Використання шнекових пристроїв
Способи перемішування та вибір апаратури для його проведення визначаються метою перемішування і агрегатним станом матеріалів, які перемішуються. Розрізняють два основні способи перемішування в рідких середовищах — механічний за допомогою лопатних мішалок та шнеків різних конструкцій.
Найбільш важливими характеристиками пристроїв, які перемішують та які можуть бути покладені в основу їх порівняльної оцінки,
є:
> ефективність пристрою, що перемішує;
> інтенсивність його дії.
Ефективність пристрою, що перемішує, характеризується якістю проведення процесу перемішування і може бути виражена по — різному, залежно від мети перемішування. Наприклад, в процесах отримання суспензій ефективність перемішування характеризується ступенем рівномірності розподілу твердої фази в об’ємі апарат) . Інтенсивність перемішування визначається тривалістю досягнення заданого технологічного результату. Тривалість гомогенізації залежить від типу мішалки і частоти її обертання та виражається за емпіричним рівняння
де: Ст — константа, шо залежить від типу мішалки (визначається експериментально), для стандартних мішалок Ст наводиться в довідковій літературі;
п — частота обертання мішалки, с_1.
При детальному вивченні технологічного процесу біоенергетичної установки визначається, що основним елементом практично кожної біогазової установки є шнеки або лопатні мішалки.
Шнек — це пристрій, що закручує субстрат для перемішування у реакторі. Види шнекових мішалок наведено на рисунку 6.4. Зазвичай для перемішування субстрату використовують сосуди без перегородок (рисунок 6.4 а), сосуди з перегородками (рисунок 6.4 б), а також сосуди з дифузором та без перегородок (рисунок 6.4 в).
а — у сосуді без перегородок; 6-у сосуді з перегородками; в — у сосуді з дифузором та без перегородок; 1 — шнек; 2 — вал шнеку; перегородки; 4 — дифузор
Рисунок 6.4 — Види шнекових мішалок та потоків, які утворюються при перемішуванні субстрату [6]
У шнекових пристроях ступінь перемішування субстрату відбувається відповідно до закону обертання твердого тіла, який характеризується кутом закручування. У загальному випадку геометричний кут закручування на зовнішньому діаметрі d,.;[I б агатоз а ходного шнеку визначається виразом
tgv"=T^’ (6-9)
де (ішн — зовнішній діаметр шнеку, м,
S — крок шнеку, м, k — кількість витків.
Важливою геометричною характеристикою шнеку е еквівалентний діаметр канавки, який обчислюється за наступними формулами
[2, 3]:
• для шнека з прямою канавкою
для шнека з трапецієвидною канавкою
■ для стрічкового шнеку
• для шнека з напівкруглою канавкою
де фсер — геометричний кут закручування на середньому діаметрі шнеку, град,
6 — товщина ребра шнеку при вершині, м;
Р — кут, що характеризує форму трапецієвидної канавки, град, d0 — діаметр валу шнека, м.