1.Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest poznanie metodyki pomiaru mocy mieszania i doświadczalne określenie charakterystyk mocy dla wybranych mieszadeł.

2.Schemat aparatury.

1 - zbiornik

2 - mieszadło

3 - silnik

4 - miernik częstości obrotów

5 - momentomierz

6,7 - pokrętła częstości obrotowej

8 - włącze-nie/wyłaczenie miernika częstości obrotów.

9 - wskaźnik układu pomiarowego

10 - włączenie / wyłączenie momentomierza

3. Tabele pomiarowe

Dane dotyczące aparatury:

- M_b - moment skręcający dla obiegu z mieszadłem

- M_j - moment skręcający dla obiegu jałowego

- n - częstość obrotów

- z - liczba ramion mieszadła

- D - średnica zbornika

- H - wysokość cieczy w mieszalniku

- d₃ - średnica mieszadła z 2 ramionami

- d₂ - średnica mieszadła z 3 ramionami

- d₁ - średnica mieszadła z 4 ramionami

Stałe wartości:

D = 0,14 m

H = 0,14 m

d₁ = 0,097 m

d₂ = 0,086 m

d₃ = 0,097 m

Zbiór pomiarów dla mieszadła z 4 ramionami.

Lp	z	H/D	D/d	n [obr/min]	Mj [Nm]	Mb [Nm]	M [Nm]
1	4	1	1,44	115	0,015	0,021	0,006
2							145	0,017	0,026	0,009
3							175	0,018	0,030	0,012
4							205	0,020	0,036	0,016
5							235	0,021	0,041	0,02
6							265	0,022	0,046	0,024
7							295	0,023	0,052	0,029
8							325	0,024	0,059	0,035
9							355	0,025	0,065	0,04
10							385	0,025	0,071	0,046

Zbiór pomiarów dla mieszadła z 3 ramionami.

Lp	z	H/D	D/d	n [obr/min]	Mj [Nm]	Mb [Nm]	M [Nm]
1	3	1	1,63	145	0,017	0,023	0,006
2							175	0,018	0,026	0,008
3							205	0,020	0,028	0,008
4							235	0,021	0,031	0,01
5							265	0,022	0,033	0,011
6							295	0,023	0,036	0,013
7							325	0,024	0,039	0,015
8							355	0,025	0,042	0,017
9							385	0,025	0,045	0,425
10							415	0,026	0,048	0,022

Zbiór pomiarów dla mieszadła z 2 ramionami.

4.Przykładowe obliczenia.

Korzystając ze wzoru:

I danych :

η = 40*10^-3 Pa*s

ρ = 1123 kg/m³

Re > 500

muszę obliczyć minimalną częstość obrotów mieszadła w glikolu etylenowym

- dla mieszadła z 4 ramionami :

Lp	z	H/D	D/d	n [obr/min]	Mb [Nm]	Mj [Nm]	M [Nm]
1	2	1	1,44	115	0,020	0,015	0,005
2							145	0,024	0,017	0,007
3							175	0,027	0,018	0,009
4							205	0,029	0,020	0,009
5							235	0,032	0,021	0,011
6							265	0,035	0,022	0,013
7							295	0,039	0,023	0,016
8							325	0,041	0,024	0,017
9							355	0,045	0,025	0,02
10							385	0,049	0,025	0,024

- dla mieszadła z 3 ramionami:

- dla mieszadła z 2 ramionami:

Następnie obliczam moc mieszania ze wzoru:

N = 2*π*n*M [W]

Gdzie:

M = M_b - M_j [Nm]

z	Mb [Nm]	Mj [Nm]	M [Nm]	N [W]
4	0,021	0,015	0,006	0,071
		0,026	0,017	0,009	0,136
		0,030	0,018	0,012	0,219
		0,036	0,020	0,016	0,344
		0,041	0,021	0,02	0,492
		0,046	0,022	0,024	0,666
		0,052	0,023	0,029	0,896
		0,059	0,024	0,035	1,191
		0,065	0,025	0,04	1,487
		0,071	0,025	0,046	1,855
	3	0,023	0,017	0,006	0,091
		0,026	0,018	0,008	0,146
		0,028	0,020	0,008	0,172
		0,031	0,021	0,01	0,246
		0,033	0,022	0,011	0,305
		0,036	0,023	0,013	0,402
		0,039	0,024	0,015	0,511
		0,042	0,025	0,017	0,632
		0,045	0,025	0,425	0,806
		0,048	0,026	0,022	0,956
	2	0,020	0,015	0,005	0,059
		0,024	0,017	0,007	0,106
		0,027	0,018	0,009	0,164
		0,029	0,020	0,009	0,193
		0,032	0,021	0,011	0,271
		0,035	0,022	0,013	0,361
		0,039	0,023	0,016	0,494
		0,041	0,024	0,017	0,579
		0,045	0,025	0,02	0,744
		0,049	0,025	0,024	0,968

Czyli:

N = 2*π*n*(M_b - M_j) [W]

Np.:

Dla z = 4:

Dla n = 1,89 obr/s

N = 2*3,14*1,89*0,006 = 0,071 W

Dla n = 6,42 obr/s

N = 2*3,14*6,42*0,046 = 1,855 W

Dla z = 3:

Dla n = 2,41obr/s

N = 2*3,14*2,41*0,006= 0,091W

Dla n = 6,92obr/s

N = 2*3,14*6,92*0,022= 0,956W

Dla z = 2:

Dla n = 1,89obr/s

N = 2*3,14*2,91*0,005= 0,059W

Dla n = 6,42 obr/s

N = 2*3,14*6,42 *0,024= 0,968W

Następnie obliczam liczby:

a) Reynoldsa

b) Eulera

Ad a)

Korzystam ze wzoru : Re =

Np.:

dla z = 3 i d = 0,086 m i n = 5,92obr/s

Re =
= 1229

Ad b)

Korzystam ze wzoru Eu =

Np.:

dla z = 3:

i Obr= 2,92 obr/s

Eu =

Dla z = 2

i n = 5,42 obr/s

Eu =

Zestawienie liczb Eulera i Reynoldsa

- dla mieszadła z 4 ramionami :

z	n [obr/s]	N [W]	Re	Eu
4	1,89	0,071	499	1,094
		2,41	0,136	637	1,009
		2,91	0,219	769	0,923
		3,42	0,344	903	0,891
		3,92	0,492	1035	0,848
		4,42	0,666	1168	0,800
		4,92	0,896	1300	0,780
		5,42	1,191	1432	0,776
		5,92	1,487	1564	0,743
		6,42	1,855	1696	0,727

- dla mieszadła z 3 ramionami :

z	n [obr/s]	N [W]	Re	Eu
3	2,41	0,091	500	1,228
		2,91	0,146	604	1,123
		3,42	0,172	710	0,813
		3,92	0,246	814	0,774
		4,42	0,305	918	0,669
		4,92	0,402	1022	0,638
		5,42	0,511	1125	0,607
		5,92	0,632	1229	0,577
		6,42	0,806	1333	0,577
		6,92	0,956	1437	0,546

- dla mieszadła z 2 ramionami :

z	n [obr/s]	N [W]	Re	Eu
2	1,89	0,059	499	0,912
		2,41	0,106	637	0,785
		2,91	0,164	769	0,692
		3,42	0,193	903	0,501
		3,92	0,271	1035	0,466
		4,42	0,361	1168	0,433
		4,92	0,494	1300	0,430
		5,42	0,579	1432	0,377
		5,92	0,744	1564	0,372
		6,42	0,968	1696	0,379

Ostateczny zbiór wszystkich wyników przedstawia tabela :

z	H/D	D/d	n [obr/s]	Mb [Nm]	Mj [Nm]	M [Nm]	N [W]	Re	Eu	Euśr
4	1	1,44	1,89	0,021	0,015	0,006	0,071	499	1,094	0,786
						2,41	0,026	0,017	0,009		0,136	637	1,009
						2,91	0,030	0,018	0,012		0,219	769	0,923
						3,42	0,036	0,020	0,016		0,344	903	0,891
						3,92	0,041	0,021	0,020		0,492	1035	0,848
						4,42	0,046	0,022	0,024		0,666	1168	0,800
						4,92	0,052	0,023	0,029		0,896	1300	0,780
						5,42	0,059	0,024	0,035		1,191	1432	0,776
						5,92	0,065	0,025	0,040		1,487	1564	0,743
						6,42	0,071	0,025	0,046		1,855	1696	0,727
			3	1	1,63	2,41	0,023	0,017	0,006		0,091	500	1,228	0,755
						2,91	0,026	0,018	0,008		0,146	604	1,123
						3,42	0,028	0,020	0,008		0,172	710	0,813
						3,92	0,031	0,021	0,010		0,246	814	0,774
						4,42	0,033	0,022	0,011		0,305	918	0,669
						4,92	0,036	0,023	0,013		0,402	1022	0,638
						5,42	0,039	0,024	0,015		0,511	1125	0,607
						5,92	0,042	0,025	0,017		0,632	1229	0,577
						6,42	0,045	0,025	0,425		0,806	1333	0,577
						6,92	0,048	0,026	0,022		0,956	1437	0,546
			2	1	1,44	1,89	0,020	0,015	0,005		0,059	499	0,912	0,535
						2,41	0,024	0,017	0,007		0,106	637	0,785
						2,91	0,027	0,018	0,009		0,164	769	0,692
						3,42	0,029	0,020	0,009		0,193	903	0,501
						3,92	0,032	0,021	0,011		0,271	1035	0,466
						4,42	0,035	0,022	0,013		0,361	1168	0,433
						4,92	0,039	0,023	0,016		0,494	1300	0,430
						5,42	0,041	0,024	0,017		0,579	1432	0,377
						5,92	0,045	0,025	0,020		0,744	1564	0,372
						6,42	0,049	0,025	0,024		0,968	1696	0,379

---