Расчёт механических смесителей пропеллерного типа для водоподготовки

В основе работы механических смесителей положен принцип механического перемешивания очищаемой воды с реагентами.

На рисунке показаны три типа смесителей с пропеллерными мешалками, насаженными на вертикальные оси. Работа их устроена на принципе поступательного движения среды, передаваемом ей пропеллером типа пароходного винта. Продолжительность пребывания воды в механических смесителях с пропеллерными мешалками должна составлять 10—13, а с лопастными мешалками с вертикальной осью вращения — 30—60 с.

В смеситель вода вместе с реагентами поступает снизу и выходит из него сверху, или наоборот. Иногда для более надежного перемешивания устанавливают последовательно два механических смесителя.

Расчет механических смесителей пропеллерного типа выражается в определении мощности, объема камеры и диаметра мешалки.

 Вместе с тем количество просасываемой пропеллером воды равно:

Q_П=Wz/60 ,

где W — объем раствора, м³; z — число оборотов перемешиваемой среды в минуту.

Диаметр мешалки находят, исходя из требуемой скорости воды через пропеллер . Зависимость скорости воды от площади, описываемой вращением пропеллера:

.

Число оборотов пропеллера мешалки за 1 мин. находят по формуле:

,

где ? — угол наклона лопасти винта .

Мощность на оси пропеллера определяется выражением:

N0=9.81QH/?_{0 ,}

где ?₀ — к. п. д. оси пропеллера, равный 0,70—0,80.

Мощность мотора ?_? будет равна

N_M=N₀/?_{п ,}

где ?_п — коэффициент полезного действия передачи от привода к мешалке (в зависимости от типа передачи может принимать значения 0,60—0,95).

Напор, формируемый пропеллером, обязан компенсировать потери в местных сопротивлениях и гарантировать  в смесителе необходимую скорость. Напор рассчитывается по формуле:

, где ?_Г — гидравлический коэффициент полезного действия пропеллера (принимает значения 0,8—0,9).

Для оценки интенсивности перемешивания в смесителях применяется критерий среднего градиента скорости G, определяемый как затраты энергии на единицу объема перемешиваемой жидкости в каждую единицу времени:

где P — номинальная мощность привода с учётом КПД, Вт;
µ_а — вязкость водной смеси, Па•с;
V — объем смесителя, м³.

В гидромеханике данную характеристику ещё называют скоростью сдвига.