Výzkumná skupina míchání tekutin |
Tokové makronestability v míchané nádobě |
Motivace
Tok kapaliny v mechanicky míchané nádobě je při ustálených provozních podmínkách značně proměnný. Vedle běžných turbulentních vírů se v nádobě vyskytují náhlé stoupavé proudy podél narážek, objevují se
proměnné sekundární cirkulační smyčky pod míchadlem a velké makrovíry v horní třetině nádoby. Tyto tokové makronestability se také projevují na hladině míchané vsádky typickým makrovzdutím. Znalost mechanizmu vzniku makrotoků má velký praktický význam, neboť tokové makronestability zlepšují promíchávání horní části vsádky, ale zároveň se projevují silovými účinky na stěny nádoby, narážky, hřídel a pevné vestavby, což může vést k poškození zařízení.
Přestože výzkum makronestabilit již probíhá řadu let, dosud se nepodařilo
najít příčinu vzniku tohoto jevu.
 |
 |
Pozorované makrotoky v míchané nádobě |
Detail makrovzdutí |
Naše experimenty
Při výzkumu makronestabilit se zaměřujeme na sledování stoupavých proudů podél stěnové narážky, kde využíváme CCD kamery a obrazovou analýzu. Dále měříme dynamiku pohybu volné hladiny v oblasti narážky pomocí vodivostní metody.
 |
 |
 |
Experimentální nádoba |
Vizualizace stoupavého proudu |
Měření dynamiky pohybu volné hladivy |
Pozorované toky v nádobě

Tok je stabilní. Žádné makronestability a makrovzdutí nejsou patrné. |

Tok je nestabilní. Z prudkého stoupavého proudu podél narážky vzniká makrovír, který následně způsobuje deformaci volné hladiny a vzniká makrovzdutí. |

Tok je nestabilní. Z prudkého stoupavého proudu podél narážky vzniká makrovír. Stoupavý proud však nemá dostatečnou energii, makrocirkulace nedosahuje volnou hladinu a makrovzdutí nevzniká. |

Tok je nestabilní. Stoupavý proud podél náběžné strany narážky dosahuje až k volné hladině, dochází k její deformaci a vzniká makrovzdutí. Pod hladinou se pak následně vytvoří dva makrovíry. |

Tok je nestabilní. Makrovír se tvoří z proudu podél stěny nádoby mezi narážkami a obvykle se pohybuje vzhůru, až dosáhne volné hladiny, dochází k deformaci hladiny a vzniká makrovzdutí. |

Tok je nestabilní. Makrovír vzniká za narážkou a rotuje v horní oblasti míchané nádoby. Volná hladina není deformovaná a makrovzdutí nevzniká. |
Dynamika pohybu volné hladiny
Sledujeme závislost výšky, doby trvání a
frekvence výskytu makrovzdují na provozních podmínkách (frekvence otáčení
míchadla, velikosti míchadla a výšky míchadla nade dnem nádoby. Co
chceme dělat
Dále chceme zjistit vliv měřítka, experimenty budou dále probíhat v nádobách
o průměrech 0,29; 0,5 a 1 m. Zdokonalit metodu vyhodnocování pomocí nelineární
analýzy časových řad.
|