Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ 7
1.1. Перемешивание как способ интенсификации химико-технологических процессов....................... 7
1 2. Конструктивное оформление процесса перемешивания -..... 8
1.3. Принципы проектирования и инженерного расчета аппаратов с мешалками .......................... 19
Литература .......................... 26
Глава 2. ГИДРОДИНАМИКА ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ПРИ ТУРБУЛЕНТНОМ РЕЖИМЕ ................... 26
2.1. Профиль окружной скорости жидкости в аппаратах без внутренних устройств .......................... 27
2.2. Скорость жидкости в аппаратах с неподвижными внутренними устройствами........................ 42
2.3. Образование центральной воронки............... 48
2.4. Мощность, потребляемая на перемешивание........... 53
2.5. Мощность, потребляемая в период пуска............ 67
2.6. Предпосылки теоретического анализа гидродинамики перемешивания ............................ 73
Литература........................... 83
Глава 3. МАКРОМАСШТАБНЫЙ ПЕРЕНОС В АППАРАТАХ С
МЕШАЛКАМИ....................... 84
3.1. Полуэмпирические модели макромасштабного переноса при турбулентном режиме...................... 84
3.2. Закономерности турбулентного переноса в аппаратах без внутренних устройств........................ 90
3.3. Осевой и радиальный перенос в аппаратах без внутренних устройств 93
3.4. Турбулентный перенос в аппаратах с отражательными перегородками ............................ 102
3.5. Турбулентный перенос в аппаратах с многорядными мешалками . . 104
Литература........................... 108
Глава 4. ПЕРЕМЕШИВАНИЕ В ГОМОГЕННЫХ СРЕДАХ..... 109
4.1. Распределение концентраций растворенных веществ в аппаратах
с мешалками......................... 109
4.2. Поле температуры в аппаратах без отражательных перегородок
при наличии источников и стоков теплоты............ 123
4.3. Распределение температуры в аппаратах со скребковыми мешалками 130
Литература............................ 136
Глава 5. ПЕРЕМЕШИВАНИЕ В СИСТЕМЕ ЖИДКОСТЬ —
ТВЕРДАЯ ФАЗА...................... 136
5.1. Суспендирование в аппаратах с мешалками........... 138
5.2. Распределение концентраций взвешенных частиц по радиусу и высоте аппарата........................ 140
5.3. Перемешивание суспензий в аппаратах непрерывного действия . . 149
Литература........................... 155
Глава 6. ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В АППАРАТАХ С МЕШАЛКАМИ 156
6.1. Теплоотдача от перемешиваемой среды.............. 159
6.2. Теплоотдача в аппаратах со скребковыми мешалками....... 166
6.3. Теплоотдача в теплообменных устройствах........... 167
Литература ........................... 173
1*
Глава 7. МАССО ПЕРЕДАЧ А ПРИ ПЕРЕМЕШИВАНИИ В СИСТЕМЕ ЖИДКОСТЬ — ТВЕРДАЯ ФАЗА......... 174
7.1. Массоотдача к взвешенным частицам в аппаратах с мешалками . . 176
7.2. Растворение в аппаратах периодического действия........ 180
7.3. Растворение в аппаратах непрерывного действия........ 185
7.4. Выщелачивание в аппаратах с мешалками............ 192
Литература .......................... 195
Глава 8. ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ВЗАИМНО НЕРАСТВОРИМЫХ ЖИДКОСТЕЙ........................... 196
8.1. Механизм дробления капель в турбулентном потоке....... 198
8.2. Размеры капель и удерживающая способность аппаратов с мешалками ........................... 202
8.3. Массообмен в дисперсных системах жидкость — жидкость .... 212 Литература .......................... 217
Глава 9. ПЕРЕМЕШИВАНИЕ В СИСТЕМЕ ГАЗ — ЖИДКОСТЬ. . 218
9.1. Мощность при перемешивании в системе газ — жидкость..... 219
9.2. Диспергирование газа, удельное газосодержание, площадь поверхности контакта фаз и пенообразование.............. 222
9.3. Массопередача при перемешивании в системе газ — жидкость . . . 230 Литература ...........................
Глава 10. ГИДРОДИНАМИКА ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ПРИ ЛАМИНАРНОМ РЕЖИМЕ.................... 235
10.1. Реологические (вязкостные) свойства жидкостей......... 236
10.2. Гидравлическое сопротивление при течении вязкой жидкости . . . 241
10.3. Мощность при перемешивании высоковязких и неньютоновских сред 249
10.4. Распределение скоростей жидкости в аппаратах с ленточными
и шнековыми мешалками.................... 258
10.5. Неуравновешенные радиальные нагрузки на валы шнековых мешалок ........................... 270
Литература........................... 274
Глава 11. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИЙ И ТЕМПЕРАТУРЫ
ПРИ ПЕРЕМЕШИВАНИИ ВЫСОКОВЯЗКИХ СРЕД ... 276
11.1. Распределение концентраций растворенных веществ....... 277
11.2. Распределение температуры в аппаратах с ленточными мешалками
при наличии источников и стоков теплоты........... 283
Литература........................... 285
Глава 12. ТЕПЛОПЕРЕДАЧА ПРИ ПЕРЕМЕШИВАНИИ ВЫСОКОВЯЗКИХ И НЕНЬЮТОНОВСКИХ СРЕД.......... 286
12.1. Основные закономерности теплоотдачи при ламинарном течении ньютоновских и неньютоновских сред............. 287
12.2. Теплоотдача в аппаратах со шнековыми мешалками...... 291
12.3. Теплоотдача в аппаратах с ленточными мешалками....... 295
Литература........................... 302
Глава 13. РАСЧЕТ ПРОЦЕССОВ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ
В АППАРАТАХ С МЕШАЛКАМИ............. 302
13.1. Реакторы идеального смешения. Каскад реакторов ........ 304
13.2. Расчет реакторов с учетом неидеальности смешения на макроуровне ........................... 307
13.3. Моделирование химических реакторов с учетом уровня смешения 317
Литература........................... 321
Глава 14. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТИПЫ ПЕРЕМЕШИВАЮЩИХ УСТРОЙСТВ........................... 322
Литература........................... 329
Предметный указатель......................... 332
jt
ПРЕДИСЛОВИЕ
Принципы современного конструктивного оформления процесса перемешивания сложились в период становления химической технологии (конец XIX —начало XX века). Однако методы инженерного расчета перемешивания начали разрабатываться значительно позже, и справочные пособия 1930-х гг., включавшие, например, методики расчета процессов абсорбции и ректификации, еще не содержали сведений о расчете мешалок. Систематическое изучение процесса перемешивания началось в середине 1940-х гг. на основе применения методов теории подобия. Работы, выполненные в последующие годы исследователями научных школ, возглавляемых В В. Кафаровым, П. Г. Романковым, И. С. Павлушенко, А. Н. Пла-новским, С. Я. Гзовским в СССР, Дж. Раштоном, Дж. Олдшу, А. Б. Метцнером в США, П. Кольдербэнком в Великобритании, С. Нагата в Японии, X. Штейдлом в ЧССР, раскрыли основные закономерности процесса перемешивания и заложили основы методов расчета аппаратов с мешалками. Результаты этих работ обобщены в известных монографиях П. Г. Романкова («Гидравлические процессы химической технологии», 1947 г.), В. В. Кафарова («Процессы перемешивания в жидких средах», 1949 г.), П. Штербачека и П. Тауска («Перемешивание в жидких средах», 1961 г.), Ф. Хол-ланда и Ф. Чапмана («Химические реакторы и смесители для жидко-фазных процессов», 1974 г.), Ф. Стренка («Перемешивание и аппараты с мешалками», 1975 г.), Э. А. Васильцова и В. Г. Ушакова («Аппараты с перемешивающими устройствами», 1979 г.).
С 1960-х гг. в подходе к исследованию и математическому описанию перемешивания наметились новые тенденции, характеризующиеся более глубоким проникновением в физический механизм процесса. При анализе перемешивания все чаще стали использоваться ПОЛОЖЕНИЯ полуэмпирической теории турбулентности Прандт-ля—Кармана, теории локально изотропной турбулентности Колмогорова—Обухова, а также методы физико-химической гидродинамики. Важным этапом в развитии исследований перемешивания явилось применение методов химической кибернетики и системного анализа, разработанных академиком В. В. Кафаровым и его школой.
Научные результаты, полученные в этот период, позволяют рассматривать различные стороны процесса с единых теоретических позиций и на этой основе приблизиться к созданию единой системы методов расчета гидродинамики, тепло- и массопереноса. Использование общих закономерностей турбулентного и ламинарного течения жидкостей применительно к частным случаям течения перемешиваемой среды открывает возможности для учета особенностей конструкции аппаратов и мешалок и существенно расширяет область применения методов расчета.
Цена: 200руб.
