To tylko jedna z 2 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
Burzliwość mieszania- makro i mikromieszanie. Wymiar Kolmogorova
Mechanizm mieszania
Mechanizm mieszania są to 3 procesy w 1:
1) Dystrybucja- makromieszanie (omawiane do tej pory)
2) Dyspersja
3) Dyfuzja- mikromieszanie
1) Pod wpływem mieszania, całe pakiety płynu są przesuwane w mieszalniku.
Jest to proces najwolniejszy, dlatego od tego procesu najbardziej zależy czas wymieszania całej fazy ciekłej.
Etap ten można przyspieszyć zwiększając obroty mieszadła. Zwiększa to turbulencję (bo wraz ze wzrostem obrotów mieszania rośnie liczba Re). Tworzą się wiry.
2) Wiry zaczynają odgrywać rolę na poziomie molekularnym. Wytworzone podczas mieszania (makromieszania) wiry mają energię kinetyczną pochodzącą od mieszadła. Wiry obracają się i jednocześnie się rozpadają tworząc coraz mniejsze wiry.
Te wiry zamieniają energię kinetyczną w energię cieplną, która jest rozpraszana (ten efekt cieplny nie jest duży, m.in. dlatego, że wszystko odbywa się w fazie wodnej). Jest to proces dyspersji.
Średnice wirów są coraz mniejsze.
Najmniejszą możliwą wielkość wiru można obliczyć jako skalę Kolmogorova dla procesu mieszania.
Wymiar skali Kolmogorova jest stosunkiem lepkości kinematycznej cieczy do potęgi 3, dzieloną przez lokalną szybkość dyssypacji rozpraszania energii na jednostkę masy cieczy.
ν- lepkość kinematyczna [m2/s] ν= µ / ρ
ε- lokalna szybkośź dyssypacji energii na jednostkę masy cieczy [m2/s3]
Wielkość wirów zależy bardzo silnie od właściwości płynów.
Lepkość kinematyczna jest stosunkiem lepkości dynamicznej do gęstości: Wymiar skali Kolmogorova, czyli wymiar najmniejszego możliwego do uzyskania wiru (poniżej tego rozmiaru wir przestanie istnieć, zamieni się całkowicie w energię cieplną) zależy od tych parametrów.
W cieczach o lepkości bliskiej lepkości wody skala Kolmogorova jest rzędu λ= 30-100µm
Mały wir wielkości skali Kolmogorova wykonuje ruch burzliwy na swoim zewnętrznym obszarze.
3) Środek wiru porusza się ruchem laminarnym, a więc mieszanie odbywa się na drodze dyfuzyjnej (warstwy cząsteczek grzecznie się na sobie przesuwają).
Wszelkie procesy na poziomie molekularnym są zawsze wolniejsze niż na poziomie makro (procesy konwekcyjne).
W efekcie wielkość wirów limituje proces.
Jeżeli wielkość w skali Kolmogorova jest dosyć duża (im większa lepkość płynu, tym ta skala jest większa), tym gorsze mamy mieszanie.
(…)
… gorszym mieszaniem.
A więc mamy 3 etapy mieszania: Przechodzimy od makromieszania (dystrybucja całych pakietów cieczy), mieszanych w sposób burzliwy. Tworzenie wirów, które się zmniejszają i przechodzenie do mikromieszania (laminarny ruch cieczy wewnątrz wirów- wiru wielkości skali Kolmogorova oraz molekularne- dyfuzyjne procesy mieszania).
Wielkość wirów maleje wraz z prędkością obrotową mieszadła…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)