Laboratoria z Ochrony Środowiska

Ć

wiczenie I

Mieszanie cieczy

Opracowali:

Artur Łukaszewski

Jacek Kaczmarski
Oskar Kreft

Gdańsk 2010

Schemat stanowiska laboratoryjnego do badania procesu mieszania cieczy

Opis elementów:

1.

Stalowa rama.

2.

Przegrody.

3.

Zbiornik cylindryczny.

4.

Dynamometr sprężynowy.

5.

Silnik.

6.

Cyfrowy obrotomierz.

7.

Tablica przyrządów.

8.

Regulator obrotów.

9.

Wskaźnik pozwalający odczytać siłę.

Cel i przebieg ćwiczenia

Ć

wiczenie miało na celu wyznaczenie krzywej mocy mieszania cieczy w zależności

od użytego mieszadła, prędkości obrotowej wału mieszadła oraz stosowania, bądź też nie
stosowania przegród. W doświadczeniu zostały wykorzystane trzy mieszadła turbinowe,
tarczowe o zróżnicowanych wielkościach.

Na początku ćwiczenia podłączono urządzenie do źródła prądu elektrycznego.

Następnie zdjęto pokrywę i ustawiono ją na stojaku, znajdującym się obok urządzenia w celu
zamontowania na wał mieszadła. Po wykonaniu następującej czynności należało założyć
pokrywę na ramę. Stabilność jej zapewniały odpowiednio usytuowane bolce. Kolejne
czynności polegały na założeniu linki, właściwym wyregulowaniu dynamometru oraz
dokręceniu śruby mocującej. Następnie uruchomiono regulator prędkości silnika i pierwszy
pomiar siły został dokonany przy wartości 100 obrotów na minutę. Po poluzowaniu śruby
dokonano odczytu na dynamometrze. Uzyskaną wartość siły oraz prędkości obrotowej
umieszczono w tabeli. Dalej wykonano pomiary dla tego samego mieszadła, lecz przy
prędkościach obrotowych wynoszących 200 i 300 obrotów na minutę, po czym je
zanotowano. Kolejne czynności polegały na zmianie mieszadła o innej średnicy i ponownym
odczycie sił dla prędkości obrotowych wspomnianych powyżej. Analogicznie postąpiono z
trzecim mieszadłem, które także różniło się od poprzednich średnicą.

Dalszy przebieg doświadczenia polegał na zamontowaniu w zbiorniku przegród i

powtórzeniu wcześniej wspomnianych czynności pomiarowych. Po zakończeniu ćwiczenia
wyłączono regulator prędkości obrotowych i wyciągnięto wtyczkę urządzenia z sieci.
Wszystkie uzyskane wartości zostały umieszczone w tabeli, którą dodatkowo uzupełniono o
parametry średnic mieszadeł. Na końcu zostały obliczone momenty skręcające na wale oraz
moc mieszania.

Tabela z pomiarami i wynikami obliczeń

Nr

miesz.

Ś

rednica

całkowita

mieszadeł

[mm]

Prędkość obrotowa

mieszadła

n [obr./min.]

Siła na

dynamo-

metrze

F [N]

Prędkość

kątowa

mieszadła













=

s

n 1

60

2

π

ω

Moment

skręcający na

wale

]

[

*

11

,

0

Nm

F

M

=

Moc

mieszania

ω

*

M

P

=

[W]

Parame

tr wym.

miesz.

D=160mm

d/D [-]

Mieszalnik z przegrodami

1.

95

100

0,1

10,47167

0,011

0,115188

0,59

200

0,5

20,94333

0,055

1,151883

0,59

300

1,5

31,415

0,165

5,183475

0,59

2.

115

100

0,1

10,47167

0,011

0,115188

0,72

200

1

20,94333

0,11

2,303767

0,72

300

2,5

31,415

0,275

8,639125

0,72

3.

145

100

0,4

10,47167

0,044

0,460753

0,91

200

2,2

20,94333

0,242

5,068287

0,91

300

4,6

31,415

0,506

15,89599

0,91

Mieszalnik bez przegród

1.

95

100

0

10,47167

0

0,115188

0,59

200

0,05

20,94333

0,0055

0,69113

0,59

300

0,2

31,415

0,022

0,115188

0,59

2.

115

100

0,1

10,47167

0,011

0,460753

0,72

200

0,2

20,94333

0,022

1,036695

0,72

300

0,3

31,415

0,033

0,69113

0,72

3.

145

100

0,6

10,47167

0,066

2,07339

0,91

200

0,9

20,94333

0,099

3,801215

0,91

300

1,1

31,415

0,121

0,115188

0,91

Wykres mocy w zależności od obrotów

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0

50

100

150

200

250

300

350

M

o

c

o

d

o

b

ro

tó

w

P

(n

)

[W

]

Liczba obrotów n [obr.\min.]

Małe mieszadło (z przegrodą)

Średnie mieszadło (z przegrodą)

Duże mieszadło (z przegrodą)

Małe mieszadło (bez przegrody)

Średnie mieszadło (bez przegrody)

Duże mieszadło (bez przegrody)

Wnioski:

•

wraz ze wzrostem prędkości obrotowej moc mieszania cieczy wzrasta dla wszystkich
wielkości mieszadeł

•

dla obrotów mniejszych od stu na minutę moce są praktycznie identyczne

•

wzrost mocy mieszania jest intensywniejszy, w każdym przypadku dla mieszalnika z
przegrodami

•

ewentualne błędy pomiarowe wynikają z niedokładności wykonania odczytów i
konfiguracji urządzenia