Lez_13_a_scale_up_misc_modalita_compatibilita_.pdf

26/04/2013

SCALE UP del processo di miscelazione di fluidi

PARAMETRI DA VALUTARE NELLO SCALE UP DI PROCESSI DI MISCELAZIONE DI FLUIDI: Numero di Reynolds (NRe): Mette in relazione velocità di flusso e viscosità Re > 100 : flusso turbolento in contenitori con frangiflutti

N Re =

Re > 50000: flusso turbolento in contenitori senza frangiflutti

vdρ

η

Re< 100 flusso laminare Numero di Froude (NFr): mette in relazione forze inerziali e forze gravitazionali nel sistema v= velocità dell’agitatore ( rpm o sec -1) d = diametro dell’agitatore (cm) ρ = densità (g/cm3)

N Fr

dv 2 = g

η= viscosità g/[cm/sec] g= accelerazione di gravità cm/sec-1

1

26/04/2013

Esempio 1 – Dati i parametri qui riportati (v, d, ρ, η) calcolare il numero di Reynolds corrispondente.

N Re =

v = 2000 rpm d = 5 cm ρ = densità 1,25 g/cm3 η = 80 poise

N Re =

vdρ

η

2000 × 5 ×1,25 = 156,25 80

Esempio 2 – Dati i parametri qui riportati (v, d, ρ, η) calcolare la velocità di agitazione nel passaggio di scala da un miscelatore con elemento rotante di diametro 5 cm ad un miscelatore con elemento rotante di diametro pari a 20 cm, mantenendo costante NRe.

N Re =

v = 2000 rpm d = 20 cm ρ = densità 1,25

g/cm3

v=

η = 80 poise

vdρ

η

v=

N Re ×η d×ρ

156,25 × 80 = 500 rpm 20 ×1,25

Esempio 3 : calcolare il numero di Froude per un semisolido miscelato in un miscelatore planetario ad una velocità di rotazione di 80 rpm con un agitatore a pala di diametro di 5 cm.

N Fr =

dv g

2

N Fr

5 × 80 2 = = 3261,9 9,81

Esempio 4 : calcolare il numero di Froude per un semisolido miscelato in un miscelatore planetario ad una velocità di rotazione di 80 rpm con un agitatore a pala di diametro di 10 cm.

N Fr

10 × 80 2 = = 6523,9 9,81

Esempio 5: calcolare la velocità di agitazione nel passaggio di scala da un agitatore di diametro 5 cm ad un agitatore di diametro 10 cm in un miscelatore planetario mantenendo costante il numero di Froude come in Es. 3

v = N Fr

g d

v = 3261,9

9,81 = 56,5rpm 10

2

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Numero di potenza (Ne): indicatore della potenza dissipata da un agitatore. E’una funzione del numero di Reynolds e del numero di Froude

P = potenza v= velocità del miscelatore ( rpm o sec -1) d = diametro dell’agitatore (cm) ρ= densità (g/cm3)

Ne =

Pg c ρv 3 d 5

gc= fattore di conversione dell’accelerazione di gravità

Caratteristiche di potenza di diversi agitatori/ elementi miscelanti TEMPO DI MISCELAZIONE: tempo richiesto per ottenere il desiderato grado di omogeneità valutata con idoneo indicatore analitico (es. determinazione dell’attivo, pH, viscosità)

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