DOI: https://doi.org/10.20535/2521-1943.2017.81.119080

Hydrodynamic characteristics of a single-stage high shear mixer with compensation of axial pressure in the end clearance between rotor and housing

O. Seminskyi, L. Kolobashkin

Abstract


The research aim is to determine the influence of regime parameters on the hydrodynamic characteristics of a single-stage high shear mixer with the “rotor-stator” arrangement of operating devices and compensation of axial pressure in the end clearance between the rotor and the housing. The dependences of volume flowrate, apparatus input and output pressure drop and engine energy consumption from rotor rotation frequency at different degrees of overlapping of passage section on the outlet pipeline, as well as the dependences of apparatus pressure drop, engine energy consumption and hydraulic efficiency from volume flowrate at constant rotation frequency of the drive shaft have been suggested according to the experimental results. The possibility of applying the principles of blade machines theory to the analysis of operation of the high shear mixer with considered design has been confirmed. The absence of a qualitative effect of penetrating side perforation of the rotor on hydraulic characteristics of the high shear mixer in cases with small areas has been proven. It has been determined that for the researched design of the high shear mixer the hydrodynamic component of power inputs does not exceed 4 %, and consequently does not significantly affect the total energy consumption of the apparatus, although the amount of energy is sufficient to create a pressure drop that is necessary to ensure the operation of the apparatus in the in-line mode without using additional equipment and integrated devices.

Keywords


high shear mixer; volume flowrate; pressure drop; energy consumption; hydraulic efficiency; pumping

References


Balabudkin, M.A. (1983), Rotorno-pulsatcionnye apparaty v khimiko-farmatcevticheskoi pormyshlennosti [Rotary pulsation apparatus in the chemical-pharmaceutical industry], Meditcina, Moscow, Russian.

Promtov, M.A. (2015), Metody rascheta kharakteristik rotornogo impulsnogo apparata [Methods for calculating the characteristics of a rotary pulse apparatus], Izd-vo FGBOU VPO «TGTU», Tambov, Russian.

Pirozhenko, I.A. (2005), “Hydrodynamics and thermal effects in a cylindrical rotary pulsation apparatus”, avtoref. dys. na zdobuttja nauk. stupenja kand. tehn. nauk: spec. 05.14.06 “Tehnichna teplofizyka ta promyslova teploenergetyka”, Kyiv, Ukraine.

Budrik, V.G. (2005), “Creation and research of a rotary pulsation plant for the production of liquid and pasty dairy products”, avtoref. dis. na zdobuttja nauk. stupenja kand. tehn. nauk: spec. 05.18.12, “Processy i apparaty pishhevyh proizvodstv”, Moskva, Russian.

Yvanec, G.E., Plotnykov, V.A. and Plotnykov, P.V. (2000), “Еnergetycheskaja harakterystyka rotorno-pul'sacyonnogo apparata”, Zhurnal prykladnoj hymyy, vol. 33, no. 9, pp. 1511-1514.

Seminsjkyi, O.O. and Vasylenko, R.M. (2015), “Eksperymentaljne doslidzhennja energhetychnykh parametriv potokiv u robochykh orghanakh rotorno-puljsacijnogho aparata”, Visnyk NTUU “KPI”, Serija “Khimichna inzhenerija, ekologhija ta resursozberezhennja”, no. 1, pp. 83-86.

Obodovich, A.N. and Lymar', A.Ju. (2014), “Issledovanie gidravlicheskih harakteristik rotorno-pul'sacionnogo apparata pri obrabotke vodozernovoj smesi”, Vostochno-Evropejskij zhurnal peredovyh tehnologij, no. 67, pp. 19-22, https://elibrary.ru/item.asp?id=21129704.

Pumps are dynamic. Test methods, (2009), DERZhSPOZhYVSTANDART UKRAI'NY, DSTU GOST 6134-2009 (ISO 9906:1999), Kyiv, Ukraine.

Idel'chik, I.E. (1992), Spravochnik po gidravlicheskim soprotivlenijam, Mashinostroenie, Moscow, Russian.

Gülich, J.F. (2014), Centrifugal pumps, Springer Heidelberg Dordrech, London-New York, English.


GOST Style Citations


  1. Балабудкин М.А. Роторно-пульсационные аппараты в химико-фармацевтической промышленности / М.А. Балабудкин. – М.: Медицина, 1983. – 160 с.
  2. Промтов М.А. Методы расчета характеристик роторного импульсного аппарата / М.А. Промтов, А.Ю. Степанов, А.В. Алешин. – Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2015. – 148 с.
  3. Піроженко І.А. Гідродинаміка та теплові ефекти в циліндричному роторно-пульсаційному апараті: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук : спец. 05.14.06 «Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика» / Піроженко Інна Анатоліївна – Київ, 2005. – 21 с.
  4. Будрик В.Г. Создание и исследование роторно-пульсационной установки для производства жидких и пастообразных молочных продуктов: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: спец. 05.18.12 «Процессы и аппараты пищевых производств» / Будрик Владислав Глебович – Москва, 2005. – 24 с.
  5. Иванец Г.Е. Энергетическая характеристика роторно-пульсационного аппарата / Г.Е. Иванец, В.А. Плотников, П.В. Плотников // Журнал прикладной химии. – 2000, Т. 33, Вып. 9. – С. 1511-1514
  6. Семінський О.О. Експериментальне дослідження енергетичних параметрів потоків у робочих органах роторно-пульсаційного апарата. / О.О. Семінський, Р.М. Василенко // Вісник НТУУ «КПІ». Серія «Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження». – 2015. – № 1. – С. 83-86.
  7. Ободович А.Н. Исследование гидравлических характеристик роторно-пульсационного аппарата при обработке водозерновой смеси / А.Н. Ободович, А.Ю. Лымарь. // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. – 2014, № 67. – С. 19-22.
  8. ДСТУ ГОСТ 6134-2009 (ИСО 9906:1999) Насоси динамічні. Методи випробування. – К.: ДЕРЖСПОЖИВСТАНДАРТ УКРАЇНИ, 2009. – 94 с.
  9. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / И.Е. Идельчик. – М.: Машиностроение, 1992. – 672 с.
  10. Gülich J.F. Centrifugal pumps / J.F. Gülich. – London-New York: Springer Heidelberg Dordrech, 2014. – 1116 c.