Сергей Викторович Карпушкин (ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет».) :
Статьи:
Карпушкин С. В. (ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет».)
doi: 10.18698/2309-3684-2025-4-148172
Предложена математическая модель процесса механического перемешивания (ПМП) гомогенной жидкости в вертикальном емкостном аппарате, включающая осредненные по Рейнольдсу уравнения Навье-Стокса и уравнения полуэмпирической RNG k-ε модели турбулентности в цилиндрической системе координат. Вывод об адекватности предложенной модели обоснован сравнением значений затрат мощности на перемешивание, определенных по результатам расчетов поля скоростей перемешиваемой жидкости, лабораторного и промышленного экспериментов: измерений напряжения питания электродвигателя привода механического перемешивающего устройства (МПУ) и силы потребляемого тока при перемешивании гомогенной жидкости и вращении мешалки в пустом аппарате. Постановка задачи оптимизации параметров МПУ предусматривает выбор значений диаметра и высоты лопасти мешалки, высоты ее установки над днищем аппарата и частоты вращения ее вала, минимизирующих дисперсию длины вектора скорости перемешиваемой жидкости. Значения дополнительных параметров конструкции МПУ предложено определять методом перебора при оптимальных значениях вышеперечисленных основных. Основой для разработки численного алгоритма решения задачи послужила методика планирования многофакторного вычислительного эксперимента. Приведены примеры решения задач оптимизации параметров конструкции и режима функционирования МПУ лабораторного и промышленного аппаратов. Оптимальные значения ширины лопастей наиболее распространенных механических мешалок превышают рекомендуемые Руководящим документом НИИХИММАШ в 1.7-2.5 раза. По результатам решения задачи оптимизации параметров МПУ промышленного аппарата АО "Пигмент", г. Тамбов предложены модификации его конструкции, позволившие устранить образование отложений на стенках аппарата, сократить на 10% продолжительность стадии репульпации пасты фталоцианина меди, уменьшить на 16 % затраты мощности на перемешивание.
Карпушкин С.В. Моделирование и оптимизация процесса механического перемешивания жидкости в вертикальной емкости. Математическое моделирование и численные методы, 2025, № 4, с. 148–172.