Расчет привода перемешивающего устройства (мешалки)

Различные типы мешалок нередко встречаются на любом заводе, производящем продукты питания. В данной статье рассматривается приблизительный вариант расчета данного привода, учитывая популярные варианты мешалок.

Исходные данные: 

Расчет привода начинается с определения диаметра лопастей мешалки d_m по формуле (1), если он не задан дополнительно:

Для расчета мощности, необходимой для вращения, используют формулу (2):

Здесь коэффициент 1,2 обеспечивает запас мощности для преодоления трения; K_n отвечает за связь между условиями перемешивания и затратами мощности. Для его определения необходимо рассчитать число Рейнольдса Re – величина характеризующая отношение инерционных сил к силам вязкого трения – по формуле (3):

Число Рейнольдса позволяет воспользоваться экспериментальными данными по известным конструкциям мешалок и лопастей. График зависимости K_n(Re) представлен на рисунке 1. 

На нем представлены несколько кривых, каждая из которых характеризует определённый тип мешалки, а именно:

1.      открытая турбинная мешалка с шестью прямыми вертикальными лопатками (b=0,2dм; l=0,25dм) при D/dм = 3 в сосуде с четырьмя перегородками (B/dм = 0,17);

2.      турбинная мешалка типа 1 при B/dм = 0,10; 

3.      открытая турбинная мешалка с шестью изогнутыми вертикальными лопатками (b = 0,20dм, l = 0,25dм) при D/dм = 3 в сосуде с четырьмя перегородками (B/dм = 0,10)

4.      турбинная мешалка типа 1 при B/dм = 0,04;

5.      открытая турбинная мешалка с шестью стреловидными лопатками (b = 0,20dм, l= 0,25dм) при D/dм = 3 в сосуде с четырьмя перегородками (B/dм= 0,10);

6.      односторонняя радиально-дисковая мешалка с шестью прямыми вертикальными лопатками (b = 0,10dм, l = 0,35dм) снизу диска при D/dм = 2,5 в сосуде с четырьмя перегородками (B/dм = 0,25);

7.      радиальная турбинная мешалка с шестнадцатью лопатками со статором в сосуде без перегородок; 

8.      двухлопастная мешалка с прямыми вертикальными лопастями (b = 0,25dм) при D/dм = 4,35 в сосуде с тремя перегородками (B/dм = 0,11);

9.      восьмилопастная мешалка с прямыми лопастями (b = 0,25dм) под углом 45° при D/dм = 3 в сосуде с четырьмя перегородками (B/dм = 0,10); 

10. двухлопастная мешалка типа 8 при D/dм = 3 в сосуде с четырьмя перегородками (B/dм=0,1);

11. закрытая турбинная мешалка с шестью лопатками со статором при D/dм = 2,4 в сосуде без перегородок; 

12. турбинная мешалка, сходная с типом 11 при D/dм= 3 в сосуде без перегородок;

13. турбинная мешалка типа 12, без статора при D/dм = 3 в сосуде с четырьмя перегородками (B/dм = 0,10); 

14. турбинная мешалка типа 1 в сосуде без перегородок; 

15. трехлопастная пропеллерная мешалка s=2dм при D/dм = 3 в сосуде с четырьмя перегородками (B/dм = 0,10); 

16. четырехлопастная мешалка типа 8 при D/dм = 3 в сосуде без перегородок

17. четырехлопастная мешалка с лопастями (b = 0,25dм) под углом 60° при D/dм = 3 в сосуде без перегородок;

18. трехлопастная пропеллерная мешалка типа 15, но при s = l,33dм и D/dм = 16 в сосуде с тремя перегородками (B/dм = 0,06); 

19. четырехлопастная мешалка типа 9 при D/dм = 5,2 в сосуде без перегородок;

20.  двухлопастная мешалка типа 8 при D/dм = 3 в сосуде без перегородок;

21. трехлопастная пропеллерная мешалка типа 15 при D/dм = 3,3 в сосуде без перегородок;

22. четырехлопастная мешалка типа 9 (такая же, как 19) при D/dм = 2,4÷3,0 в сосуде без перегородок;

23. трехлопастная пропеллерная мешалка типа 15 при s = 1,04dм и D/dм = 9,6 в сосуде с тремя перегородками (B/dм = 0,06); 

24. то же при s =dм и D/dм= 3 в сосуде с четырьмя перегородками (B/dм = 0,10)

25.  то же при s = 1,04dм и D/dм = 4,5 в сосуде без перегородок; 

26.  то же при s =dм и D/dм = 3 в сосуде без перегородок; 

27. то же при s = 1,05dм и D/dм = 2,7 в сосуде без перегородок; 

28.  то же при s = dм и D/dм = 3,8 в сосуде без перегородок; 

29.  двухлопастная мешалка типа 8 с узкими лопастями [b = (0,13÷0,17)dм] при D/dм =1,1 в сосуде без перегородок.

Также, ниже представлены основные виды и размеры мешалок с описанием:

После определения мощности остается последний этап расчета – определение требуемого крутящего момента по формуле (4):

Еще одним параметром для корректного выбора привода является Сервис-фактор. Для его определения можно воспользоваться рекомендациями, представленными в каталоге продукции НТЦ Приводная Техника. Кроме этого, можно воспользоваться рекомендациями, полученными на основе спецификаций AGMA и ISO:

Пример. Проведем расчет турбинной мешалки типа 1, обычно применяемой для обеспечения взаимного растворения жидкостей на химическом производстве. Данная мешалка соответствует типу №14, изображение №1. В качестве среды будем рассматривать 10% раствор гидроксида натрия (NaOH), скорость вращения лопастей – 90 об/мин, режим работы > 10 часов в день.  Таким образом имеем следующие исходные данные:

Для данных условий выбираем червячный мотор-редуктор 7й серии, а именно 7МЧ-М-40-15-ПЦ19/БЛ-М314/105//0,25/4-14/105/000/IM3681-IP55/F/220/380/50/У3/S1-К1. Одним из главных преимуществ данной серии мотор-редукторов является ресурс зубчатого зацепления – 15 000 часов. Более подробно о данном мотор-редукторе можно узнать на нашем сайте