Analisis Dimensi Untuk Pengadun Planet: Masa Mencampur Dan Nombor Reynolds
Oct 19, 2023
Abstrak
Nombor masa pencampuran ialah parameter yang mudah untuk mencirikan prestasi pencampuran tangki kacau. Nombor tidak berdimensi ini kini telah ditetapkan dengan baik untuk kapal bergolak yang dilengkapi dengan pendesak yang dipasang secara menegak dan berpusat untuk Newtonian serta untuk bendalir bukan-Newtonian. Untuk pengetahuan kami, terdapat lebih banyak kekaburan mengenai definisinya untuk pengadun planet terutamanya apabila mereka mempunyai gerakan dwi (sekitar dua paksi serenjang) untuk mencapai homogenisasi. Dalam kajian ini, analisis dimensi masa pencampuran dan kebolehpercayaan Reynolds yang diubah suai dan nombor masa pencampuran dicadangkan untuk pengadun planet seperti yang dinamakan sebagai
sistem. Kedua-dua nombor ini adalah berdasarkan kelajuan hujung maksimum pengadun sebagai halaju ciri. Nombor tanpa dimensi yang diubah suai adalah konsisten dengan definisi Reynolds konvensional dan nombor pencampuran (apabila hanya satu gerakan pusingan mengelilingi paksi menegak peranti pencampuran berlaku di dalam kapal).
Mencampurkan eksperimen masa dengan
pengadun untuk cecair Newtonian yang sangat likat menunjukkan Reynolds diubah suai yang dicadangkan dan nombor masa pencampuran berjaya memperoleh lengkung pencampuran yang unik tanpa mengira nisbah kelajuan yang berbeza yang dipilih. Perjanjian ini membuktikan bahawa nombor tanpa dimensi yang diubah suai yang dicadangkan boleh disesuaikan dengan baik untuk tujuan kejuruteraan dan ia boleh digunakan untuk membandingkan prestasi pencampuran pengadun planet.
pengenalan
Pada separuh kedua abad ke-20, penggunaan analisis dimensi yang sistematik untuk menyiasat proses percampuran telah membolehkan bidang ini berkembang daripada "seni kepada sains". Hari ini seluruh bidang teknologi kacau klasik (di sini perkataan "klasik" merujuk kepada pendesak secara menegak dan dipasang secara berpusat di dalam tangki) telah diperiksa, akibatnya takrif kumpulan tanpa dimensi yang ketara telah ditetapkan dengan baik. Oleh itu, bagi kebanyakan operasi pencampuran untuk pemindahan haba, penhomogenan, penggantungan, pengemulsi, dan lain-lain, bergantung kepada rejim aliran dan sistem pencampuran yang disiasat, banyak korelasi yang melibatkan pelbagai nombor tanpa dimensi (kuasa, Reynolds, masa pencampuran, Weber, Archimedes, Nusselt, Prandtl, dll.) telah dicadangkan oleh komuniti saintifik. Kerja-kerja ini membolehkan pemahaman proses yang lebih mendalam dan menyediakan garis panduan reka bentuk serta-peraturan skala untuk operasi pencampuran konvensional. Malangnya, ini belum lagi berlaku untuk-pemusatkan pengaduk berkembar, sepaksi dan pengadun planet. Walau bagaimanapun, peralatan pencampuran ini semakin berkembang pesat dalam industri proses memenuhi keperluan pengguna untuk produk kompleks dengan fungsi tertentu. Analisis ciri prestasi mereka baru-baru ini muncul dalam kesusasteraan terbuka.
Kerja-kerja perintis dan lebih intensif mengenai pengadun bukan-konvensional telah dijalankan oleh Tanguy dan rakan sekerja, namun jika kita hanya menumpukan pada pengadun planet, kesusasteraan masih terhad (Tanguy et al., 1996, Tanguy et al., 1999; Landin et al., 1999, Zhou et al., 00; al., 2004, Delaplace et al., 2005). Pendekatan berangka dan percubaan yang dijalankan oleh kerja-kerja ini telah menyerlahkan masalah rumit dan tindak balas masing-masing untuk reka bentuk dan parameter proses yang optimum, serta meningkatkan-pencampuran bukan{16}}konvensional ini. Kertas kerja ini juga telah menyerlahkan kesukaran untuk membandingkan prestasi pengadun planet dengan prestasi{18}}pengadun yang mantap. Oleh itu, adalah perlu untuk mengubah suai analisis dimensi yang ditetapkan untuk pengadun klasik dan menyesuaikannya untuk-pencampur konvensional. Untuk pengadun planet, isu yang bermasalah adalah untuk menentukan kelajuan dan panjang ciri. Delaplace et al. (2005) baru-baru ini telah menyiasat cabutan kuasa melalui analisis dimensi untuk pengadun planet. Mereka mencadangkan Reynolds dan nombor kuasa yang diubah suai. Nombor-nombor ini melibatkan kelajuan hujung pendesak maksimum sebagai halaju ciri dan dimensi berserenjang dengan paksi menegak revolusi sebagai panjang ciri. Mereka menunjukkan secara eksperimen untuk pengadun planet tertentu yang menggabungkan dua gerakan revolusioner yang nombor tidak berdimensi sedemikian membolehkan untuk mendapatkan ciri kuasa unik sistem pencampuran, tanpa mengira variasi dalam nisbah kelajuan. Selain itu, nombor tanpa dimensi yang diubah suai yang dicadangkan adalah konsisten dengan takrif Reynolds klasik dan nombor kuasa. Ia disahkan untuk keadaan apabila pendesak terpaksa melakukan hanya satu gerakan di sekeliling paksi menegak dalam tangki (seperti dalam kes sistem pencampuran klasik), nombor yang diubah suai mengambil bentuk seperti yang diperolehi untuk sistem klasik.
Malangnya, untuk menilai kecekapan pengadun planet kedua-dua masa pencampuran yang diubah suai dan nombor kuasa diperlukan. Untuk pengetahuan terbaik kami, nombor masa bancuhan tidak ditetapkan dengan baik untuk pengadun planet yang mempunyai dua gerakan pusingan.
