আলোড়ন চুল্লি: ইম্পেলার প্রকার, মিশ্রণ পদ্ধতি এবং তাপ স্থানান্তর নকশা

অ্যাজিটেশন রিঅ্যাক্টর: ইম্পেলার টাইপস, মিক্সিং রেজিমস এবং হিট ট্রান্সফার ডিজাইন

মূল প্রশ্নের উত্তর:একটি আন্দোলন চুল্লী কি?অ্যাজিটেশন রিঅ্যাক্টর হল এমন একটি পাত্র যেখানে একটি যান্ত্রিকভাবে চালিত ইম্পেলার, একটি কেন্দ্রীয় শ্যাফ্টে মাউন্ট করা হয়, পাম্পের প্রবাহ বা প্রতিক্রিয়ার উপর নির্ভর না করে প্রতিক্রিয়ার সময় মিশ্রণ, তাপ স্থানান্তর, গ্যাসের বিচ্ছুরণ বা কঠিন পদার্থের সাসপেনশন অর্জনের জন্য বিষয়বস্তুগুলিকে মিশ্রিত করে। আন্দোলক, শেল নয়, মেশিনের হৃদয়, এবং এর নির্বাচন কর্তব্য অনুসরণ করে: কম শিয়ার মিশ্রনের জন্য একটি পিচড-ব্লেড বা হাইড্রোফয়েল টারবাইন, গ্যাস বিচ্ছুরণের জন্য একটি রুশটন টারবাইন, বা সান্দ্র এবং তাপ-স্থানান্তর শুল্কের জন্য একটি নোঙ্গর এবং হেলিকাল রিবন। মূল ইঞ্জিনিয়ারিং পরামিতিগুলি হল পাওয়ার নম্বর, যা মোটরের আকার সেট করে, রেনল্ডস নম্বর, যা বলে যে প্রবাহটি লেমিনার বা অশান্ত কিনা, এবং টিপ গতি, যা মিশ্রণের তীব্রতা এবং বিষয়বস্তুর অভিজ্ঞতা শিয়ার উভয়ই সেট করে। ইম্পেলারকে ভুল ধরুন এবং প্রতিক্রিয়াটি মেশানোর জন্য ক্ষুধার্ত, স্থানীয়ভাবে অতিরিক্ত গরম হয় বা কখনই এর অনুঘটককে স্থগিত করে না।

1. ইম্পেলারের ধরন এবং প্রত্যেকটি কী করে

ইম্পেলার পছন্দ সিদ্ধান্ত নেয় চুল্লি মিশ্রিত, উত্তপ্ত, বিচ্ছুরিত বা স্থগিত করে:

• অক্ষীয়-প্রবাহ টারবাইন এবং হাইড্রোফয়েল:পিচড-ব্লেড টারবাইন এবং আধুনিক হাইড্রোফয়েল ইম্পেলারগুলি বেশিরভাগ শ্যাফ্ট অক্ষ বরাবর তরলকে ঠেলে দেয়, প্রতি ইউনিট প্রবাহে কম শিয়ার এবং কম শক্তি সহ একটি শক্তিশালী বাল্ক সঞ্চালন তৈরি করে, যা তাদের মিশ্রন, একজাতকরণ এবং সলিড সাসপেনশনের জন্য ডিফল্ট করে তোলে যেখানে লক্ষ্য পুরো ব্যাচটি সরানো। তাদের পাওয়ার সংখ্যা কম, প্রায় 0.3-1.5, তাই তারা বড় আয়তনের জন্য শক্তি সাশ্রয়ী, এবং তারা একটি টপ-টু-বটম লুপ তৈরি করে যা কঠিন পদার্থকে মেঝে থেকে দূরে রাখে। বেশিরভাগ তরল-তরল মিশ্রণের জন্য এবং সাসপেনশনে একটি অনুঘটক রাখার জন্য, এক বা দুটি স্তরে একটি অক্ষীয়-প্রবাহ হাইড্রোফয়েল প্রথম পছন্দ, কারণ এটি সর্বনিম্ন শক্তির জন্য সর্বাধিক তরল স্থানান্তর করে এবং উচ্চ শিয়ার এড়িয়ে যায় যা শিয়ার-সংবেদনশীল পণ্যগুলিকে ক্ষতি করতে পারে বা বাতাস প্রবেশ করে।
• গ্যাস এবং তীব্র মিশ্রণের জন্য রুশটন এবং রেডিয়াল টারবাইন:রুশটন টারবাইন হল একটি ফ্ল্যাট-ব্লেড ডিস্ক রোটর যা তরলকে রেডিয়ালি ছুঁড়ে দেয়, দুটি জোরালো অনুভূমিক লুপ তৈরি করে এবং গুরুত্বপূর্ণভাবে, একটি চমৎকার গ্যাস-বিচ্ছুরণ ক্ষমতা যখন নিচ থেকে স্পার করা হয়, এই কারণেই এটি হাইড্রোজেনেশন এবং গাঁজনে আধিপত্য বিস্তার করে যেখানে গ্যাসকে ছোট বুদবুদগুলিতে কাটাতে হবে। এর পাওয়ার সংখ্যা বেশি, প্রায় 4-6, তাই এটি একই প্রবাহের জন্য আরও শক্তি আঁকে এবং এটি আরও শিয়ার তৈরি করে, যা গ্যাস-তরল ভর স্থানান্তরের জন্য উপযুক্ত কিন্তু ভঙ্গুর কোষ বা ফোঁটাগুলির ক্ষতি করতে পারে। একটি হাইড্রোজেনেশন রিঅ্যাক্টরে রুশটন, বা একটি আধুনিক বাঁকা-ব্লেড রেডিয়াল ইম্পেলার, গ্যাস-তরল ইন্টারফেসিয়াল এলাকাকে সর্বাধিক করার জন্য একটি স্পার্জারের সাথে যুক্ত করা হয়, কারণ প্রতিক্রিয়ার হার প্রায়শই গ্যাস কতটা ভালভাবে ছড়িয়ে পড়ে তা দ্বারা সেট করা হয়, একা রসায়ন দ্বারা নয়।
• সান্দ্র ডিউটির জন্য অ্যাঙ্কর এবং হেলিকাল রিবন:সান্দ্রতা কয়েক হাজার সেন্টিপয়েসের উপরে উঠলে, অশান্ত প্ররোচনাকারীরা কর্তৃত্ব হারায় কারণ তরল আর ব্লেডের উপর দিয়ে অবাধে প্রবাহিত হয় না, এবং প্রবাহটি লেমিনার হয়ে যায়, রেনল্ডস সংখ্যা 10 এর নিচে। এখানে একটি অ্যাঙ্কর অ্যাজিটেটর, একটি প্রশস্ত ক্লোজ-ক্লিয়ারেন্স ইমপেলার যা প্রাচীরকে স্ক্র্যাপ করে, বা প্রাচীরের নিচের দিকে স্ক্র্যাপ করে। কেন্দ্র, পুরো ভর সরানোর জন্য এবং সমালোচনামূলকভাবে, উত্তপ্ত বা শীতল দেয়ালে তরল পুনর্নবীকরণ করতে ব্যবহৃত হয়। হেলিকাল রিবন হল পলিমার, পেস্ট এবং উচ্চ-সলিড স্লারির জন্য আদর্শ কারণ তাপ স্থানান্তর, বাল্ক গতি নয়, সীমিত পদক্ষেপ, এবং শুধুমাত্র একটি প্রাচীর-স্ক্র্যাপিং ইম্পেলার একটি উচ্চ প্রাচীর-পার্শ্ব সহগকে বজায় রাখে। এই ইম্পেলারগুলি ধীরে ধীরে চলে কিন্তু উচ্চ টর্ক আঁকে, তাই ড্রাইভটি গতির চেয়ে টর্কের জন্য প্রস্তুত।

2. মিক্সিং রেজিম, স্কেল-আপ এবং হিট ট্রান্সফার

চুল্লিটি শাসন এবং তাপের চারপাশে ডিজাইন করা হয়েছে, একা ইম্পেলার নয়:

• লেমিনার, ট্রানজিশনাল এবং টার্বুলেন্ট ফ্লো:রেনল্ডস সংখ্যা, সান্দ্র শক্তির জড়ত্বের অনুপাত, শাসনকে বলে: প্রায় 10 এর নীচে প্রবাহটি লেমিনার এবং সান্দ্র শক্তির আধিপত্য, 10 থেকে 10,000 ট্রানজিশনাল এবং 10,000 এর উপরে প্রবাহটি অশান্ত এবং জড়তা প্রাধান্য পায়। শাসন ​​ইম্পেলার এবং স্কেল-আপ নিয়ম উভয়ই নির্ধারণ করে: অশান্ত মিশ্রণে, স্কেল-আপ প্রায়শই ধ্রুবক টিপ গতিতে বা ভলিউম প্রতি ধ্রুব শক্তিতে ধরে রাখা হয়, যখন ল্যামিনার সান্দ্র ডিউটিতে এটি ধ্রুবক প্রাচীর শিয়ার বা ধ্রুবক টর্ক প্রতি ভলিউম ধরে রাখা হয়। মিশ্রণের সময় অশান্ত প্রবাহে মিনিট থেকে লেমিনার প্রবাহে অনেক বেশি হয়, তাই একটি চুল্লি যা ল্যাবে 2 মিনিটে মিশ্রিত হয় যদি শাসনটি ভুল বোঝা যায় তবে স্কেলে 20 মিনিট সময় লাগতে পারে। রেনল্ডস নম্বরটি তাই যেকোন অ্যাজিটেশন ডিজাইনে গণনা করা প্রথম সংখ্যা, কারণ এটি প্রতিটি অন্য পছন্দ সেট করে।
• জ্যাকেট এবং কয়েলের মাধ্যমে তাপ স্থানান্তর:বেশিরভাগ উত্তেজিত চুল্লি একটি জ্যাকেট বা অর্ধ-পাইপ কয়েলের মাধ্যমে তাপ যোগ করে বা অপসারণ করে, এবং আন্দোলনকারীর কাজের মধ্যে রয়েছে দেয়ালে তরল পুনর্নবীকরণ করা যাতে তাপ-স্থানান্তর সহগ উচ্চ থাকে, সান্দ্রতা এবং গতির উপর নির্ভর করে সাধারণত 200-1500 ওয়াট প্রতি বর্গমিটার কেলভিন। সান্দ্র পরিচর্যায় প্রাচীর ফিল্ম প্রতিরোধের উপর আধিপত্য বিস্তার করে, যে কারণে একটি নোঙ্গর বা হেলিকাল ফিতা ব্যবহার করা হয়, এটি প্রাচীরকে ঝাড়ু দেয়। অশান্ত কম-সান্দ্রতা পরিষেবাতে একটি সাধারণ টারবাইন সহগ ধরে রাখার জন্য যথেষ্ট। জ্যাকেটটি 0.1-10 MPa হিটিং বা কুলিং মাধ্যম পরিচালনা করে এবং খুব এক্সোথার্মিক প্রতিক্রিয়ার জন্য একটি বাহ্যিক লুপ বা অভ্যন্তরীণ কয়েল এটিকে পরিপূরক করে। একটি সাধারণ স্কেল-আপ ব্যর্থতা হল ল্যাব স্কেলে তাপ স্থানান্তর ডিজাইন করা, যেখানে পৃষ্ঠ-থেকে-ভলিউম অনুপাত বেশি, এবং পূর্ণ-স্কেল চুল্লি খুঁজে বের করা তাপকে অপসারণ করতে পারে না, কারণ অপসারণ ক্ষেত্রফলের সাথে স্কেল এবং ভলিউম সহ প্রজন্মের স্কেল।
• সলিড সাসপেনশন, গ্যাস বিচ্ছুরণ এবং শিয়ার সীমা:দুটি দায়িত্ব অনেক আন্দোলনের চুল্লি সংজ্ঞায়িত করে। সলিড সাসপেনশন, অনুঘটক বা ফিলারকে মেঝে থেকে দূরে রেখে, পর্যাপ্ত শক্তি প্রয়োজন, সাধারণত 10-40 W/m3, এবং একটি অক্ষীয় প্রবাহ প্যাটার্ন; ইম্পেলারটি আকারের হয় তাই কণা নিষ্পত্তির বেগ প্রাচীরের কাছে ঊর্ধ্বমুখী প্রবাহ দ্বারা কাটিয়ে ওঠে। গ্যাস বিচ্ছুরণের জন্য একটি রেডিয়াল ইম্পেলার এবং একটি স্প্যার্জার প্রয়োজন, যার টিপের গতি বুদবুদ ভাঙতে যথেষ্ট বেশি কিন্তু গতির কম যা জাহাজ থেকে তরল বের করে বা পৃষ্ঠে বাতাস প্রবেশ করে। শিয়ার হল সীমাবদ্ধতা যা উভয়কেই আবদ্ধ করে: অত্যধিক শিয়ার কোষের ক্ষতি করে, ইমালসন ভেঙ্গে দেয় বা কণা পরে, খুব কম পাতা খারাপ যোগাযোগ। অ্যাজিটেশন রিঅ্যাক্টর তাই ডিউটির সীমিত প্যারামিটার, সাসপেনশন পাওয়ার, গ্যাস ডিসপ্রেশন, হিট-ট্রান্সফার সহগ বা ব্লেন্ড টাইম দ্বারা নির্দিষ্ট করা হয় এবং ইমপেলার, স্পিড এবং মোটরকে শিয়ার সীমা অতিক্রম না করে এটি পূরণ করার জন্য বেছে নেওয়া হয়।

অ্যাজিটেশন রিঅ্যাক্টর ইম্পেলার তুলনা ম্যাট্রিক্স

প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্ন (FAQ)

প্রশ্নঃ রুশটন টারবাইন এবং হাইড্রোফয়েল ইমপেলারের মধ্যে পার্থক্য কী?

একটি: তারা বিপরীত মিশ্রণ চাহিদা পরিবেশন. একটি রুশটন টারবাইন হল একটি ফ্ল্যাট-ব্লেড রেডিয়াল ইম্পেলার যা তরলকে পাশে ফেলে দেয়, জোরালো অনুভূমিক লুপ তৈরি করে এবং চমৎকার গ্যাস বিচ্ছুরণ তৈরি করে, যার উচ্চ শক্তি সংখ্যা প্রায় 4-6, তাই এটি আরও শক্তি টেনে এবং আরও শিয়ার তৈরি করে; এটি হাইড্রোজেনেশন এবং গাঁজন করার জন্য পছন্দ যেখানে গ্যাসকে অবশ্যই সূক্ষ্ম বুদবুদগুলিতে কাটাতে হবে। একটি হাইড্রোফয়েল বা পিচড-ব্লেড ইমপেলার তরলকে অক্ষীয়ভাবে ঠেলে দেয়, কম শিয়ার এবং কম শক্তিতে শক্তিশালী বাল্ক সঞ্চালন দেয়, প্রায় 0.3-1.5, যা এটিকে মিশ্রন এবং কঠিন সাসপেনশনের জন্য ডিফল্ট করে তোলে যেখানে লক্ষ্য পুরো ব্যাচটিকে দক্ষতার সাথে সরানো। সংক্ষেপে, রুশটন বেছে নিন যখন গ্যাসের বিচ্ছুরণ বা তীব্র মিশ্রণ সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ, এবং হাইড্রোফয়েল যখন দক্ষ লো-শিয়ার মিশ্রন বা সাসপেনশন অগ্রাধিকার হয়।

প্রশ্ন: সান্দ্রতা আন্দোলনকারীর পছন্দকে কীভাবে পরিবর্তন করে?

উত্তর: সান্দ্রতা রেনল্ডস নম্বর এবং সেইজন্য ইম্পেলারের মাধ্যমে প্রবাহের ব্যবস্থা সেট করে। কয়েক হাজার সেন্টিপয়েসের নিচে প্রবাহ অশান্ত এবং স্ট্যান্ডার্ড টারবাইন কাজ করে; সান্দ্রতা 10,000 cP এর দিকে এবং তার পরেও বেড়ে যাওয়ার সাথে সাথে প্রবাহটি লেমিনার হয়ে যায়, রেনল্ডস সংখ্যা 10 এর নিচে এবং অক্ষীয় টারবাইনগুলি কর্তৃত্ব হারায় কারণ তরল আর ব্লেডের উপর দিয়ে প্রবাহিত হয় না। এই শাসনের জন্য একটি নোঙ্গর বা, আরও ভাল, একটি হেলিকাল ফিতা ব্যবহার করা হয়, কারণ এটি উত্তপ্ত প্রাচীরকে স্ক্র্যাপ করে এবং পুরো ভরকে সরিয়ে দেয়, তাপ স্থানান্তর বজায় রাখে যা অন্যথায় ধসে পড়বে। হেলিকাল ফিতাটি পলিমার এবং উচ্চ-সলিড স্লারির জন্য প্রমিত কারণ প্রাচীরের তাপ স্থানান্তর, বাল্ক গতি নয়, সীমাবদ্ধ। তাই সান্দ্রতা শুধুমাত্র আকার পরিবর্তন করে না, এটি ইম্পেলার পরিবারকে পরিবর্তন করে, এবং এটিকে ভুলভাবে পাঠ করা খারাপ মিশ্রণ এবং অপর্যাপ্ত গরম উভয়ই ঘটায়।

প্রশ্ন: কেন একটি আন্দোলন চুল্লি স্কেল আপ করার সময় তাপ স্থানান্তর ব্যর্থ হয়?

উত্তর: কারণ তাপ উৎপন্ন স্কেল আয়তনের সাথে সাথে তাপ অপসারণের স্কেল পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফলের সাথে, এবং জাহাজের বৃদ্ধির সাথে অনুপাতটি আরও খারাপ হয়। ল্যাব স্কেলে পৃষ্ঠ থেকে আয়তনের অনুপাত বেশি, তাই একটি জ্যাকেট সহজেই প্রতিক্রিয়া তাপ অপসারণ করে; পুরো স্কেলে একই রসায়ন প্রাচীর এলাকার প্রতি ইউনিটে অনেক বেশি তাপ উৎপন্ন করে, এবং যদি আন্দোলনকারী দেয়ালে তরল পুনর্নবীকরণ করতে না পারে, তাহলে গুণাঙ্ক আরও কমে যায়। ক্লাসিক ব্যর্থতা হল একটি ছোট জাহাজ থেকে তাপ স্থানান্তর ডিজাইন করা এবং উৎপাদন চুল্লি অতিরিক্ত গরম বা পালিয়ে যাওয়া খুঁজে পাওয়া। এর সমাধান হল সান্দ্রতা এবং গতির উপর নির্ভর করে 200-1500 W/m2K হিট-ট্রান্সফার সহগ-এর জন্য অ্যাজিটেটরকে নির্দিষ্ট করা, প্রায়শই সান্দ্র শুল্কের জন্য প্রাচীর-স্ক্র্যাপিং ইম্পেলার ব্যবহার করে বা একটি কয়েল বা বাহ্যিক লুপ যোগ করা এবং টিপ গতির পরিবর্তে প্রাচীর শিয়ার বা শক্তি প্রতি ভলিউমের উপর স্কেল করা।

প্রশ্ন: কিভাবে একটি আন্দোলন চুল্লি কঠিন সাসপেনশন জন্য নির্দিষ্ট করা হয়?

উত্তর: কঠিন পদার্থকে মেঝে থেকে দূরে রাখতে এবং সমানভাবে বিতরণ করার জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি দ্বারা, সাধারণত 10-40 ওয়াট প্রতি ঘনমিটার সাসপেনশন, একটি অক্ষীয়-প্রবাহ ইম্পেলারের সাথে মিলিত হয় যা কণার নিষ্পত্তির বেগকে প্রতিহত করতে প্রাচীরের কাছে ঊর্ধ্বমুখী প্রবাহ তৈরি করে। ইমপেলারের ব্যাস, গতি এবং স্তরের সংখ্যা বেছে নেওয়া হয়েছে যাতে ঠিক-সাসপেন্ড করা অবস্থা, যেখানে কোনও কণা এক মুহূর্তেরও বেশি নীচে স্থির থাকে না, শুধুমাত্র ডিজাইনে নয়, অপারেটিং পরিসর জুড়ে পূরণ হয়। ঘন বা মোটা কঠিন পদার্থের জন্য অফ-বটম ক্লিয়ারেন্স এবং পাম্পিং ডিরেকশন শক্তির মতোই গুরুত্বপূর্ণ। তাই চুল্লিটিকে প্রথমে সাসপেনশনের মাপকাঠিতে মাপ করা হয়, তারপরে মিশ্রণ, তাপ স্থানান্তর এবং যে কোনও গ্যাস বিচ্ছুরণের জন্য পরীক্ষা করা হয়, কারণ একটি অ্যাজিটেটর যা ভালভাবে মিশে যায় কিন্তু অনুঘটককে স্থির হতে দেয় তা ভিন্ন ভিন্নভাবে অনুঘটক প্রতিক্রিয়ার জন্য অকেজো।