Search

Mehaničko miješanje se primjenjuje u čitavom nizu proizvodnih procesa. Potpuno razumijevanje ove operacije počiva na poznavanju hidrodinamičkih uvjeta koji vladaju u miješalici temeljem kojih je moguće provedbu miješanja i optimirati. Ukoliko se miješanje provodi dvama miješalima, hidrodinamika u promatranom sustavu postaje znatno kompleksnija u odnosu na sustave s jednim miješalom. Cilj ovog rada je bio sagledati utjecaj udaljenosti dvaju miješala od dna posude (C/D) na karakteristične parametre miješanja u miješalici volumena 14.15 dm3. Miješanje se provodilo korištenjem dvaju turbinskih miješala s lopaticama nagnutim pod kutom od 45° (PBT) čija je međusobna udaljenost (S/D) zadržana konstantnom. U radu je eksperimentalno određeno vrijeme homogenizacije, Ntm, mjerenjem vremena do ustaljenja potencijala otopine nakon injektiranja trasera. Pri odabranim brzinama vrtnje miješala mjeren je i zakretni moment na osovini miješala kako bi se odredio utrošak snage. Numerički model je razvijen u računalnom programu ANSYS™ Fluent v17.2. Isti je korišten za prikaz specifičnih tokova fluida, kao i kontura rasipanja privedene energije unutar miješalice. Ovakav kvantitativan i kvalitativan opis miješanja omogućava potpuniju analizu utjecaja miješanja na pojedine stupnjeve provedbe separacijskih procesa, prije svega šaržne kristalizacije za koju je i razvijen.

Utrošak snage pri provedbi miješanja može značajno ovisiti o geometrijskim karakteristikama sustava, posebno miješala. U ovom radu sagledan je utjecaj veličine i pozicije miješala na utrošak snage miješanja pri provedbi šaržne prekristalizacije boraksa. Ispitivanja su provedena u kristalizatoru volumena 15 dm3 u kojem je omjer visine stupca kapljevine i promjera kristalizatora iznosio 1.3. Zbog navedenog omjera miješanje se provelo dvama aksijalnim turbinskim miješalima s ravnim lopaticama nagnutim pod kutom od 45° (PBT tip miješala). Utjecaj veličine miješala na utrošak snage ispitivan je primjenom miješala različitih promjera, dok je pozicija miješala sagledavana kroz udaljenost donjeg miješala od dna te kroz razmak između miješala. Iz rezultata je uočeno da utrošak snage značajno ovisi o primijenjenim parametrima miješanja. S obzirom da se utrošak sagledavao pri postizanju stanja potpune suspenzije kristala, dobiveni rezultati mogli su se objasniti tek uvidom u strukturu toka kapljevine. U tu svrhu izvršeno je fotografiranje tokova te je analizom slike određen tok kapljevine kojeg razvija pojedino miješalo. Ovisno o veličini i poziciji miješala na slikama je uočeno preklapanje nastalih tokova. Na osnovu provedenih ispitivanja utvrđeno da je utrošak snage direktna posljedica strukture sveukupnog toka kapljevine, ali i mjera međudjelovanja tokova dvaju miješala. Za suspendiranje kristala boraksa potom je predložena optimalna geometrija dvaju aksijalnih miješala.

Širina metastabilne zone je čimbenik koji u znatnoj mjeri određuje svojstva finalnog produkta procesa kristalizacije tj. utječe na veličinu dobivenih kristala, raspodjelu veličina kao i na unutrašnju strukturu i oblik kristala. U ovom radu se provodila šaržna kristalizacija boraksa postupkom kontroliranog hlađenja. Proces se odvijao u reaktoru s ravnim dnom volumena 2 L, uz uporabu aksijalnog turbinskog miješala (tzv. 4-PTD tip miješala). Visina stupca kapljevite faze bila je jednaka promjeru reaktora (T = H), koji je sadržavao i četiri razbijala vira standardnih dimenzija (b = T/10). Brzina hlađenja tijekom svih eksperimenata iznosila je 6 oC/h. U prvom dijelu rada određivana je topljivost boraksa pri različitim temperaturama, da bi se potom detaljnije sagledavao utjecaj miješanja na širinu metastabilne zone boraksa. Širina metastabilne zone određivana je vizualnom metodom, a u radu je iskazana kao razlika temperature zasićenja i temperature na kojoj se pojavljuju prvi vidljivi nukleusi ( Tmax). Ispitivan je utjecaj brzine vrtnje turbinskog miješala, njegovog promjera te utjecaj udaljenosti miješala od dna posude. Također je analiziran utjecaj tih parametara na utrošak snage miješanja. Na osnovu dobivenih rezultata može se zaključiti da boraks spada u skupinu anorganskih soli s izrazito pozitivnim temperaturnim koeficijentom topljivosti u ispitivanom temperaturnom intervalu. Utvrđen je znatan utjecaj inteziteta miješanja, promjera korištenog miješala, kao i njegove udaljenosti od dna posude na širinu metastabilne zone. Stoga se ti parametri svakako moraju uzeti u obzir pri postavljanju uvjeta kristalizacije, odnosno odabira konfiguracije reaktora za provedbu kristalizacije boraksa. Ispitane veličine ujedno utječu i na utrošak snage miješanja koja je u radu izražena kao odnos P/m.

Postupak suspendiranja plutajućih čestica (PEHD) u miješalici provodio se uz uporabu različitih kombinacija dvaju turbinskih mješala na zajedničkoj osovini. Tijekom rada korištene su tri kombinacije turbinskih mješala označene kao: SBT – SBT, SBT – PDT i PDT – SBT (gdje SBT označava turbinsko mješalo s četiri ravne lopatice, dok PTD turbinsko mješalo s četiri ravne lopatice nagnute pod kutem od 45o). U prvom dijelu rada sagledavao se utjecaj masene koncentracije, veličine čestica, te utjecaj razlike gustoća između kontinuirane i suspendirane faze na minimalan broj okretaja mješala potreban za postizanje stanja potpune suspenzije, izražen bezdimenzijskom Froudovom značajkom, FrJS. Potom je ispitivana i ovisnost FrJS o promjeru korištenih mješala, njihovoj udaljenosti od dna posude za miješanje kao i o međusobnoj udaljenosti mješala. Stanje potpune suspenzije plutajućih čestica određivano je vizualnom Joostenovom metodom. Na osnovu eksperimentalnih rezultata dobivena je sljedeća ovisnost analiziranih veličina: gdje je S bezdimenzijska veličina određena geometrijom mješala, odnosno omjerima D/T, c/H i s/H. U radu je prikazana i simulacija hidrodinamičkih zbivanja u korištenim sustavima primjenom programskog paketa VisiMix 2000 Turbulent. Literatura: 1. N. Harnby, M.F. Edvards, A.W. Nienow, Mixing in Process Industries, Butterworth-Heinemann, Oxford, 1997., s. 364-392. 2. K. Takahashi, S. Sasaki, J .Chem. Eng. Japan 32(1) (1999) 40. 3. N. Kuzmanić, B. Ljubičić, Chem. Eng. J. 84 (2001) 325.

Ispitivanja u ovom radu provedena su u svrhu odredivanja optimalnih geometrijskih i hidrodinamičkih karakteristika sustava za provedbu postupka suspendiranja čvrstih plutajućih čestica u kapljevitoj fazi. Pri postupku suspendiranja u miješalici korištena su dva turbinska mješala sa četiri ravne lopatice pod nagibom od 45° koja su se istovremeno nalazila na zajedničkoj osovini. Mješala su usmjeravala tok kapljevine aksijalno prema dnu posude (tzv. PTD tip mješala ; eng. pitched blade turbine down-pumping). U radu je ispitivan utjecaj koncentracije plutajućih čestica na vrijeme homogenizacije sustava, tm, na broj okretaja mješala potrebnog za postizanje stanja potpune suspenzije, NJS, kao i na utrošenu snagu miješanja po jedinici mase suspenzije, (P/m)JS. Takoder je sagledavana ovisnost navedenih veličina o promjeru primijenjenih mješala, njihovoj međusobnoj udaljenosti kao i udaljenosti mješala od dna posude. Vrijeme homogenizacije sustava određivano je konduktometrijskom metodom, dok se utrošena snaga miješanja određivala mjerenjem sile zakretnog momenta. Vrijednosti brojeva okretaja mješala potrebnih za postizanje stanja potpune suspenzije određivane su vizualnom Joostenovom metodom. Na osnovi dobivenih rezultata zaključeno je da pridodavanje novog mješala na zajedničku osovinu u miješalici u kojoj se provodi suspendiranje plutajućih čestica ima pozitivan učinak na taj postupak. Učinak se odražava u smanjenju vrijednosti tm, NJS i (P/m)JS.

U radu je proveden postupak suspendiranja plutajućih čvrstih čestica u miješalici s dva turbinska mješala. Mješala s tri ravne lopatice pod nagibom od 30 stvarala su aksijalan tok suspenzije usmjeren prema dnu posude za mješanje (tzv. 3-PTD tip mješala). Sagledavao se utjecaj koncentracije plutajućih čestica (PEHD čestice), te utjecaj površinske napetosti na granici faza kapljevina/zrak na vrijeme homogenizacije sustava, tm, na broj okretaja mješala potrebnog za postizanje stanja potpune suspenzije, NJS, kao i na utrošenu snagu miješanja po jedinici mase suspenzije, (P/m)JS. Također je ispitivana ovisnost navedenih veličina o promjeru primijenjenih mješala, njihovoj udaljenosti od dna posude za miješanje, kao i o međusobnoj udaljenosti mješala. Vrijeme homogenizacije sustava određivano je konduktometrijskom metodom, dok se utrošak snage miješanja određivao mjerenjem sile zakretnog momenta. Na osnovi dobivenih rezultata, te provedenih usporedbi sa sustavom u kom se suspendiranje plutajućih čestica provodilo uz primjenu samo jednog mješala, zaključeno je da pridodavanje novog 3-PTD mješala na zajedničku osovinu ima pozitivan učinak na taj postupak. Pozitivan učinak ogleda se u smanjenju vrijednosti tm, NJS i (P/m)JS .

Cilj rada je definiranje utjecaja miješanja na produkt polimerizacije stirena u suspenziji. Dobiveni produkt karakteriziran je u pogledu raspodjele veličina čestica i specifične površine uporabom RRSB i LN analitičke funkcije raspodjele. Pomuću krivulja učestalosti kao i specifičnih parametara korištenih analitičkih funkcija, odnosno granulometrijskih karakteristika produkta određenih pomoću tih parametara, pokušao se definirati utjecaj primijenjene geometrije i hidrodinamike sustava na dobiveni produkt.

Dobiveni produkt karakteriziran je u pogledu raspodjele veličina čestica i specifične površine uporabom LN analitičke funkcije raspodjele. U određenim područjima finoće uočavaju se izvjesna odstupanja izmjerenih vrijednosti u odnosu na očekivane što zahtijeva transformaciju LN aproksimativne funkcije. Analizirane vrijednosti su promatrane u odnosu na primijenjenu geometriju i hidrodinamiku sustava.

U radu je ispitivan utjecaj geometrijskih i hidrodinamičkih karakteristika sustava na produkt perl-polimerizacije stirena. Dobiveni produkt karakteriziran je u pogledu raspodjele veličina čestica i specifične površine uporabom RRSB analitičke funkcije raspodjele. U određenim područjima finoće uočavaju se izvjesna odstupanja izmjerenih vrijednosti u odnosu na očekivane što zahtijeva transformaciju RRSB aproksimativne funkcije. Analizirane vrijednosti su promatrane u odnosu na primijenjenu geometriju i hidrodinamiku sustava.