Tecnologia delle Giranti

Il Leader nella Tecnologia dell'Agitazione
Tecnologia
delle Giranti
Ricerca e Sviluppo
La Chiave per Disegnare Giranti Efficienti
Girante Lightnin A6000 in funzionamento nel laboratorio laser
La chiave per un efficiente sistema di agitazione è la girante.
Per ogni applicazione c'è una
girante ottimale. Lightnin, con
oltre 70 anni di esperienza
nell'agitazione dei fluidi, è nella
posizione ideale per offrire le
soluzioni migliori per tutte le
applicazioni.
L'impegno Lightnin nella ricerca
e sviluppo ha consentito la
creazione di una esclusiva e
moderna serie di giranti per
soddisfare le più svariate
esigenze di processo in modo
accurato ed efficiente.
Gli agitatori Lightnin vanno da
poche decine di Watt fino ai
2500 kW dei più grandi agitatori
mai costruiti. L'impiego delle
giranti Lightnin ha consentito a
migliaia di aziende in tutto il
mondo di diminuire i costi di
esercizio e di investimento.
Il Laboratorio Laser LIGHTNIN
La Lightnin ha costruito il laboratorio
di ricerca per l'agitazione più
avanzato al mondo. Impiegando un
Velocimetro Laser ad Effetto Doppler
a quattro raggi laser, il moto e la
velocità del fluido in ogni punto del
serbatoio, così come la portata
prodotta, sono misurati e convertiti
in formato digitale. Queste
informazioni sono vitali per il progetto
e l'ottimizzazione delle giranti.
Fluidodinamica Computazionale
I precisi dati dell' Anemometro
Laser possono essere combinati
con la potenza della Fluido
Dinamica Computazionale (CFD)
per simulare la dinamica della
agitazione in qualsiasi serbatoio
anche di grandi dimensioni e
geometrie insolite o particolari
condizioni di processo. Questo
potente strumento riduce i tempi
ed i costi sia degli esperimenti su
pilota sia delle prove su scala
industriale.
I diagrammi CFM rappresentano graficamente le prestazioni dell'agitatore in una scala qualsiasi
Analisi ad Elementi Finiti
Lightnin complementa la ricerca
sulla fluidodinamica e sul disegno
delle giranti impiegando avanzate
tecniche di calcolo nella forma
della Analisi ad Elelemnti Finiti
(FEA), che viene usata
principalmente per due scopi:
■ Analisi Vibrazionale.
Le frequenze di risonanza dell'agitatore e della sua struttura
di sostegno possono essere
previste,assicurando cosi' che
costosi potenziali problemi di
vibrazioni siano eliminati in fase
di progetto.
■ Ottimizzazione meccanica.
FEA verifica l'integrità
meccanica e strutturale,
senza eccessivi sovradimensionamenti, mettendo così
a disposizione del cliente la
soluzione migliore per ogni
caso specifico.
Analisi ad Elementi Finiti della pala di una
girante ad alta efficienza
Una Gamma Esclusiva di Giranti assi
Tipo Girante:
A310 - A510
Applicazioni a bassa viscosità
controllate dalla portata
La A310 - A510 fornisce una
combinazione di alta efficienza e di
pompaggio non ottenibili da
nessuna altra girante a flusso
assiale in metallo.
La A310 - A510 produce la stessa
portata e risultato di processo di
altre giranti a flusso assiale con
un consumo di potenza molto più
basso, riducendo i costi di
investimento ed esercizio.
Tipo Girante:
C100 - C110
Circolatori con tubo di spinta
Progettata espressamente per
prestazioni affidabili nei tubi di
spinta, la C100 - C110 ha un
autentico profilo alare che assicura
elevata portata anche in condizioni
di processo instabili. Una famiglia di
giranti specifica ed esclusiva
Lightnin basata sulla C100 è stata
sviluppata ed è disponibile per
l'impiego sui tubi di spinta.
I processi includono la produzione
di alluminio, oro, uranio e potassa.
Tipo Girante: A6000
Applicazioni a bassa viscosità
controllate dalla portata in
ambiente aggressivo.
La A6000 è una girante in materiale
composito. Utilizza una resina
vinilestere le cui caratteristiche sono
l'elevata resistenza meccanica ed
alla corrosione.
Quando occorrono metalli speciali
come Titanio Zirconio o Hastelloy la
A6000 può essere un'alternativa più
economica. Grazie al profilo alare
ottimizzato consentito dalla tecnica
di costruzione a stampaggio, la
A6000 è il 25% più efficiente della
A310.
Tipo Girante:
A200
Applicazioni a medio-bassaviscosità controllate dalla
portata
La A200 è una girante tradizionale
largamente superata dalla A510.
E' ancora utilizzata in casi particolari
dove è richiesto un maggiore shear.
Tipo Girante: A340
Applicazioni gas/liquido con
caratteristica di Up Pumping
La A340 genera un flusso assiale
dal basso verso l'alto ed è la
soluzione più recente per le
applicazioni gas/liquido
La A340 può essere impiegata sia
in sistemi coalescenti che non
coalescenti e garantisce:
■
migliore trasferimento di massa
■
migliore trasferimento di calore
■
riduzione del tempo di
miscelazione
Tipo Girante:
A315
Girante a flusso assiale
per applicazioni gas-liquido
La A315 è in grado di disperdere e
controllare portate di gas molto
maggiori rispetto alle altre giranti a
flusso assiale. Confrontata con le
convenzionali turbine
Rushton a flusso radiale, la A315
consente di ottenere fino al 30% in
più di mass-tranfer a parità di
potenza assorbita. Il forte flusso
assiale prodotto dalla A315
consente una buona sospensione
dei solidi e riduce significativamente
la potenza necessaria.
cura Risultati Garantiti
Tipo Girante:
A312
Tipo Girante:
A320
Tipo Girante
A400
Girante a flusso assiale per
agitatori ad entrata laterale
Girante ad alta portata per
medio-alte viscosità
Girante elicoidale per
altissime viscosità
La A312 è progettata per i servizi
più impegnativi, con alta percentuale di solidi e viscosita' medioalte.
La A320 è progettata per operare in
fluidi a medio-alte viscosità.
L'efficacia di molte giranti ad alta
efficienza disegnate per funzionare
in regime turbolento diminuisce
rapidamente con l'aumentare della
viscosità è la conseguente
diminuzione del numero di Reynolds.
Questo non succede con la A320.
L'esclusivo disegno di questa
girante riduce i costi di installazione
e di esercizio. I tempi di miscelazione sono inoltre minori rispetto alle
altre giranti utilizzate a bassi numeri
di Reynolds.
Quando è necessario trattare
viscosità molto alte (oltre 100.000 cps),
si possono impiegare giranti elicoidali. Sono disponibili con diverse
configurazioni: singolo o doppio
elicoide, uno o due principi, passo e
larghezza ala variabile a seconda dei
casi.
Tipo Girante:
Tipo Girante:
E' una girante a flusso assiale
impiegata nel settore dello stoccaggio di oli e degli impianti di desolforazione FGD. Questa girante genera
un' alta prevalenza con minima dispersione radiale, contrariamente ad
altre giranti per agitatori ad entrata
laterale.
Tipo Girante:
R400
R100 - R130
Ancora a due braccia per
viscosità elevate
Applicazioni gas liquido e
miscelazioni ad alto shear
La R400 è un'ancora profilata a due
braccia. E' utilizzata essenzialmente
per favorire lo scambio termico
quando la viscosità del fluido è tra
10.000 e 100.000 centipoise.
La R100 turbina Rushton è la girante tradizionale per i sistemi
gas-liquido controllati dal mass
transfer. Viene utilizzata anche dove
è necessario un elevato shear
stress.
La R130 mostrata in foto, ha
caratteristiche simili alla R100, ma
fornisce:
■
Maggiore trasferimento di
potenza in condizioni gasate
(riduce l'effetto del fattore 'K')
■
Minore assorbimento di potenza
in condizioni non gasate.
La A400, inoltre, favorisce il rinnovo
della superficie e lo scambio termico.
R500 (Saw Tooth)
Altissimo sforzo di taglio,
usata per pigmenti difficili da
disperdere.
La R500 produce un altissimo shear
stress. E' generalmente usata insieme ad una girante ad alta potata in
applicazioni che richiedono sia
miscelazione sia cambiamenti fisici
causati dallo sforzo di taglio del
fluido.
La Tecnologia Avanzata consente Soluzioni Affidab
Selezione della Girante
Spettro girante
L'agitazione è fondamentale per il risultato del processo. La selezione
della girante è fondamentale per la prestazione dell'agitatore.
Il modo in cui la girante trasmette l'energia al fluido è il paramentro
chiave per prevedere il risultato di processo.
Tutta l'energia (P) trasmessa da una qualsiasi girante produce una
portata (Q) ed una prevalenza (H), per cui:
kW
A6000
A310 - A510
Portata
(Q)
C100 - C110
A320
P α QH
A312
La conoscenza di come questa ripartizione di energia cambi al variare
della geometria della girante è essenziale per dimensionare l'agitatore.
Lightnin ha utilizzato la propria estesa conoscenza della meccanica
dell'interazione girante-fluido per sviluppare una famiglia di giranti
efficienti e mirate.
A315
Pressione
A200
R100
Prevalenza
H
R500
IIndica la proporzione di potenza impiegata
da ogni tipo di girante per produrre Q e H.
Confronto tra giranti
Si possono applicare le
seguenti equazioni:
Formule Base
Non tutte le giranti offrono le stesse prestazioni anche se possono superficialmente
sembrare di disegno simile. Le capacità di
portata delle giranti possono essere confrontate valutandone l'efficienza.
E' necessaria la conoscenza di (Nq),
numero diportata, e di (Np), numero di
potenza, che sono caratteristici delle giranti
da confrontare.
Np = Numero di Potenza della
Girante
Nq = Numero di Portata della
Np =
Nq =
Girante
P
3 5
N D ρ
Q
N
(1/sec)
Nre = Numero di Reynolds della
3
Girante
ND
Nre =
= Velocità di rotazione
ND2ρ
µ
= Viscosità (cp)
µ
P
= Potenza Assorbita dalla
Girante (W)
D
= Diametro della
Girante (m)
Q
= Portata Primaria della GIrante
(m3/sec) (pumping capacity)
ρ
= Peso Specifico del Fluido
(kg/m3)
bili
Base di Confronto
Prima di poter confrontare due giranti deve essere stabilita una base di confronto.
Sebbene si possano impiegare molte combinazioni di parametri (potenza assorbita a velocità e portata
costanti o velocità e diametro costanti), la più significativa per applicazioni controllate dalla portata,
miscelazione, sospensione di solidi e scambio termico, è quella basata su ugual diametro, D e portata Q
(cioè a parità di prestazioni).
Tabella 1
Tabella 2
Parametri
Rapporto
Velocità
Nq (2)
Nq (1)
Diametro
1.0
Portata
1.0
Potenza
Np1 (Nq2)3
Np2 (Nq1)3
Portata/
Potenza
Np2 (Nq1)3
Np1 (Nq2)3
Coppia
Np1 (Nq2)2
Np2 (Nq1)2
Usando le formula della
tabella 1, possiamo valutarele prestazioni di due
giranti differenti. Per
esempio in tabella 2 sono
confrontate la Lightnin
A510 con una girante a
quattro pale inclinate a
45° (A200).
Parametri
Lightnin
A310
Girante
Tipo A200
Np
0.30
1.27
Nq
0.56
0.79
Velocità
1.00
0.71
Diametro
1.00
1.00
Portata
1.00
1.00
Potenza
1.00
1.51
Q/P
1.00
0.66
Coppia
1.00
2.13
La tabella 2 dimostra che a parità di rapporto tra diametro girante e diametro serbatoio (D/T) e a portata
costante Q (cioè a parità di processo), la girante Lightnin A510 richiede il 51% in meno di potenza e meno
della metà della coppia (e quindi costi operativi più bassi), rispetto ad una girante a quattro pale inclinate a 45°
(A200).
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