Wyniki 1-9 spośród 9 dla zapytania: authorDesc:"Jacek Stelmach"

Porównanie prędkości na wysokości samozasysającego mieszadła tarczowego


  Przedstawiono wyniki porównania prędkości obwodowych i promieniowych na wysokości samozasysającego mieszadła tarczowego uzyskane metodą LDA (laser Doppler anemometry) i PIV (particle image velocimetry). Stwierdzono, że poza obszarem mieszadła (dla bezwymiarowego promienia większego od 0,55), między wartościami prędkości i pulsacji prędkości zmierzonymi metodami LDA i PIV nie występują znaczące różnice. Tangential and radial flow velocities in stirred distd. H2O were detd. by laser Doppler anemometry (TiO2 tracer) and particle image velocimetry (glass bead tracer). No significant differences between both methods for detn. the velocities and velocity pulsations were obsd. Przy projektowaniu aparatów do wymiany ciepła i masy, i związanych z nim obliczeniami procesowymi konieczne jest zwykle określenie rozkładu prędkości mediów. W wielu przypadkach, zwłaszcza w złożonych geometrycznych układach aparatów, korzystanie z ogólnych zależności kryterialnych nie daje wystarczająco dokładnych wyników i wtedy celowe jest wykonanie odpowiednich eksperymentów. Jest to szczególnie istotne w badaniach nowych konstrukcji mieszalników. Koniec XX w. charakteryzował się szybkim rozwojem nieinwazyjnych metod pomiaru prędkości płynu wykorzystujących promieniowanie laserowe oraz techniki komputerowe do przetwarzania danych pomiarowych. Tymi metodami są m.in. LDA1) i PIV2-5). Obie metody mają, oprócz użycia lasera, także tę cechę wspólną, że wymagają dodania do przezroczystego płynu cząstek posiewu (trasera), które poruszają się wraz z płynem i odbijają promienie świetlne. Zasadniczą różnicą jest jednak to, że metodą LDA uzyskuje się informacje o prędkościach w bardzo małej objętości pomiarowej (w punkcie mieszalnika), podczas gdy metoda PIV daje rozkład prędkości chwilowych w znajdującym się w polu widzenia kamery przekroju mieszalnika. Dlatego też uzyskanie szerokiego pola widzenia Politechnika Łódzka Andrzej Heim, Jacek Stelmach* Porównanie p[...]

Prędkości cieczy i pęcherzyków gazu na wysokości samozasysającego mieszadła tarczowego


  Przedstawiono wyniki badań możliwości zastosowania oprogramowania PIV do określania prędkości pęcherzyków gazu w cieczy. Stwierdzono, że różnice prędkości cieczy i pęcherzyków gazu występują jedynie w obszarze mieszadła. Niewielka liczebność pęcherzyków gazu nie zmienia prędkości cieczy na wysokości samozasysającego mieszadła tarczowego. Air bubbles were dispersed in distd. water with a self-aspirating disk impeller (342-360 rpm) under lab. conditions to det. the velocities of liq. and air bubbles. The differences between velocities of gas bubbles and liq. appeared in the impeller region only. Small nos. of air bubbles did not change the liq. velocity at the disk impeller level. Mieszanie mechaniczne z jednoczesnym napowietrzaniem cieczy jest często stosowanym procesem przemysłowym. Hydrodynamika takiego układu dwufazowego ma wpływ na intensywność procesu wymiany masy. Zwiększenie różnicy pomiędzy prędkością pęcherzyka i prędkością cieczy, czyli prędkości względnej, powinno polepszyć warunki wnikania masy przez zmniejszenie grubości warstwy granicznej. W ostatnich latach nastąpił rozwój komputerowych technik umożliwiających modelowanie układów dwufazowych ciecz-gaz, ale ich wyniki są nadal weryfikowane doświadczalnie1). Jednak doświadczalne wyznaczenie wartości prędkości cieczy i prędkości pęcherzyków gazu jest zadaniem trudnym, szczególnie przy większych zatrzymaniach fazy gazowej. Użyta w ostatnim czasie metoda tomograficzna1) jest droga, dlatego też podjęto próbę wykorzystania Politechnika Łódzka Jacek Stelmach*, Czesław Kuncewicz Prędkości cieczy i pęcherzyków gazu na wysokości samozasysającego mieszadła tarczowego Liquid and gas bubble velocities at the level of a self-aspirating disk impeller Dr hab. Czesław KUNCEWICZ, prof. PŁ - notkę biograficzną i fotografię Autora drukujemy w bieżącym numerze na str. 1656. Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska, Politechnika Łódzka, ul. Wólczańska 213, 90-924 Łódź,[...]

Wpływ profilu łopatki mieszadła śmigłowego na hydrodynamikę i moc mieszania DOI:10.15199/62.2017.11.25


  Mieszanie mechaniczne cieczy w zbiornikach jest jedną z najczęściej spotykanych operacji technologicznych w przemyśle. Jeśli mieszana ciecz ma dużą lepkość, wówczas z zasady stosuje się wolnoobrotowe mieszadła wąskoprześwitowe (close clearance impellers) o dużych średnicach, takie jak mieszadła wstęgowe, kotwicowe lub ślimakowe1-4). Dla cieczy o małych lepkościach stosuje się najczęściej różnego rodzaju mieszadła turbinowe, łapowe lub śmigłowe. Są one dużo mniejsze, gdyż ich średnice D wynoszą zwykle 0,33-0,5 średnicy mieszalnika T i obracają się ze stosunkowo dużymi prędkościami5-7). Mieszadła turbinowe płaskie oraz mieszadła łapowe są mieszadłami o działaniu promieniowym, gdyż główny strumień cieczy wypływający z ich obszaru ma kierunek promieniowy. W przypadku mieszadła śmigłowego ciecz opuszczająca obszar mieszadła porusza się przede wszystkim w kierunku osiowym. Ta cecha determinuje stosowanie tego typu mieszadeł do wytwarzania zawiesin w reaktorach zbiornikowych oraz w tych przypadkach, kiedy konieczne jest szybkie i efektywne wymieszanie cieczy celem wyeliminowania gradientu stężenia i temperatury. Mieszadła śmigłowe mają zazwyczaj stały skok i w miarę oddalania się od osi mieszadła zmniejsza się kąt natarcia łopatki mieszadła. Dzięki temu prędkości osiowe cieczy wytwarzane przez ten typ mieszadła są w przybliżeniu stałe. Przewaga mieszadeł śmigłowych nad innymi typami mieszadeł o małych średnicach uwidacznia się wyraźnie, kiedy bierze się pod uwagę zapotrzebowanie na moc do ich napędu. Dla zakresu mieszania burzliwego, w którym zazwyczaj pracują, liczba mocy mieszania Eu określona jest równaniem (1): (1) w którym P oznacza moc mieszania, W, N częstość obrotową mieszadła, s-1, D średnicę mieszadła, m, a ρ gęstość cieczy, kg/m3. Tak określona liczba mocy mieszania nie zależy od liczby Reynoldsa i przyjmuje stałe wartości. Wartości te zależą od typu mieszadła. Najczęściej spotykane wartości Eu = const. zamieszczono w [...]

Wyznaczanie średniej szybkości ścinania w mieszalniku dla zakresu mieszania laminarnego


  Porównano modelowe szybkości ścinania cieczy w mieszalniku otrzymane z rozwiązania modelu wiru centralnego lub modelu hybrydowego 3D/2D z wartościami doświadczalnymi uzyskanymi metodą Metznera i Otto. Uzyskano duże rozbieżności przy porównywaniu wartości średnich, natomiast uzyskano dobre zgodności średnich wartości doświadczalnych i maksymalnych wartości modelowych. Otrzymane wyniki wytłumaczono specyfiką metody Metznera i Otto. Potato starch syrup and CM cellulose solns. were stirred with paddle-turbine agitators under lab. conditions to det. shear rate. The results were compared with the data calcd. from central vortex and hybrid 3D/2D models. A good agreement of the max. data was obsd. while the av. values differed significantly. W praktyce przemysłowej zachodzi często potrzeba posługiwania się cieczami nieniutonowskimi. W fazie projektowania dowolnego procesu z udziałem tych właśnie cieczy napotyka się na konieczność określania wielkości liczb kryterialnych służących do obliczania współczynników wnikania ciepła i masy, oporów przepływu i mocy mieszania. Wiąże się to z koniecznością znajomości podstawowej właściwości płynu nieniutonowskiego, jaką jest zmienna lepkość płynu będąca funkcją szybkości ścinania, czyli gradientu prędkości. Z tego powodu nie zawsze można korzystać bezpośrednio z liczb kryterialnych, które są słuszne dla płynu niutonowskiego, gdzie lepkość w każdym punkcie płynu jest taka sama. Aby ominąć ten problem, Politechnika Łódzka Czesław Kuncewicz*, Michał Niedzielski, Jacek Stelmach Wyznaczanie średniej szybkości ścinania w mieszalniku dla zakresu mieszania laminarnego Determination of the mean shear rate in a mixer for laminar mixing range Mgr Michał NIEDZIELSKI w roku 2009 ukończył studia na Wydziale Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska Politechniki Łódzkiej i w tym samym roku rozpoczął studia doktoranckie na tym samym wydziale. Obecnie pracuje w Elektrociepłowni Bełchatów. Specjalność - [...]

Wpływ modyfikacji mieszadła z łamanymi łopatkami na efektywność mieszania DOI:10.15199/62.2017.11.29


  Otrzymywanie zawiesin jest procesem często spotykanym w przemyśle1). Wytworzenie zawiesiny wymaga wykonania pracy mechanicznej w układzie ciecz-ciało stałe. Energia doprowadzana do takiego układu wytwarza przepływ burzliwy, w którym cząstki ciała stałego są podnoszone z dna zbiornika i rozprowadzane w całej objętości cieczy wypełniającej mieszalnik. Cząstki na dnie zbiornika najczęściej toczą się po nim i wirują, ale czasami są nagle unoszone przez wir (rys. 1). Rozkład i wartości średnich prędkości w mieszalniku oraz duże anizotropowe wiry wytwarzane przez dane mieszadło określają jaki stan jakościowy zawiesiny może być osiągnięty. Dlatego też stan końcowy zawiesiny (stopień zmieszania) zależy od konstrukcji mieszadła przy założonym nakładzie energetycznym1, 2). Na stan końcowy zawiesiny wytwarzanej przez dane mieszadło wpływają również inne czynniki, np. stosunek średnicy mieszadła do średnicy zbiornika D/T oraz prześwit mieszadła (odległość od dna zbiornika)3, 4). Najczęściej do wytwarzania zawiesin w mieszalniku stosowane są mieszadła o przepływie osiowym, np. śmigłowe lub turbinowe z pochylonymi łopatkami5). Jednak nadal prowadzone są badania mające na celu skonstruowanie do tego celu mieszadeł charakteryzujących się większą efektywnością6). W literaturze przedmiotu można znaleźć wiele modyfikacji mieszadeł wytwarzających osio- KIERUNEK PRZEPŁYWU PRZEPŁYW BURZLIWY CZASTKA WIR PUNKT STAGNACJI ROZWIJAJACY SIE Z CZASEM PRZEPŁYW LAMINARNY Fig. 1. Sudden pickup of solids by vortex1) Rys. 1. Nagłe uniesienie cząstki z dna przez wir1) 96/11(2017) 2365 Dr hab. inż. Jacek STELMACH - notkę biograficzną i fotografię autora drukujemy w bieżącym numerze na str. 2348. wy przepływ cieczy w mieszalniku7-13). Tego typu konstrukcją jest też mieszadło z łamanymi łopatkami M014, 15), które wykazuje dużą efektywność podczas mieszania zawiesin. Opracowane na Czeskim Uniwersytecie Technicznym modyfikacje mieszadła standardowego mają na[...]

Hydrodynamika cieczy w mieszalniku z ekscentrycznie umieszczonym mieszadłem w dyfuzorze DOI:10.15199/62.2019.3.23


  Przez wiele lat mieszadło Rushtona o średnicy ok. 1/3 średnicy zbiornika (fermentora) było uważane za optymalną konstrukcję do mieszania cieczy w fermentorach1). Tego typu mieszadło generuje intensywną burzliwość w pobliżu mieszadła i dlatego dobrze dysperguje gaz i rozdrabnia pęcherzyki. Jednak mieszanie w pozostałej objętości fermentora jest znacznie gorsze i może prowadzić do niejednorodności rozkładu pH lub stężenia tlenu2-4). Większość badań procesu mieszania w fermentorach skupia się na uzyskaniu dobrego rozprowadzenia tlenu i substancji odżywczych w całej objętości cieczy. Wymaga to dużej intensywności mieszania, która jednak może niekorzystnie oddziaływać na komórki mikroorganizmów, powodując nawet ich rozrywanie. Badania przeprowadzone w Katedrze Aparatury Procesowej PŁ5) wykazały, że mieszadło Rushtona o średnicy 125 mm pracujące w zbiorniku o średnicy 300 mm z szybkością obrotową 200 rpm nie powoduje dezintegracji komórek drożdży. Przy szybkości obrotów 260 rpm zaobserwowano zniekształcenia (zmiany kształtu) komórek oraz martwe komórki. Przy szybkości 380 rpm liczba komórek martwych zaczęła przewyższać liczbę żywych komórek. Dalsze zwiększenie szybkości obrotowej (do 440 rpm) spowodowało zwiększenie liczby martwych komórek. W przypadku mieszadła śmigłowego o tej samej średnicy zaobserwowano znacznie mniejsze efekty dezintegracji komórek drożdży. Obserwacje mikroskopowe potwierdzono przez badanie w zawiesinie zawartości uwolnionych 98/3(2019) 479 Dr hab. inż. Tomáš JIROUT, prof. CTU w roku 2000 ukończył studia na Wydziale Mechanicznym Czeskiej Politechniki w Pradze (CTU) na kierunku Inżynieria Procesowa. W 2005 r. na tym samym Wydziale obronił pracę doktorską, a w 2008 r. uzyskał stopień doktora habilitowanego w inżynierii procesowej. Od 2002 r. jest zatrudniony w tej uczelni obecnie jako profesor CTU. Od 2009 r. pełni funkcję dyrektora Instytutu i od 2012 r. jest członkiem Grupy Roboczej "Mieszanie" Europejskie[...]

Opis kształtów kropel wody w początkowej fazie opadania DOI:10.15199/62.2019.5.10


  Zagadnienie podawania cieczy w postaci kropel do innych mediów dotyczy wielu technologii i procesów, takich jak absorpcja gazu lub jego odpylanie w skruberach, nawilżanie powietrza i suszenie rozpryskowe. W szczególności ma ono decydujący wpływ na granulację aglomeracyjną realizowaną w aparatach typu bębnowego1-3) talerzowego4, 5), mieszalnikowego6) oraz wibracyjnego7). Stężenie i rozproszenie cieczy podawanej przez dysze ma wpływ na parametry nawilżonego surowca i jest związane z metodą jej dostarczania8, 9). Nierównomierność w podawaniu cieczy powoduje, że niektóre zwilżane elementy będą bardziej nasycone cieczą niż inne, a przyrost ich wielkości szybszy10-12). Podczas badań kroplowego nawilżania złoża granulowanego metodą stroboskopową określono prędkości kropel U cieczy o gęstości ρL wypływających z dysz o średnicach dotw 1-3,5 mm i opadających w gazie o gęstości ρG. Porównanie tych prędkości z prędkościami obliczonymi z zależności (1) otrzymanej z porównania sił działających na opadającą kulistą kroplę: (1) przedstawiono na rys. 1. Pomimo użycia w obliczeniach zamiast stałej wartości λ = 0,44, skorygowanych wartości współczynnika oporu13-15), prędkości zmierzone są większe od obliczonych. Analiza problemu prowadziła do wniosków, że rozbieżności mogły być spowodowane przez odstępstwa kształtu kropel od kuli i błędami w określaniu położenia środka ciężkości kropli (przy ocenie przesunięć posługiwano się środkami geometrycznymi). Oba wymienione źródła błędów mogą zostać wyeliminowane przez dokładniejszy opis kształtów kropel. W literaturze16) można znaleźć równania pozwalające obliczać wartość współczynnika oporu cząstek izometrycznych w zależności od sferyczności. W przypadku analizy opartej na obrazach dwuwymiarowych można posługiwać się czynnikiem kształtu Ψ = 4·π·A/P2. Jednak ze względu na rastrową strukturę obrazu dokładność obliczeń jest niewystarczająca i zależna od użytych algorytm[...]

Zjawisko wzrostu zapotrzebowania na moc mieszania podczas opróżniania zbiornika DOI:10.15199/62.2019.6.21


  Wytwarzanie zawiesin w sposób okresowy w zbiornikach z mieszaniem mechanicznym jest często stosowane w praktyce przemysłowej1). Aby podczas opróżniania zbiornika nie dopuścić do opadnięcia ziaren ciała stałego, pozostawia się pracujące wewnątrz mieszadło. W trakcie badań procesu wytwarzania zawiesiny w zbiorniku o pojemności 300 m3 zaobserwowano wzrost zapotrzebowania na moc mieszania podczas opróżniania zbiornika na krótko przed wynurzeniem się mieszadła z mieszanej cieczy2). Zjawisko to nie zostało dotychczas opisane w klasycznych monografiach dotyczących procesów mieszania3-5). Jedynie w pracy Paula i współpr.6) wspomina się o znaczącym wzroście sił działających na mieszadło podczas przechodzenia powierzchni cieczy przez mieszadło. Jednak nie zostało to do tej pory dokładnie wyjaśnione. W szczegółowych opracowaniach7) można jedynie znaleźć informacje o możliwym wzroście mocy mieszania po uruchomieniu mieszadła podczas mieszania zawiesin, gdy unoszone z dna cząstki ciała stałego osiągają poziom mieszadła. Efekt ten najprawdopodobniej jest spowodowany zmianami gęstości zawiesiny w pobliżu mieszadła. Zaobserwowany wzrost mocy jest znaczny i może prowadzić do przeciążenia silnika, a nawet do jego uszkodzenia. Dlatego celowe jest dokładniejsze zbadanie i wyjaśnienie przyczyn zwiększenia zapotrzebowania na moc oraz określenie jego skali. Część doświadczalna Aparatura Badania na Wydziale Inżynierii Chemicznej i Ochrony Środowiska Politechniki Łódzkiej przeprowadzono w płaskodennych zbiornikach o średnicach D 292 mm i 400 mm, zaopatrzonych w 4 standardowe przegrody (B = 0,1·D). Zbiorniki napełnione były wodą (t = 20°C) do wysokości Hp odpowiednio 190 mm i 235 mm (Hp/D ≈ 0,6). Taki stopień wypełnienia zbiorników był wystarczający, gdyż efekt zwiększenia mocy mieszania był obserwowany dopiero wówczas, gdy zwierciadło cieczy było blisko górnej płaszczyzny łopatek mieszadła. Do badań użyto przedstawionego na rys. 1 mieszadł[...]

 Strona 1