15.1. Теориялық бөлім

Араласу-араластыру көптген процестерді интенсификациядауда ерекше роль атқарады. Әрекеттескен фазалардағы үстіңгі бөлімде байланыстық ұлғаю мен жаңаруы, бір фазаның екіншіге толық және жылдам өтуіндегі физика-химиялық процестер бойынша біркелкі таралуына әсер береді. Жылумен алмасумен жүретін процестерде араластыру жылудың бөлінуінің коэффициентін ұлғайтады, темпеатураны теңестіреді, шамадан тыс ысып кетуден және күюден сақтайды. Араластыру әртүрлі қоспаларды, эмульсияларды дайындау кезінде, мұнайөнімдерін компаундирленген кезінде жеке дара процесс ретнде қолданады.

Бұл жұмыста механикалық араластырғыштарменіске асырылатын араласу қарастырылады (сур.15.1.).

Араласу прцесінің технологиялық нәтижесі немесе араласудың нәтижелігі процесс сапасының сипаттамасы болып табылады. Қазіргі кезде бұл сипаттаманы әртүрлі сипаттайды, ол араластырудың технологиялық мақсатына байланысты.

Эмульсияны немесе суспензияны алу процестерінде арластыру нәтижесін фазаларды тарату арқылы біртектілігін сипаттауға болады. Оңай ажырайтын қоспаларды араластыру кезінде экспериментальды түрде араластырғыштың айнаналу санына тәууелді аппарат құрылымының биіктікке тәуелділігі оңай анықталады, түбіне аппарат жақын бола түссе, ауыр компоненттің концентрациясы соншалықты жоғары. Эмульсия алу үшін араластыруды алу кезінде нәтижелік дисперстік фазаның бөлшек көлемімен сипатталады.

Мысалы, аппаратта бөлініп қабатталып тұратын сумен трансформаторлық майбар делік. Су мен май көлемдерін V_су және V_М белгілейік. Егер жұмыс істеп тұратын араластырғышта толық араластыру орын алса, яғни сұйықтық өне бойы фазаның біркелкі таралуы орын алса, онда аппараттың әр бөлігін алынған қоспа мынаны құрайды (массалық үлестерде):

(15.1)

мұнда: _су, _М - су және май тығыздықтары.

Сур. 15.1. Аппараттың стандартты конструкциясының схемасы.

Аппарат алты тіке қалақшалы турбиналы араластырғыштан құаралады және де келесі геометриялық өлшемдердері бар: турбина диаметрі d = 1/3; апараттың табанына орналасқан турбинаның биіктігі h = d; турбинаның қалақшаларының ені b =I/5d; турбина қалақшаларының ұзындығы 1_Т=l/4d; орталық дискіге бекітілген турбина қалақшаларының бөлігінің ұзындығы lg =l/8d; сұйық қабатының биіктігі Н_о=D; ажыратқыш бөлгіштің ені b_бөлгіш = 1/10D.

Фазаның толқ емес араласуы кезінде әр түрлі үлгілерде су құрамы х_ор-ден ерекше болады. Араластыру кезінде биіктік бойынша бірқатар үлгілерді алуға болады және оны х₁, х₂, ..., х_m концетрациясын анықтауға болады. Олардың х_ор-ден концентрациядан ауытқу деңгейі араласудың тиімділік өлшемі болады. Бұл деңгейді статистикалық әдіспен анықтауға болады.

Бұл жерде қарапайым эмпирикалық әдісті қарастырамыз.

Егер х_i < х_ор болған жағдайда сұйықтың жоғарғы қабаттарындаауытқк келесідегідей анықталады:

x_i = x_i/х_ор (15.2)

Егер х_i  x_ор болған жағдайда сұйықтың төменгі қабаттарында ауытқу былай болады:

х_i = (1 – x_i)/(1 – x_ор) (15.3)

Мұндай анықтамаларда барлық мағыналар х_i  1. Орта арифметикалық ауытқуды араласу индексі деп аталады:

I = x_i/m (15.4)

Араласу индексі араласудың тиімділігінің өлшемі болып табылады. Ол n – араластырғыштың айналу санына байланысты және N қуаттың араласып жатқан V сұйықтың көлем бірлігіне жұмсалуына байланысты.

I көлем нольден бірлікке дейін өзгеруі мүмкін. Толық араласу режиміне жақындағанда I мәні бірлікке жетеді. Араласу индексі қуаттың (N / V) төмен үлесті жұмсалуына өте аз.N/V қатынасы ұлгайғанда I мәні жылдам өседі, бірақ қайтадан оның өсуі әлсірейді.

Зертханалық жұмысты орындалуы араласу индексінің қатынасына (N/V) қатынасына тәуелдігін құруымен байланысты болып отыр.