CCF20091014004

»f - i

rUt

:•>; _!r«    - . j.ś ,    ;    ,,

2.2. Mieszanie ciaj stałych '    -

•    'V    •ł-^,fvPOlL^x*’'3'-v r

.    ' . .. •    _v-i‘^v-^--v"r■'*--^;_J^;’

Całkowite wymieszanie ciał stałych następuje;|?ó:o$iąt^ięeiu przez mieszaninę stanu równowagi,¹ Składy , próbek pobranych;rw tym'ktanie ęą stałe. W przypadku mieszanin niejednorodnych, procesowi riiieąząma, towarzyszy segregacja. Tu również;ustalą się równowaga, ale młesZariina może być daleka od stanu całkowitego wymieszania.;    •    ^: ,’^; i’ i ^{; :} :Vv^; . . '    ■ ^;

Stopień wymieszaniajest definiowany jako stosunek powierzchni wza-od stanu równowagi mieszaniny idealnej, jakim'jeSt stan rąndomowy. Jest to stan całkowitego wymieszania w 'mieszalniku, ęojoznaćzą, ;że prawdopodobieństwo znalezienia Bię. cząstki dowolnego .składnika mieszaniny w' dowoL nym jej punkcie osiągaW.artość stałą równą udziałowi tego, składnika w całej mieszaninie. Określa się go. pa podstawie obUcżeń ątatrystycznychi.

Jedną z metod pozwalających określić zmiapy.^^. skladzię.' jest dznaćzenie odchylenia standardowego dla każdej frakcjY'w próbie; :- .

.. ^;5--: ■ -'V    •

..^L t s?    % i£31 \ •

gdzie: 8_m - odchylenie śtąndmdowe.m - liczba próbek;'x, ^ koncentracją danego składnika w czasie mieszania, 5 — średnia kbkceńtifąóją próby.

Mała wartość odchylenia' standardowego oznacza wyżsżjy stopień ujednolicenia mieszaniny.

Stopień wymieszania można oznaczyć przez porównanie zmierzonego odchylenia standardowego z analogicznymi wielkościami dla stanów granicznych. Najczęściej stosowane liczby wymieszania to:

■M_a =

§0 ~ ⁵m

5o-ó„

Mn =

log6₀ - IogS,„ logS₀ - log5„

gdzie: 8„ — odchylenie standardowe tzw. idealnego wymieszania próby, 5₀ — odchylenie standardowe na początku mieszania, 8_m — odchylenie standardowe w czasie mieszaiua.

5₀ oblicza się ze wzoru:

S₀ = [v (1 -v)]^Vi lub 8₀= [x (1-jc)]*⁴

gdzie: v(x) — jest odpowiednio przeciętnym ułamkiem objętościowym (masowym) składnika w mieszaninie.

Liczba wymieszania zdefiniowana jako M₁ jest stosowana wtedy, gdy mieszane są w przybliżeniu równe masy składników,^: zaś M₂ wówczas, gdy mała ilość jednego komponentu jest rozpraszana w przeważającej ilości drugiego.

-^'>r    ' A .    ^:    ‘    ‘ -r y • -i '

' 2.3. Mieszaiiie cieczy

.^:l' V    V :    '    . ...

• ,    . ■ • -    •• j* ; •

:.7 : v|ślfijnti mieszania., cieczy jest wyrównywanie temperatury lui> stężenia ^kladnilcn w..oicreślbnęj przestrzeni. W przypadku mieszanin o nieograniczo-y ..nej,rpzpuszczalęości'mieszanie prowadzi się ;do trwałego wyrównania stężę-’• nia, u w.!pr^#d^\Htie8isapin' niejednorodnych, o różnych ciężarach właściwych proces prowadzi: się do uzyskania stanu równowagi dynamicznej. Stan ' V . tenjtrwa tak;'dłhgó, jak diugoi zachodzi miesżahie. Po jego ustaniu układ wraca da stanu póćzątkowego.    ^    ■    •

• Na proceą jnieśzania ma wpływ, charakter ruchu powodującego mieszanie i • i właściwości cieczy,. Biorąc pod uwagę właściwości cieczy, można wyróżnić 3 podstawowe, przypadki, charakteryzujące się różną zmianą lepkości w za leżnóśei. od .prędkości obrotowej mieszadła:    ' \

,1. cieciu .niutóuowśkie, w których'intensywność mieszania nie wpływa na zmianę lśpitóści płynu, bo zależy ona jedynie od temperatury procesu,

.■?;    2. ciecze, pseiidoplastyczne Bingliama, których lepkość maleje przy

: szybkich, ębrotaph _;mieszadła,

3, cieczś o Odwróconej plastyczności, których .lepkość pozorna wzrasta w miarę zwiększania liczby obrotów mieszadła.

W typowym mieszalniku zaopatrzonym w mieszadło mogą wystąpić nastę-

pujące typy ruchów (ryc. 2.1):

A — ruch równoległy do wałka mieszadła,

B - ruch styczny względem wałka,

C - ruch prostopadły w stosunku do wałka.

Ogólna definicja stopnia wymieszania ma postać: M=l —8, gdzie 8 jest względnym odchyleniem standardowym i na początku procesu (dla 1=0) 8 = 1 oraz M = 0, zaś dla stanu idealnego wymieszania t = ~, 8 = 0 oraz M= 1. Taki stan można osiągnąć jedynie przy mieszaniu gazóv7 oraz cieczy wzajemnie rozpuszczalnych.

Ryc. 2.1. Różne typy ruchów cieczy w mieszalniku: A - równoległy, B - styczny, C - prostopadły. Źródto: Feitows, 1988

Mieszanie ciąF stałych jest wążną'.operacją w młynarstwie, w przemyśle koncentratów spożywczych oraz w mieszalniach pasz.

W praktyce wygodną miarą intensywności mieszania jest indeks mieszania: •

_J_X_l+X_t+ ,..+X_i n

gdzie X_t — stężenie względne, przy czym

Xi =

fi

X

gdy. x_i<x