Тысяча полезных мелочей    

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЗМА ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ПУЛЬПЫ В АППАРАТЕ ДЛЯ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЗМА ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ПУЛЬПЫ В АППАРАТЕ ДЛЯ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ

Дьяконова В.Я. 1 Косолапова С.А. 1 Калиновская Т.Г. 1 Дьяконов М.Н. 2
1 ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет»2 ООО «М2М Телематика Сибирь»
Работа посвящена методике расчетов электромеханического привода мешалки, установленной вертикально в аппарате для выщелачивания ёмкостью около 500 м3. Определены геометрические параметры вала и лопастей мешалки. Показана зависимость между скоростью вращения вала мешалки и мощностью. Установлены величины минимальной и рабочей частоты вращения для поддержания твердой фазы пульпы во взвешенном состоянии и пусковой момент двигателя привода мешалки. Статья в формате PDF 349 KB механизммешалкаперемешиваниеплотностьскоростьмощность 1. Лащинский А.А. Основы конструирования и расчет химической аппаратуры / А.А. Лащинский, А.Р. Толчинский. – М.: Машгиз, 1963. – 470 с. 2. Набойченко С.С. Расчеты гидрометаллургических процессов / С.С. Набойченко, А.А. Юнь. – М.: МИСиС, 1995. – 428 с. 3. Павлов К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: учеб. пособие для вузов / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков. – Л.: Химия, 1987. – 576 с.

Перемешивание жидких сред с целью интенсификации физико-химических процессов широко применяется в металлургическом производстве. Так, для проведения непрерывного процесса сорбционного выщелачивания тонкоизмельчённых сульфидных концентратов применятся специальные аппараты, работающие в условиях стабилизации температуры при постоянном аэрировании. Для ускорения процесса выщелачивания в таких аппаратах необходимо непрерывное перемешивание пульпы. В настоящее время наибольшее распространение получил механический способ перемешивания с помощью устройств – мешалок, устанавливаемых в химических аппаратах.

Настоящая работа посвящена разработке параметров перемешивающего устройства – мешалки с электромеханическим приводом, установленной вертикально на раме в верхней части ёмкости аппарата для выщелачивания золотосульфидных концентратов (рисунок).

Известные методы расчета и конструирования большинства типов металлургических механизмов не позволяют достаточно полно учитывать все явления, происходящие во время технологических процессов, т.к. при проектных расчетах отдельные детали обычно выделяются из сложной механической системы технологического аппарата, при этом влияние некоторых факторов работы опускается. В данной работе определены кинематические и геометрические параметры мешалки с учетом влияния физико-химических процессов, проходящих при выщелачивании золотосульфидных концентратов в условиях равномерного распределения твердых частиц пульпы по всему объему и максимальной интенсивности перемешивания при минимальных энергозатратах.

Аппарат для выщелачивания золотосульфидных концентратов:1 – емкость аппарата; 2 – привод мешалки; 3 – вал с мешалкой

Рассматриваемое перемешивающее устройство относится к механизмам с тяжелым режимом работы. Сложность и особенность расчетов разработанного аппарата состояла в том, что он имеет весьма значительные размеры (объем емкости аппарата составляет около 500 м3), в то время как в технической литературе имеются справочные материалы для аппаратов с объемом емкости только до 50 м3

Как известно, для механических мешалок, при прочих равных условиях, хаpaктерна сильная зависимость между требуемой мощностью и скоростью вращения, которая, в свою очередь, определяет интенсивность перемешивания и продолжительность технологического процесса. Рабочая частота вращения мешалки при перемешивании пульпы должна быть выше минимальной (nmin), требуемой для поддержания твердой фазы во взвешенном состоянии.

Перемешиваемая пульпа является агрессивной сернокислотной средой (РН = 1,5), с соотношением твердой и жидкой фаз 1:4, при плотностях твердого и жидкого компонентов ρт = 3,5∙103 кг/м3кг/м3 и ρж = 1,05∙103 кг/м3 кг/м3 соответственно. С учетом этого определена плотность перемешиваемой среды, которая составила ρс = 1,221∙103 кг/м3 кг/м3.

На основании опытных данных и данных [1,3], для рассматриваемого аппарата была выбрана наиболее оптимальная конструкция мешалки, а именно – четырехлопастная (крестообразная) с наклонными, под углом 45°, лопастями. Проведенные с учетом основных параметров перемешиваемой пульпы расчеты показали, что минимальная частота вращения вала мешалки для рассматриваемого аппарата nmin = 0,25 с–1, а принятая рабочая частота, необходимая для проведения технологического процесса выщелачивания, n = 0,83 с–1 (50 об/мин).

Массообмен системы в условиях принудительного движения при перемешивании мешалкой хаpaктеризуется критерием Рейнольдса:

где μс – динамическая вязкость суспензии, определенная по формуле Бачинского [2]

μс = μж(1 + 2,5φ) = 0,94∙10–4 кг∙с/м2,

где μж = 0,8∙10–4 Па∙сПа·с – вязкость жидкой фазы при рабочей температуре t = 30 °C; φ – объемная концентрация твердой фазы.

Так как полученное число Рейнольдса 107 > Re > 4∙104, то можно сделать вывод о том, что движение суспензии в аппарате имеет турбулентный хаpaктер, при котором она перемещается вверх, что благоприятно сказывается на процессе выщелачивания.

Теоретический анализ и результаты опытов показывают, что мощность, затрачиваемая на перемешивание жидкости зависит от динамического коэффициента вязкости μ и плотности ρ жидкости, частоты вращения мешалки, диаметра ее лопастей dм и геометрических параметров аппарата (внутреннего диаметра емкости Dв, высоты заполнения, высоты расположения мешалки над дном). Таким образом, процесс перемешивания жидкости может быть описан множеством принципиально равноценных, но различных по форме критериальных уравнений.

Мощность, необходимая для перемешивания пульпы в установившемся режиме определяется по известной формуле [1]:

где S – коэффициент мощности, который, в случае использования четырехлопастной (крестообразной) мешалки определяется по обобщенному критериальному уравнению [3]:

где с = 5,05 и m = 0,2 – постоянные для четырехлопастной мешалки с лопастями, наклоненными под углом 450, при соотношениях Dв/dм = 3; n/dм = 0,38.

В случаях перемешивания, когда не образуется воронка, критерий Фруда не оказывает влияния на величину мощности. Поэтому, при невозможности установки отражательных перегородок на стенке сосуда, вдоль его образующей, чтобы воронка не образовывалась, ось мешалки необходимо расположить эксцентрично.

При выборе электродвигателя необходимо, чтобы в период пуска аппарата был обеспечен достаточный крутящий момент, так как наибольшая нагрузка приходится на пусковой момент мешалки. Как показывает опыт, пусковой момент во многих случаях оказывается в 2,5–4,5 раза выше номинального. Поэтому определение мощности, необходимой для приведения мешалки в движение, проводили для момента пуска с учетом поправочных коэффициентов:

где f1 = 1,3 – коэффициент, учитывающий пусковой момент; f2 = 1,1…1,21 – коэффициент, учитывающий наличие в аппарате шероховатых стенок без отражательных перегородок; f3 = 2…3 – коэффициент, учитывающий наличие в аппарате змеевика; f4 = (H/Dв)0,5 – поправочный коэффициент при высоте суспензии в аппарате H = 9,5 м; η – кпд передаточного механизма.

В результате мощность электродвигателя составила Nдв = 115 кВт, а крутящий момент на валу перемешивающего устройства – 22 кНм. Размеры кольцевого сечения вала мешалки с отношением внутреннего диаметра к наружному – 0,8 были определены из условия прочности вала при кручении. С учетом коррозии и минусового допуска наружный диаметр вала составил 210 мм.

Геометрические параметры лопастей мешалки (толщина – 22 мм, высота – 640 мм, длина – 1125 мм), изготовленных из стали Х18Н10Т, были определены из условия прочности при изгибе.

Вал мешалки ввиду его значительной длины (7,8 м) и консольного закрепления без дополнительных опор был проверен на крутильные колебания. Результаты расчета вала, проведенного по стандартной методике, показали, что частота собственных колебаний вала значительно превышает частоту вынужденных колебаний.

Полученные результаты были использованы при проектировании и изготовлении аппарата для выщелачивания концентратов. В результате пpaктического использования спроектированного механизма была подтверждена корректность выбранных параметров аппарата для данного химического процесса.



ВАРИАНТНАЯ СТЕНОКАРДИЯ

ВАРИАНТНАЯ СТЕНОКАРДИЯ Статья в формате PDF 138 KB...

12 10 2026 6:21:30

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИСТОЧНИКОВ ОБРАЗОВАНИЯ СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ И АНТИОКСИДАНТНЫХ СИСТЕМ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИСТОЧНИКОВ ОБРАЗОВАНИЯ СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ И АНТИОКСИДАНТНЫХ СИСТЕМ В статье представлены различные классификации систем антиоксидантной защиты клеток, в частности, проанализирована возможность 5 уровней защиты клеток от свободнорадикального окисления в интерпретации разных авторов. Дана классификация антиоксидантов с точки зрения их химической природы, молекулярной массы, гидрофильности и гидрофобности, особенностей молекулярно - клеточных механизмов инактивации свободных радикалов. ...

10 10 2026 3:18:44

БРИЛЛЬ ГРИГОРИЙ ЕФИМОВИЧ

БРИЛЛЬ ГРИГОРИЙ ЕФИМОВИЧ Статья в формате PDF 108 KB...

09 10 2026 6:21:54

ПОВЫШЕНИЕ КПД РЕМЕННЫХ ПЕРЕДАЧ

ПОВЫШЕНИЕ КПД РЕМЕННЫХ ПЕРЕДАЧ Статья в формате PDF 261 KB...

01 10 2026 2:20:24

ПРИВЕТСТВИЯ В ПОВСЕДНЕВНОЙ РЕЧИ СТУДЕНТОВ

ПРИВЕТСТВИЯ В ПОВСЕДНЕВНОЙ РЕЧИ СТУДЕНТОВ Статья в формате PDF 245 KB...

27 09 2026 5:55:41

ВЫРАЩИВАНИЕ КРИСТАЛЛОВ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ

ВЫРАЩИВАНИЕ КРИСТАЛЛОВ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ Статья в формате PDF 539 KB...

22 09 2026 2:46:50

РОЛЬ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ В СОВРЕМЕННОЙ СИСТЕМЕ БИОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОЛЬ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ В СОВРЕМЕННОЙ СИСТЕМЕ БИОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ Исследование в биологии включает в себя наблюдение, описание, учебный опыт или эксперимент, сравнение, анализ, систематизацию результатов. Такая самостоятельная учебная деятельность приводит к формированию био-экологического мышления, без которого невозможна реализация биоцентрического принципа в обучении. ...

15 09 2026 12:55:31

АНАЛИЗ ФОРМИРОВАНИЯ КОНКУРЕНТНОЙ СРЕДЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ОВОЩНОГО ПОДКОМПЛЕКСА (НА ПРИМЕРЕ ИВАНОВСКОЙ ОБЛАСТИ)

АНАЛИЗ ФОРМИРОВАНИЯ КОНКУРЕНТНОЙ СРЕДЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ОВОЩНОГО ПОДКОМПЛЕКСА (НА ПРИМЕРЕ ИВАНОВСКОЙ ОБЛАСТИ) В рыночной экономии предприятия действуют в условиях конкуренции. Изучая потребителей, не следует забывать о конкурентах. Конкурент – важный элемент инфраструктуры системы маркетинга, оказывающий влияние на маркетинговую стратегию предприятия в отношении товара, поставщиков, покупателей. Исследование позиций конкурентов, а так же анализ конкурентной среды, в которой действуют предприятия, охватывает широкий спектр вопросов и требует привлечения значительного объёма информации. Анализ информации, её интерпретация позволяют специалистам вывести обоснованные оценки по каждому фактору конкуренции и охаpaктеризовывать общее положение предприятий на рынке по отношению к основным конкурентам. ...

14 09 2026 19:39:42

ЭКСПЕРТНО-ОБУЧАЮЩИЕ СИСТЕМЫ В ОБРАЗОВАНИИ

ЭКСПЕРТНО-ОБУЧАЮЩИЕ СИСТЕМЫ В ОБРАЗОВАНИИ Статья в формате PDF 310 KB...

12 09 2026 15:26:45

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ С ЭЛЕМЕНТАМИ АНАЛИЗА НАДЕЖНОСТИ ОСНОВНОГО ПРОЦЕССА

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ С ЭЛЕМЕНТАМИ АНАЛИЗА НАДЕЖНОСТИ ОСНОВНОГО ПРОЦЕССА Надежность кристаллизационных установок можно обеспечивать, учитывая, что при ведении основного процесса протекают побочные процессы (агломерация кристаллов, их дробление, инкрустация, вторичное образование зародышей и др.). ...

09 09 2026 3:25:56

КУЛЬТУРА И ПРИРОДА

КУЛЬТУРА И ПРИРОДА Статья в формате PDF 127 KB...

07 09 2026 9:23:36

Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::