Аналіз впливу напрямку обертання мішалки і ємності на індекс змішення (Ip)

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.233062

Ключові слова:

індекс змішення, хаос, мішалка, ємність, ефективність змішування, напрямок обертання

Анотація

У статті розглядається вплив напрямку обертання мішалки і ємності на індекс змішення (Ip). Теорія хаосу є результатом глибокого вивчення різних завдань, рішення яких не можуть дати дві попередні основні теорії, а саме квантова механіка і теорія відносності. Ефективність змішування області потоку не залежить від швидкого перемішування.

У даному дослідженні використовується ємність з подвійною мішалкою, камера, програмований логічний контролер, тахометр, 6 А адаптер і комп'ютер, а також електродвигун постійного струму (25 В) для обертання мішалок і ємностей. Діаметр первинної і вторинної мішалок становить Dp=38 мм і Ds=17 мм. Діаметр ємності, виготовленої з прозорого пластику становить Dw=160 мм і висота 170 мм. Швидкість обертання первинної мішалки становить np=10 об/хв, вторинної мішалки ns=22,3 об/хв і ємності nw=13 об/хв, кутова швидкість ємності Ww=360o, кутова швидкість первинної мішалки Wp=180o. Рідина складається з суміші води і фарби (білої). Для барвника використовується суміш води і фарби (червоної). Для випробування віскозиметра Брукфільда використовується в'язкість рідини і барвника. Результати показали, що при повороті мішалки в напрямку, протилежному ємності, навколо мішалки будуть відбуватися розтягнення, згинання і складання, а найменший індекс змішення склав P2V-b (0,94). Крім того, виходячи з наведеного вище значення індексу змішення, отримано найвищий рівень ефективності змішування, а саме: P2V-b, P2S-b, P2B-b, P2V-a, P2B-a і, нарешті, P2S-a. Індекс змішення обернено пропорційний рівню ефективності. Таким чином, найвищий рівень ефективності досягається при наступній обробці: 1. Варіативне обертання (між протилежно обертовими мішалками), 2. Протилежне обертання (обертання мішалки в напрямку, протилежному ємності), 3. Односпрямоване обертання (обертання мішалки в напрямку ємності)

Біографії авторів

Sugeng Hadi Susilo, State Polytechnic of Malang

Doctor of Mechanical Engineering

Department of Mechanical Engineering

Asrori Asrori, Senior Lecturer

Doctor of Mechanical Engineering

Department of Mechanical Engineering

Gumono Gumono, State Polytechnic of Malang

Senior Lecture of Mechanical Engineering

Department of Mechanical Engineering

Посилання

  1. McHarris, W. C. (2006). On the Possibility of Nonlinearities and Chaos Underlying Quantum Mechanics. arXiv.org. Available at: https://arxiv.org/ftp/quant-ph/papers/0610/0610234.pdf
  2. Gouillart, E. (2007). Chaotic mixing by rod-stirring devices in open and closed flows. Fluid Dynamics. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI.
  3. Susilo, S. H., Asrori, A. (2021). Analysis of position and rotation direction of double stirrer on chaotic advection behavior. EUREKA: Physics and Engineering, 2, 78–86. doi: https://doi.org/10.21303/2461-4262.2021.001707
  4. Abdillah, L. H., Winardi, S., Sumarno, S., Nurtono, T. (2018). Effect of Mixing Time to Homogeneity of Propellant Slurry. IPTEK Journal of Proceedings Series, 4 (1), 94. doi: https://doi.org/10.12962/j23546026.y2018i1.3515
  5. Kumar, S., Gonzalez, B., Probst, O. (2011). Flow past two rotating cylinders. Physics of Fluids, 23 (1), 014102. doi: https://doi.org/10.1063/1.3528260
  6. Zade, S. (2019). Experimental studies of large particles in Newtonian and non-Newtonian fluids. Stockholm. Available at: https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1347711/FULLTEXT01.pdf
  7. Cao, L., Shi, P.-J., Li, L., Chen, G. (2019). A New Flexible Sigmoidal Growth Model. Symmetry, 11 (2), 204. doi: https://doi.org/10.3390/sym11020204
  8. Rice, M., Hall, J., Papadakis, G., Yianneskis, M. (2006). Investigation of laminar flow in a stirred vessel at low Reynolds numbers. Chemical Engineering Science, 61 (9), 2762–2770. doi: https://doi.org/10.1016/j.ces.2005.10.074
  9. Tjørve, E., Tjørve, K. M. C. (2010). A unified approach to the Richards-model family for use in growth analyses: Why we need only two model forms. Journal of Theoretical Biology, 267 (3), 417–425. doi: https://doi.org/10.1016/j.jtbi.2010.09.008
  10. Krolczyk, J. B. (2016). The Effect of Mixing Time on the Homogeneity of Multi-Component Granular Systems. Transactions of Famena, 40 (1), 45–56. Available at: https://hrcak.srce.hr/index.php?show=clanak&id_clanak_jezik=229037
  11. Ayegba, P. O., Edomwonyi‐Otu, L. C. (2020). Turbulence statistics and flow structure in fluid flow using particle image velocimetry technique: A review. Engineering Reports, 2 (3). doi: https://doi.org/10.1002/eng2.12138
  12. Ascanio, G. (2015). Mixing time in stirred vessels: A review of experimental techniques. Chinese Journal of Chemical Engineering, 23 (7), 1065–1076. doi: https://doi.org/10.1016/j.cjche.2014.10.022
  13. Turner, M. R., Berger, M. A. (2011). A study of mixing in coherent vortices using braiding factors. Fluid Dynamics Research, 43 (3), 035501. doi: https://doi.org/10.1088/0169-5983/43/3/035501
  14. Turuban, R., Lester, D. R., Heyman, J., Borgne, T. L., Méheust, Y. (2019). Chaotic mixing in crystalline granular media. Journal of Fluid Mechanics, 871, 562–594. doi: https://doi.org/10.1017/jfm.2019.245
  15. Fiordilino, E. (2020). The Emergence of Chaos in Quantum Mechanics. Symmetry, 12 (5), 785. doi: https://doi.org/10.3390/sym12050785
  16. Susilo, S. H., Suparman, S., Mardiana, D., Hamidi, N. (2016). The Effect of Velocity Ratio Study on Microchannel Hydrodynamics Focused of Mixing Glycerol Nitration Reaction. Periodica Polytechnica Mechanical Engineering, 60 (4), 228–232. doi: https://doi.org/10.3311/ppme.8894
  17. Rugh, S. E. (1994). Chaos in the Einstein equations. Chaos, Solitons & Fractals, 4 (3), 471–493. doi: https://doi.org/10.1016/0960-0779(94)90059-0

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-06-10

Як цитувати

Susilo, S. H., Asrori, A., & Gumono, G. (2021). Аналіз впливу напрямку обертання мішалки і ємності на індекс змішення (Ip). Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(1 (111), 86–91. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.233062

Номер

Том 3 № 1 (111) (2021): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Sugeng Hadi Susilo, Asrori Asrori, Gumono Gumono

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.