Et pourquoi le demandons-nous

À côté de la viscosité, la densité est un facteur distinct mais tout aussi important dans l’optimisation d’un mélangeur. Sans tenir compte de cette mesure dans la conception de votre mélangeur, vos résultats n’atteindraient pas les spécifications du produit.

Qu’est-ce que la densité ?

Le terme ”Densité spécifique » (SG) est utilisé pour définir le poids ou la densité d’un liquide par rapport à la densité d’un volume égal d’eau à une température spécifiée. La température utilisée pour la mesure est généralement de 39,2 de (4oC), car cette température permet à l’eau d’assumer sa densité maximale.

Dans le système métrique, l’eau a une densité de 1 gramme / ml, donc densité et SG sont numériquement égaux. Si le liquide que vous comparez a un SG inférieur à 1 gramme / ml, il flottera sur l’eau. S’il a un SG supérieur à 1 gramme / ml, il coulera.

Dans le système impérial, l’eau a une densité de 8,345 lb / gallon; cependant, la valeur SG d’un produit est exactement la même, car elle est basée sur un rapport.

Pourquoi la densité est importante

Lorsqu’il s’agit de configurer un mélangeur, connaître la densité des fluides mélangés est important car cela influencera le couple &puissance nécessaire pour bien mélanger votre fluide.

Dans les applications à densité plus élevée, il faudrait plus de couple pour obtenir le résultat souhaité. Si la gravité spécifique n’était pas prise en compte et qu’un mélangeur n’était pas optimisé en conséquence, les résultats seraient imprévisibles et des dommages et / ou une défaillance du moteur se produiraient probablement.

Calcul de la densité

La densité d’un liquide peut être exprimée comme suit:

Deux méthodes couramment utilisées pour déterminer la densité d’un liquide sont:

1. Hydromètre: Généralement un verre cylindrique tige avec une échelle à l’intérieur et une ampoule à une extrémité lestée de mercure ou de plomb. Lorsqu’elle est abaissée dans un récipient de liquide, la tige de verre calibrée flottera librement dans le fluide. En utilisant le point où la surface du fluide touche la tige, une lecture de la densité peut être prise directement à partir de la balance.
2. Flacon à gravité spécifique: Flacon conçu pour contenir un volume connu de liquide à une température spécifiée (généralement 20 °C). La bouteille est pesée, remplie du liquide dont la densité se trouve, et pesée à nouveau. La différence de poids est divisée par le poids d’un volume égal d’eau pour donner la densité du liquide.

Combinaison de liquides de Densité différente

Lors de la combinaison de liquides de densités différentes, le résultat est la formation d’un nouveau liquide avec sa propre densité. Les variables à prendre en compte sont la mesure SG de chaque liquide et le rapport auquel ils sont mélangés dans un mélange.

Considérons un mélange d’électrolytes:

Si le liquide A (Acide) = SG 1,835, le liquide B (Eau) = SG 1,000 et que vous mélangez les liquides à un rapport de 5,625:10 dans un réservoir, la densité du fluide mélangé serait calculée comme suit:

Sur la base de cette formule, le fluide électrolytique nouvellement formé aurait une densité de 1,270

Extrêmes de mélange

Si deux fluides ont une densité largement différente, ou comprennent un composant solide, ils seront beaucoup plus résistants au mélange. Une mauvaise ingénierie du mélangeur entraînerait une stratification et une décantation à l’intérieur du récipient de mélange.

Suspension des solides et Taux de décantation

La densité est une considération importante dans la conception d’un mélangeur pour résoudre un problème de suspension solide.. Lors du dimensionnement d’un mélangeur pour des applications nécessitant une suspension de solides, nous devons calculer le taux de sédimentation des particules. Les composants qui affectent le taux de sédimentation sont:

1. Taille des particules
2. Concentration de solides
3. Densité du solide (remarque: ceci est différent du SG du fluide)

Sur la base des informations ci-dessus et de la loi de Stoke, le taux de sédimentation du solide peut être calculé. Le taux de décantation solide est crucial car il affecte la quantité de pompage nécessaire pour atteindre le niveau de suspension approprié, impactant donc la configuration du mélangeur.

Par exemple, si la taille des particules de deux produits est la même et que la densité des solides est différente, les solides ayant la densité plus élevée auront un taux de décantation plus élevé et nécessiteront à leur tour un mélangeur plus grand pour la suspension.

Qualité de la suspension

Le niveau de suspension, ou qualité de suspension, requis dans une application est généralement déterminé par l’uniformité du produit. La suspension est obtenue en utilisant la quantité spécifique de force du fluide ou « pompage ». Plus le niveau de pompage est élevé, plus l’intensité de mélange est élevée. L’intensité du mélange est généralement classée comme douce, moyenne et vigoureuse. À mesure que le niveau de pompage augmente, le niveau d’uniformité augmente également.

Examinons de plus près les trois niveaux de qualité de suspension pouvant être atteints lors du mélange:

	Hors Fond: Lorsque le degré de pompage atteint 2 fois le taux de décantation, il soulève les solides du fond et empêche un lit de particules décantées de s’accumuler au fond du réservoir. Ceci est idéal lorsque le pompage de la suspension est nécessaire, mais la consistance n’est pas importante.
	Uniformité modérée: Lorsque le degré de pompage atteint 3 fois le taux de décantation, il produit une uniformité modérée du produit qui convient à la plupart des applications.
	Prélèvement par le haut: Lorsque le degré de pompage atteint 6 fois le taux de décantation, il engage l’ensemble du réservoir et permet un prélèvement par le haut constant. Ceci est idéal dans les applications où le produit est tiré du haut du réservoir ou dans les applications de débordement.

Chaque niveau de qualité de suspension dépend des interactions complexes du flux généré par la roue, de la turbulence et de la charge solide. Bien qu’il existe plusieurs facteurs à prendre en compte dans les systèmes solides / liquides, la configuration du mélangeur pour ce processus commence toujours par la sélection de la roue.

Configuration du mélangeur

Une conception correcte de la turbine est cruciale pour atteindre et maintenir la qualité d’une application. Les roues à aubes qui créent un flux axial délivrent une vitesse annulaire (force de pompage ascendante) nécessaire pour s’assurer que les solides restent en suspension.

Le débit dans un réservoir doit être supérieur au taux de décantation solide, et le niveau de vitesse annulaire atteint déterminera la qualité de suspension créée dans le réservoir.

Pour en savoir plus sur les types de roues et leurs schémas d’écoulement, consultez notre article sur les Principes de base du mélange et des roues

Résumé

Comme vous pouvez le voir, le calcul et la communication de la densité spécifique de chacun de vos fluides de mélange à nos ingénieurs commerciaux conduisent à la configuration d’un mélangeur qui obtiendra d’excellents résultats de mélange.

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