ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЗМА ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ПУЛЬПЫ В АППАРАТЕ ДЛЯ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ
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.
Статья в формате PDF 125 KB...
27 03 2024 12:19:42
Изучены онтогенез и возрастная структура ценопопуляций многолетних травянистых поликарпических видов, относящихся к различным типам экобиоморф: стержнекорневых – дягиль лекарственный (Angenica archangelica L.) и цикорий обыкновенный (Cichorium intybus L.) и длиннокорневищных – вязель разноцветный (Coronilla varia L.).В онтогенезе выбранных видов выделены следующие 4 периода и 9 возрастных состояний: 1). период первичного покоя (покоящиеся семена); 2). виргинильный период (проростки, ювенильное, имматурное, виргинильное); 3). генеративный (молодое, средневозрастное, старое генеративное); 4). сенильный (сенильное). Изучение возрастной структуры ценопопуляций данных видов было проведено в сравнительно-георафическом аспекте с учетом приуроченности к определенным типам растительных сообществ. Установлено наличие полночлeнных возрастных спектров, представленых прегенеративными, генеративными и сенильными растениями с преобладанием молодых вегетирующих особей. Преобладающим типом самоподдержания дягиля и цикория является семенное, а вязеля – вегетативное размножение. Отмечено, что возрастные спектры ценопопуляций выбранных видов имеют адаптивный хаpaктер, заметно меняются в зависимости от условий внешней среды и антропогенного воздействия и отражают флуктуационный хаpaктер динамических процессов в фитоценозах. ...
26 03 2024 3:29:42
Разработана методика получения высокоочищенных препаратов инулиназы из продуцентов Aspergillus awamori и Saccharomyces cerevisiae. Исследовано влияние различных органических растворителей на полноту осаждения данного фермента. ...
25 03 2024 19:37:20
Статья в формате PDF 113 KB...
24 03 2024 3:41:38
Статья в формате PDF 103 KB...
23 03 2024 12:13:10
Статья в формате PDF 104 KB...
22 03 2024 14:10:39
Статья в формате PDF 654 KB...
21 03 2024 19:43:30
Статья в формате PDF 3943 KB...
20 03 2024 3:24:49
Статья в формате PDF 140 KB...
19 03 2024 18:27:37
Статья в формате PDF 101 KB...
18 03 2024 16:21:50
Статья в формате PDF 130 KB...
17 03 2024 13:21:28
Статья в формате PDF 119 KB...
16 03 2024 14:16:48
Статья в формате PDF 346 KB...
15 03 2024 22:39:28
Статья в формате PDF 118 KB...
13 03 2024 21:34:22
Статья в формате PDF 110 KB...
12 03 2024 10:45:28
Статья в формате PDF 264 KB...
11 03 2024 4:52:54
Статья в формате PDF 128 KB...
10 03 2024 10:37:19
Статья в формате PDF 257 KB...
09 03 2024 11:33:54
Статья в формате PDF 104 KB...
08 03 2024 1:30:52
Агропромышленный комплекс Кабардино-Балкарской Республики функционирует на основе сложной системы межотраслевых и территориально-производственных связей. Хаpaктерной чертой сельского хозяйства становится все большая интеграция с другими отраслями народного хозяйства, прежде всего с промышленностью. На региональном уровне агропромышленный комплекс решает также вопросы планомерной ликвидации социально-экономических и культурно-бытовых различий между городом и селом. ...
07 03 2024 7:10:13
Проведен анализ результатов научных исследований об использований труда заключенных филиалов ГУЛАГа в Казахстане для развития народного хозяйства Центрального Казахстана в 30–40-е годы ХХ века. На основе архивных данных были сделаны выводы о том, что заключенные филиалов ГУЛАГа, несмотря на тяжелое социально-экономическое, политически бесправное положение, испытывая все невзгоды, работали на промышленных предприятиях, сельском хозяйстве, на строительстве железных дорог, в голод и холод создавали экономическую базу для укрепления социалистического строя. Из основной категории заключенных выделялись женщины – жены так называемых «изменников Родины». Условия труда и содержание их в лагерях было намного тяжелее, чем у мужчин. Несмотря на это они занимались физическим трудом наравне со всеми заключенными, выполняли норму выработки, повышали производительность труда, не получая за это никаких ослаблении в труде. ...
06 03 2024 3:28:15
Статья в формате PDF 286 KB...
05 03 2024 2:59:26
Статья в формате PDF 126 KB...
04 03 2024 18:54:17
Статья в формате PDF 111 KB...
03 03 2024 20:22:21
Статья в формате PDF 102 KB...
02 03 2024 9:50:56
Статья в формате PDF 103 KB...
01 03 2024 10:19:59
29 02 2024 17:26:38
Статья в формате PDF 135 KB...
28 02 2024 22:55:26
Статья в формате PDF 689 KB...
27 02 2024 15:52:20
Одним из наиболее часто встречающихся осложнений после пластических операций остаются гипертрофические рубцы [1;6;10], этиология которых может быть обусловлена неадекватным образованием вазоактивных веществ. Репаративная регенерация операционной раны состоит из серии биохимических координированных реакций между различными типами клеток, регулируемых локальными медиаторами. В этом процессе участвуют не только клеточные элементы соединительной ткани, но и факторы, продуцируемые эндотелием [7]. При оперативных вмешательствах заполнение тканевого дефекта осуществляется грануляционной тканью, необходимым условием роста которой является развитие сети капилляров из эндотелиальных клеток (ангиогенез). ...
26 02 2024 0:50:40
Статья в формате PDF 139 KB...
25 02 2024 7:48:25
Статья в формате PDF 249 KB...
23 02 2024 1:43:50
Статья в формате PDF 136 KB...
22 02 2024 15:48:32
В статье рассмотрено негативное воздействие отвалов на окружающую среду. Описаны основные явления, возникающие с появлением отвала и их вредное воздействие. Предложены пути предотвращения эрозионных процессов. Описаны мероприятия для сбора и отвода поверхностного стока вод с отвалов. Рассмотрено самовозгорание отвалов и предложена селективная отсыпка их горизонтальными слоями. ...
21 02 2024 23:29:46
Статья в формате PDF 392 KB...
20 02 2024 21:51:25
Статья в формате PDF 104 KB...
19 02 2024 3:56:49
Статья в формате PDF 102 KB...
18 02 2024 17:52:51
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 ::