Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Аналізу руху твердої частинки, зваженої в турбулентному потоці, присвячена значна кількість робіт. Серед них треба виділити моно­графії. Соу, О. Хинце, Р. И. Нігматуліна, Р. Бусройда, Г. Уоллиса [288, 296].

Приведемо систему рівнянь, що описує перебіг гетерогенного середовища. При цьому прийнято писати рівняння для кожного компоненту змішай. Позначимо об’ємну частку частинок суспензії через а. В цьому випадку рівняння нерозривності для рідкої фази має вигляд

!(i-a)pP+^(i-a)Ppwlp,

де рр — щільність рідини;

Wір — миттєва швидкість рідини (газу); хк — просторова координата (к=1, 2, 3).

Аналогічно для твердих частинок, враховуючи, що гр — вели­чина постійна, матимемо

да да ■ Wx k дт Эхк

де WTjk — миттєва швидкість твердої фази.

Перш ніж записати рівняння руху, визначимо швидкість пото­

Рівняння збереження кількості руху для рідкої фази в і-м на­прямі має вигляд

|:(1 — «)рР W,, + ^-(1 — a) PpWpJ Wp, t = — (1 — «) J —

Для твердої фази отримаємо аналогічне рівняння

^(«P, WXJ) + ^(apxWXJWj =

де xj — координата, паралельна лінії дії прискорення вільного падіння g; р — тиск;

Ri — сила опору частинок, що доводяться на одиницю об’єму рідини і що діє в і-м напрямі;

і, j, k — індекси для координат; т — індекс твердої фази; m — індекс двофазного потоку;

В — коефіцієнт приєднаної маси до прискорюваної рідини (за відсутно­сті конкретних даних можна прийняти В=0,5).

Дослідження показали [289-295, 18], що для мішалок різного типу в апаратах з відбивними перегородками і в гладкостенних апаратах потужність, витрачена на перемішування, не залежить від критерію Фруда при значенні Re<ReKp. Критичним числом Рейно­льдса ReKp буде тоді, коли виникає повітряний прошарок, який до­сягає лопатей мішалки, і вона сприяє аерації рідини.

При перемішуванні гомогенних рідин споживана мішалками потужність залежить від параметрів рідини, швидкості обертання мішалки. На основі теорії подібності і розмірності отримана насту­пна розрахункова формула [296]:

де N — потужність мішалки; сім — діаметр мішалки; и — частота обертання;

К — емпіричний коефіцієнт;

р, р — щільність і динамічний коефіцієнт в’язкості рідини; g — прискорення вільного падіння;

D — діаметр апарату;

Н — висота рідини в апараті;

Іім — відстань мішалки від дна апарату; s — товщина лопаті мішалки;

L — довжина лопаті мішалки;

Ш — ширина лопаті мішалки;

І — ширина відбивної перегородки;

В0 і В — число лопатей мішалки;

R0 і R — число відбивних перегородок;

Ш, U, Є, її, С, S, 1, w, j, b, г — досвідчені коефіцієнти.

Для геометрично подібних апаратів можна нехтувати останні­ми дев’ятьма членами рівняння, тоді

При встановленні в процесі перемішування турбулентного режиму потужність, споживана мішалкою, не залежить від в’язкості перемішуваного середовища, а визначається щільністю останньої. На енергію, що витрачається мішалкою, впливають, крім того, час­тота обертання і діаметр мішалки. Для лопатевих і турбулентних мішалок запропонована розрахункова залежність [286]:

2hT		A’	1,5	‘rn	0,8		0,4	‘C
A,		A,		у 6,				4dM J

N = K-d’-п3-р м г

0,3

де Eu — критерій Ейлера;

В — число лопатей мішалки;

S/dM — відношення кроку мішалки до її діаметру.

Потужність, споживана при перемішуванні скребковими мі­шалками, визначається як сума три складових залежно від зони апарату [297]: у валу мішалки; у внутрішніх стінок апарату; між лопаттю мішалки і стінкою апарату.

Отримано наступне рівняння для критерію потужності

де s — товщина скребка; nc — число скребків мішалки;

8- ширина зазору між лопаттю мішалки і стіною апарату, см; di — діаметр валу мішалки; k — константа;

Rez — критерій Рейнольдса, визначений по формулі

Перший член в рівнянні враховує втрати енергії в зоні між ло­паттю мішалки і стінкою апарату, другою, — витрата енергії у валу мішалки; третій — у внутрішніх стінок апарату.

Спрощена формула запропонована автором [297]:

w

де Nw = —-гг ; n-dM

м

w — швидкість потоку, циркулюючого в апараті.

Комментарии запрещены.