczny.
EN
An effect of the eccentric position of the propeller, location of the tracer dosage point and pumping mode of the propeller on the mixing time was studied within the transitional regime of non-Newtonian shear-thinning fluid flow in the vessel. The results obtained for both non-Newtonian and Newtonian fluids were compared.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Local momentum transfer process in the region of the wall has been analysed in an agitated vessel equipped with an eccentrically located HE 3 impeller of the diameter d = 0.5D. The effect of the impeller eccentricity on the axial and angular profiles of the momentum transfer coefficients has been studied within the turbulent regime of the Newtonian liquid flow in an unbaffled agitated vessel. The local and averaged momentum transfer coefficients have been correlated by means of suitable equations (6) - (14).
PL
Analizowano lokalne wartości współczynników przenoszenia pędu w obszarze przyściennym mieszalnika z niecentrycznie umieszczonym mieszadłem HE 3 o średnicy d = 0,5D. Zbadano wpływ położenia mieszadła na osiowe i kątowe profile współczynników przenoszenia pędu w zakresie burzliwego przepływu cieczy newtonowskiej w mieszalniku bez przegród. Wyniki badań lokalnych i uśrednionych współczynników przenoszenia pędu aproksymowano odpowiednimi równaniami.
W pracy analizowano wpływ skali mieszalnika na wielkość powierzchni międzyfazowej i średnicy d-j2 pęcherzyków gazu w układzie ciecz-gaz. Do obliczeń wykorzystano wyniki doświadczalnych badań mocy mieszania i zawartości gazu w cieczy otrzymanych dla mieszalnika z dwoma mieszadłami turbinowymi tarczowymi. Zakładając stałe wartości Wog lub vvm, porównano wyniki obliczeń dla dwóch mieszalników o objętości cieczy 0,0375 m3 lub 0,4 m3.
EN
The effect of the scale -up of an agitated vessel on the interfacial surface area and the diameter ds2 of the gas bubbles in a gas liquid system was analysed in the paper. The results of the studies on the power consumption and gas hold - up obtained for the agitated vessel equipped with double Rushton turbines were used for the calculations. Assuming the constant values of the Wag or vvm the results of the calculations were compared for the agitated vessels with the working volume of 0.0375 m3 or 0.4 m3. Key words: agitation, gas - liquid system, interfacial surface area, scale - up.
W pracy przedstawiono wyniki badań czasu mieszania w zbiorniku bez przegród, z niecentrycznie zabudowanym mieszadłem śmigłowym lub turbinowym o łopatkach pochylonych. Czas mieszania mierzono metodą termiczną w różnych punktach w płaszczyźnie lustra cieczy. Oszacowano wpływ średnicy i liczby łopatek mieszadła turbinowego, a także liczby mieszadeł śmigłowych na czas mieszania i liczbę przemieszania.
EN
In the paper, the results of the mixing time in the unbaffled vessel equipped with the eccentric located propeller agitator or pitched blade turbine are presented. Mixing time was measured at different points of the plane of a liquid level using thermal method. The effects of the diameter and number of the turbine blades, as well as, the number of the propeller agitators on mixing time and mixing number were estimated.
Przedmiotem tej pracy jest analiza wyników badań transportu masy i ciepła w mieszalnikach zbiornikowych oraz prezentacja trendów badawczych w zakresie tej tematyki.
EN
The paper deals with an analysis of mass and heat transfer in stirred tanks. The trends of the studies within the range of this research subject area are also presented.
W pracy przedstawiono wyniki doświadczalnych badań mocy mieszania w mieszalniku o średnicy wewnętrznej D = 0.6 m, zaopatrzonym w pionowe rurowe przegrody i mieszadło turbinowe o łopatkach pochylonych. Pomiary mocy wykonano metodą tensometryczną dla różnych pozycji przegród w zbiorniku oraz mieszadeł o kącie pochylenia łopatki P = 90°, 60°, 45° lub 30°. Otrzymano charakterystyki mocy Ne = f(Re) w zakresie burzliwego przepływu cieczy w mieszalniku.
EN
In the paper, the results of me experimental studies of power consumption in an agitated vessel of inner diameter D = 0.6 m, equipped with vertical tubular baffles and pitched blade turbine, have been presented. The measurements were performed by means of strain gauge method for different positions of the baffles in the vessel and turbine impeller of pitch p = 90°, 60°, 45° and 30°. Power characteristics were obtained within the regime of the turbulent liquid flow in the vessel.
W pracy przedstawiono wyniki badań lokalnego współczynnika wnikania masy w obszarze przyściennym mieszalnika cieczy. Pomiary przeprowadzono wspomaganą komputerowo metodą elektrochemiczną w mieszalniku o średnicy wewnętrznej D = 0.3 m, zaopatrzonym w przegrody i mieszadło turbinowe tarczowe Rushtona. Mieszano układ ciecz - ciało stałe o stężeniu cząstek cs <0; 2.5 % m.>, w zakresie burzliwego przepływu płynu w aparacie. Wyniki badań opisano równaniami (1-7) oraz (13 - 14).
EN
In the paper, the results of the studies of local mass transfer coefficient at the vicinity ofthe agitated vessel wall have been presented. The measurements were conducted using computer-aided electrochemical method in an agitated vessel of inner diameter D = 0.3 m, equipped with the baffles and Rushton disc turbine. The solid -liquid system was agitated within the range of the particle concentration cs <0; 2.5 % m.> and the turbulent regime of the fluid flow. The results of the experiments were approximated by equations (1-7) and (13 - 14).
W pracy przedstawiono wyniki doświadczalnych badań wnikania ciepła w mieszalniku o średnicy wewnętrznej D = 0.6 m, zaopatrzonym w pionową rurową wężownicę oraz mieszadło wytwarzające osiową cyrkulację cieczy w zbiorniku. Pomiary wykonano dla różnych zestawów trzech wężownic oraz trzech mieszadeł w zakresie burzliwego przepływu cieczy w mieszalniku. Wyniki badań aproksymowano równaniami (2) - (8).
EN
In the paper, the results of the experimental studies of heat transfer process in an agitated vessel of inner diameter D = 0.6 m, equipped with vertical tubular coil and an impeller promoting an axial circulation of liquid in the vessel, have been presented. The measurements were performed for the systems of three coils and three impellers, within the regime of the turbulent liquid flow in the vessel. The results of the experiments were approximated by equations (2) - (8).
W pracy oszacowano wpływ geometrii układu zbiornik- mieszadło - przegrody na wnikanie ciepła w mieszalnikach z zabudowanymi różnymi powierzchniami grzejnymi (płaszczem lub wężownicą). Analizę porównawczą przeprowadzono na podstawie danych literaturowych oraz własnych wyników badań doświadczalnych dla zakresu przepływu burzliwego płynów niutonowskich.
EN
In the paper, an effect of the geometry of vessel - agitator - baffles system on the heat transfer in the agitated vessels with different types of the surface area (jacket or coil) has been evaluated. A comparative analysis was carried out on the basis of literature data and our results of the experimental studies within the range oft he turbulent regime of the newtonian fluid flow.
An effect of gas phase on conditions of the floating particle draw-down into liquid in an agitated vessel was experimentally studied. Measurements were carried out for high-speed impellers (propeller, Rushton turbine, up- or down-pumping pitched blade turbine) and different numbers of baffles in the agitated vessel. Critical agitator speeds necessary for the production of aerated suspension of floating particles were found.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The purpose of the experimental studies was to determine an effect of particles wettability on the conditions of producing a suspension of floating solids in a baffled agitated vessel equipped with various types of a high-speed impeller. Measurements were carried out for a propeller, Rushton turbine and up- or down-pumping pitched blade turbines of various lengths of four baffles in the agitated vessels. Critical agitator speeds, needed for the production of the suspension of the floating particles, have been found.
PL
Badano doświadczalnie warunki wytwarzania zawiesiny lekkiej w zbiorniku z mieszadłem w zależności od zwilżalności cząstek ciała stałego. Stosowano mieszadła szybkoobrotowe: śmigłowe, turbinowe tarczowe i turbinowe z łopatkami pochylonymi w mieszalniku wyposażonym w przegrody różnej długości. Określono krytyczne częstości obrotów mieszadła dla każdej konfiguracji mieszadło-przegrody, niezbędne do wytworzenia zawiesiny.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The results of the CFD simulations presenting both distributions of the fluid velocity and the concentration of floating particles in a liquid agitated by means of an up-pumping pitched blade turbine in a baffled vessel have been presented in the paper. Within the range of the performed numerical computations, the results obtained depend on the models used (turbulence and multiphase), as well as on the assumed density of the numerical grid. Distributions of the concentrations of floating particles in the liquid agitated, obtained from the numerical simulations and measured using indirect optical method, have been compared.
PL
Przedstawiono wyniki symulacji metodą CFD rozkładu prędkości płynu i stężenia lekkich cząstek ciała stałego rozpraszanych w cieczy mieszanej mieszadłem turbinowym z łopatkami pochylonymi w zbiorniku z przegrodami. Mieszadło pompowało płyn w kierunku powierzchni swobodnej. W zakresie przeprowadzonych obliczeń numerycznych uzyskane wyniki zależą od przyjętych modeli . wielofazowego i burzliwości . a także od gęstości siatki numerycznej. Uzyskane numerycznie rozkłady stężenia lekkich cząstek porównano z rozkładami otrzymanymi doświadczalnie pośrednią metodą optyczną.
W pracy przedstawiono wyniki eksperymentalnej analizy procesów przenoszenia pędu w obszarze przyściennym mieszalnika bez przegród z niecentrycznie umieszczonym mieszadłem o średnicy d - 0,33D. Zidentyfikowano i porównano rozkłady szybkości ścinania i współczynnika oporu dla różnych mieszadeł szybkoobrotowych.
EN
The results of an experimental analysis of transport phenomena at vicinity of a wall of the unbaffled stirring tank with the eccentrically located impeller with the diameter d - 0.33D have been presented. The distributions of the shear rate and friction coefficient have been found and compared for different high-speed impellers.
Przeprowadzono doświadczalne badania wpływu oprzegrodowania mieszalnika wyposażonego w mieszadło turbinowe z łopatkami pochylonymi pompujące płyn w górę lub dół na warunki wytwarzania zawiesiny lekkiej. Określono wpływ konfiguracji i rozmieszczenia przegród na krytyczne częstości obrotów mieszadła dla układów ciecz - cząstki ciała stałego o różnej zwilżalności. Badania przeprowadzono w celu wyjaśnienia wpływu oprzegrodowania na warunki wytwarzania zawiesiny lekkiej w mieszalniku wyposażonym w mieszadło turbinowe z łopatkami pochylonymi.
EN
The results of the baffling effect on solids draw down in a stirring vessel equipped with the up- or down-pumping pitched blade turbine are presented in the paper. An influence of the configuration and arrangement of baffles on the minimum agitator speed were studied experimentally for physical systems of different particles wettability. The studies were undertaken to throw more light on the baffling effect on solids draw down in a stirring vessel equipped with the pitched blade turbine.