Аппараты с перемешивающими устройствами

Схема привода коаксиального вала с планетарным редуктором позволяет настроить взаимные параметры мешалок для работы в едином тандеме для получения наилучшей гидродинамической картины. В авиационной технике и судах основной акцент внимания смещен на само лопастное устройство, его КПД, эффективность, устранение закручивания потока на выходе для снижения гироскопических и реактивных моментов. В химических перемешивающих устройствах

внимание уделяется структуре перемешиваемого потока, и геометрия лопастей с другими параметрами мешалки оптимизируются для получения нужного «отклика» потока на выходе. Принципиальные отличия потока состоят в том, что внутри сосуда линии тока образуют про-

странственный замкнутый контур, а для гребных или воздушных винтов линии тока потока не замкнуты. Но эффективность одиночного винта или пропеллерной мешалки можно оценить по единым критериям потери КПД за счет закручивания потока на выходе с лопасти.

Применив подход из авиационной и судовой техники в конструировании перемешивающих устройств аппаратов, можно получить эмерджентный по процессу эффект за счет

нового подхода к организации потока в аппарате и повышения механических характеристик устройства за счет синергетического эффекта повышения КПД и осевой тяги (синергетический эффект относится к самому механическому устройству). Совместное прочтение винтов

и пропеллерных мешалок позволяет выполнять теория идеального винта (пропеллера), применяя которую можно описывать винты и мешалки как один вид устройств (с конструктивными отличиями) с учетом различий во внешних условиях. Новый подход в организации потока получится в результате организации направления потока лопастями второй мешалки с противоположным вращением. Особенностью является тонкая настройка взаимной работы мешалок по воздействию на жидкость. Параметры лопастей каждой мешалки тандема (такие как угол установки, угловая скорость) подбираются по параметрам потока на выходе после второй мешалки. Применение мешалок с различными параметрами лопастей в одном перемешивающем

устройстве не является новым решением для более простой конструкции перемешивающего устройства с мешалками на одном валу и с одним направлением вращения.

В существующих перемешивающих устройствах с приводом коаксиальных валов

от двух мотор-редукторов наглядно видно, что такого подхода нет, а коаксиальная конструкция необходима только для выполнения мешалками раздельных технологических операций. Для такой схемы можно применять совместно тихоходные рамные и быстроходные пропеллерные мешалки (отметим, что пропеллерные мешалки являются быстроходными, но рассматривать их только как быстроходные не в полной мере корректно). Мешалки в таких устройствах могут выполнять различные технологические функции процесса перемешивания. То есть, на таких устройствах нельзя применить авиационный и судовой подход в организации перемешиваемого потока в аппарате.

В перемешивающем устройстве с соосным тандемом по авиационному типу, мешалки используют физический принцип (обозначаемый в таких случаях как «новый физический принцип»), ранее не применявшийся в перемешивающих устройствах, в результате которого устраняется закручивание перемешиваемого потока и линии его траекторий становятся двумерными (замкнутым контурам в плоскости) взамен трехмерных траекторий для одной пропеллерной мешалки. В существующих коаксиальных перемешивающих устройствах мешалки системы работают раздельно на разных технологических операциях и фактически мешалки скомпонованы на одной оси и не связаны между собой по принципу работы. Несмотря на общий конструктивный элемент в виде коаксиальных валов, принцип действия перемешивающих устройств принципиально отличается.

При рассмотрении перемешивающего устройства как системного объекта, состоящего из идентичных конструктивных элементов, системы не сводятся к составляющим их элементам.

Системы конструкций является различными и отличаются друг от друга по назначению и принципу действия. Данное свойство для систем характеризуется термином эмерджентного эффекта.

__

В работе [16,с.339] указано об ограничении функционала описываемого программного пакета (в версии 2010 г.) для расчета соосных винтов так как для этой программы вращающиеся области не должны касаться и пересекаться. Возникает вопрос о выборе программы МКЭ, которая будет являться стандартом по умолчанию для гидродинамических расчетов.

 Для программы положение стандарта по умолчанию достигается:

– возможностью пакета программ выполнять междисциплинарные расчеты из разных областей теоретической физики, которые необходимы для расчета сложного технического изделия.

– широким распространением в различных областях промышленности и опыт применения для реализации сложных технических изделий;

– знакомство и знание с программой большого числа инженеров из разных компаний в разных отраслях промышленности;

– внедрение программы в курс обучения в высших учебных заведениях.