교반기 반응기란 무엇인가요? 원리, 교반기 설계 및 응용

믹서기 원자로 는 무엇 인가? 원리, 믹서기 설계 및 응용 방법

핵심 질문에 답합니다.믹서 원자로란 무엇이며, 믹서기의 설계는 ASME-코딩 된 압력 용기에 혼합 성능, 열 전달 및 반응 성능에 어떻게 영향을 미칩니다?믹서 원자로는 ASME 제8조에 규정된 믹서 압력 용기로서, 모터로 구동되는 펄러 샤프트가 혼합, 분산, 열 전달 증진을 위한 유체 움직임을 생성합니다.그리고 반응 동화성능은 * 파워 번호 Np * = P / ((ρN3D5) 에 의해 조절됩니다. 0.3 (바다 프로펠러) 에서 5.0-6.0 (러슈튼 터빈) 까지, * 레이놀드 번호 * Re = ρND2/μ (기류 정권 Re > 104),그리고 *티프 속도* v_tip = πND (2-6m/s). API 682 기계 밀폐는 설계 압력 0.1-10 MPa에서 프로세스 유체를 포함하고 용량 단위 당 전력 0.1-5 kW/m3는 5-60 초의 목표 * 혼합 시간 *에 대한 충분한 에너지 입력을 보장합니다..

1핵심 조동기 설계 원칙

믹서 원자로의 혼합 성능은 임플러 기하학, 회전 속도, 용기 기하학 (바플, D/T 비율) 및 유체 특성에 달려 있습니다.세 가지 공학 원칙 이 조화기 설계 와 선택 을 지배 한다:

• 임펠러 수역학 및 전력 번호:*전력 번호 Np* = P/(ρN3D5) 는 각 기하학에 대해 실험적으로 결정된 임플러의 비차원적 저항 계수이다. *러슈턴 터빈* (6 개의 평면 블레이드, D/T = 0.33-0.5) 는 Np = 5을 가지고 있다.0-6.0, 높은 절단력으로 강한 방사선 흐름을 생성합니다. 가스 액체 분산과 혼합되지 않는 액체 발효에 이상적입니다.27-1.64, 고체 서스펜션 및 열 전달을 위해 축적 흐름을 생성합니다. * 해상 프로펠러 * (3 블레이드, 피치 = 지름) 는 Np = 0.2-0.45, 낮은 점착성 혼합에 적합합니다. Re > 104 (완전 격동 상태) 에서 Np는 속도와 상관없이 일정합니다. Re < 10 (라미나리), Np = K/Re (여기 K는 기하학적 상수)즉, 힘은 밀도보다는 점성에 비례합니다..
• 흐름 패턴 및 혼합 시간:임펠러 흐름은 *흐름 번호 Nq* = Q/(ND3) 로 특징이며, Q는 임펠러 배charge율이다. 굽은 블레이드 임펠러의 경우, Nq = 0.43-0.75 (펌프 번호).* 혼합 시간* θ = V/(Nq·ND3·N) = K/N (완전 격동 흐름에서), 혼합 시간은 속도와 역비례) 이며, K는 펄러-배스 기하학 (표준 구성의 경우 일반적으로 4-10) 에 달려 있습니다. * Zwietering 상관 관계 * Njs = S·μ^0.1·(g·(ρs-ρl) /ρl) ^ 0.45·d_p^0.2·D^(-0.85) 는 S가 기하학에 의존하는 상수인 직결 고체 (배기 바닥에 고체가 없다) 의 최소 속도를 예측한다.* 캠프 번호* Ca = G·t (속도 경사 * 시간) 는 수처리 원자로의 플록클레이션 강도를 특징으로합니다..
• 기계적 밀폐 및 샤프트 설계:조동기 샤프트는 용기 상부 또는 하부 머리에 침투하여 공정 액체를 포함하기 위해 *기학적 밀폐가 필요합니다. API 682는 밀폐 계획을 정의합니다.플랜 53 (압압 차단 액체로 0에서 두 배 밀폐).15-0.3 MPa 용기 압력 이상, 유독성 또는 가치있는 액체에 이상적으로) 가공 과정에서 누출을 허용하지 않습니다; 플랜 52 (부퍼 액체로 압력 없는 탕덤 밀폐) 는 중등 위험 서비스에 사용됩니다.플랜 11 (용기에서 빨래와 함께 단일 밀폐) 는 양성 액체에 사용됩니다.. 셰프트의 결정적 속도는 rezonance를 피하기 위해 최소 1.4 * 최고 작동 속도가어야 합니다. 바닥 입구 조동기에는, * 안정적인 베어링* (PTFE 또는 탄소 부시) 이 셰프트 끝을 지지합니다.기울기를 줄이고 더 높은 L/D 비율을 가능하게 합니다., 그러나 프로세스 호환성 물질과 주기적인 교체가 필요합니다.

2믹서 원자로 임펠러의 주요 유형

믹러 원자로 휠러는 지배적인 혼합 목적 (믹싱, 가스 분산, 고체 서스펜션 또는 열 전달) 및 공정 유체 점도 범위에 따라 선택됩니다.3개의 주요 펄러 가족들이 대부분의 애플리케이션을 다루고 있습니다.:

• 라슈톤 터빈 (선형 흐름) 임펠러:6 블레이드 디스크 터빈 (러슈톤) 은 Np = 5.0-6.0을 가지고 있으며 강한 방사선 흐름을 생성합니다. 액체는 샤프트 축을 따라 끌어당기고 블레이드 끝으로 방사선으로 밖으로 가속됩니다.그리고 배 벽을 통해 배동기에 다시 순환이 높은 절단, 높은 에너지 분산 패턴은 가스-액체 질량 전송 (가스 흐름 2-4vm에서 0.2s-1까지 kLa) 및 혼합되지 않는 액체-액체 분산 (방울 크기 50-500 μm) 에 최적입니다.배 배 (90°에서 4개), 너비 = T/12) 회전 방지 및 수직 회전으로 톱니 흐름 변환. 표준 펄러 지름 D = T/3,3~6m/s의 톱 속도의 발전 림퍼 *레인올드 번호* Re > 5*104 낮은 점착성 유체 (< 1, 000 cP).
• 빗나갈 블레이드 (축류) 임펠러:4날개 45° 기울기 주사기 (Np = 1.27-1.64) 는 축적 흐름을 생성하여 유체를 아래로 (또는 역으로 때 위로) 펌프합니다. 이 흐름을 제공하는 패턴:혼합을 위한 효율적인 대량 순환 (동의 전력에서 러슈톤보다 혼합 시간이 50-80% 짧다), 고체 서스펜션 (Njs 30-50% Rushton보다 낮고), 열 전달 증진 (내용 열 전송 계수 20-40% 더 높습니다.가스의 가벼운 분산), 결정화 (통제 된 초포화) 및 고체-액체 반응5* 펄러 지름) 는 높은 배에서 혼합 구역을 확장합니다 (H / D > 1.5), 용기 전체에 균일한 농도를 달성합니다.
• 헬리컬 리본 및 앵커 임펠러 (고위 점도): viskosous fluids (1,000-50,000 cP) for where Re < 100 (transition to laminar regime), close-clearance impellers ‧helical ribbon (Laminar flow에서 Np = 100-200, pitch = diameter, ribbon width = 0) Re < 100 (라미나 리지엄으로 전환하는 경우)1*D) 또는 앵커 (Np = 50-150), D = 0.95*T) 는 배벽 전체를 닦는다. 전력 척도는 P = Kp·μ·N2·D3 (라미나리 체제에서 점성과 선형) 이다. *나가타 상관관계* P = Kp·Re^ ((-1) ·ρ·N3·D5는 라미나리 전력을 예측한다.이 반동기는: 폴리메리레이션 반응에 대한 균일한 온도 분포, 정지 구역이 없습니다 (열에 민감한 제품에는 매우 중요합니다), 벽 열 전달 계수는 200-400 W/m2K (vs.50-100 W/m2K (비공격 용기)전형적인 작동 속도는 10~50 RPM이며 단위 부피당 전력은 0.5-2 kW/m3입니다.

믹서 원자로 임펠러 유형 비교 행렬

자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: 전력 번호 Np 는 무엇 이며, 그것은 어떻게 애기터 크기를 사용 합니까?

A: 전력 번호 Np = P/ ((ρN3D5) 는 특정 펄러 기하학의 비차원적 저항 계수입니다. 각 펄러 유형 (러슈톤 Np = 5-6, 굽은 블레이드 Np = 1.3-1.6, 프로펠러 Np = 0.3-0.45), Np는 실험적으로 결정되고 완전히 격동 상태에서 일정합니다 (Re > 104).안전 요인 (1) 으로 곱하면 됩니다예를 들어, D = 0.5m, N = 3 rps (180 RPM) 의 Rushton 터빈은 물 (ρ = 1,000 kg/m3) 에서 P = 5.5 * 1,000 * 27 * 0.03125 = 4,640 W ≈ 4.6 kW를 끌어냅니다.엔진은 5 크기로.5-6.0 kW (안전 요인 1.2-1.3 *).

질문: 왜 터빈 또는 굽은 블레이드 임플러를 가진 조동 원자로에서 바프러가 필요한가?

A: 바프러 없이, 회전 스펠러는 전체 유체 질량이 고체로 회전하도록 만드는 소용돌이를 만듭니다.수직 회전 없이 믹싱은 전력 입력에도 불구하고 사실상 0입니다.바프 (4에서 90°, 너비 = T/12에 T/10, 높이 = 전체 액체 깊이) 수직 회전으로 촉수 흐름을 변환, 혼합, 고체 서스펜션을 달성하는 도로이드 흐름 패턴을 생성,그리고 열 전달바프러 없이, 힘 번호는 바프러 값의 10-20%로 떨어지고, *레인올드 번호*는 효과적인 혼합을 위해 훨씬 더 높은 임계치를 초과해야합니다.바프러는 항상 낮은 점착성 (Re > 300) 유체에서 터빈 및 굽은 블레이드 임펠러에 필요합니다.: 밀접한 클리어센스 (안커, 나선 리본) 은 점착 유체에서 바프를 필요로하지 않습니다.

Q: 고체-액체 혼합에 대해 그냥 둥근 속도의 Njs를 어떻게 결정합니까?

A: *Zwietering 상관관계* Njs = S·μ^0.1·[g·(ρs-ρl) /ρl]^0.45·dp^0.2·D^(-0.85) 1~2초 이상 용기 바닥에 고체가 정지하지 않는 최소 조동기 회전량을 예측합니다.S는 표준 미끄러진 용기에 대한 기하학 상수 (2.0-4.5) 이며, D/T = 0.33-0.5), μ는 액체 점도, ρs와 ρl는 고체와 액체 밀도, dp는 질량 중량 입자 지름,그리고 D는 릴러 직경입니다.Njs보다 10-20% 이상 작동하면 견고한 고체 서스펜션이 보장됩니다. Njs 이하에서 작동하면 고체 축적, 반응 영역 감소 및 외열 반응에서 잠재적 인 핫스팟 형성이 발생합니다.

질문: 독성 또는 위험한 공정 액체에 대해 어떤 기계적 밀폐 장치가 권장됩니까?

A: API 682 플랜 53 (두중 압력 밀폐) 는 독성, 위험 또는 환경 규제 액체에 권장됩니다. 장벽 액체 (글리세린, 흰 기름과 같은 깨끗한 호환 액체,또는 합성 열 전달 액체) 는 0에서 유지됩니다용기 압력보다.15-0.3 MPa 높고, 밀폐 표면 누출이 공정으로의 장벽 액체 (대기에 나오는 공정 액체) 를 보장한다.장벽 액체는 레벨 모니터링을 가진 밀폐 냄비를 통해 순환됩니다 (하위 레벨 경보 = 외부 밀폐 누출), 압력 송신기 (하압 경보 = 내부 밀폐 누출) 및 펌핑 링 또는 외부 순환 펌프.이 배열은 환경에 대한 공정 유체 배출을 누락합니다.전형적인 밀폐 MTBF (실패 사이의 평균 시간) 2~5년.

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