Перемешивание в жидких средах

При механическом перемешивании механическая энергия пере­дается жидкости с помощью мешалки. Мешалка, которая закреп­лена на вертикальном валу, служит рабочим элементом аппарата-смесителя (рис. 62, а). Привод мешалки осуществляется непосред­ственно от электродвигателя либо через редуктор или 'клиноремен-ную передачу. По устройству лопастей различают лопастные, про­пеллерные и турбинные мешалки.

Лопастные мешалки (рис. 63, а) представляют собой ус-трой­ства, состоящие из двух или большего числа лопастей прямоуголь­ной формы, закрепленных на вращающемся валу. Основное досто­инство лопастных мешалок состоит в простоте и невысокой стоимо­сти изготовления. Недостатком является неполное перемешивание жидкости в объеме аппарата вследствие слабого потока жидкости вдоль оси мешалки. Лопастные мешалки перемешивают только те слои жидкости, которые находятся в непосредственной близости от лопастей. Лопастные мешалки нельзя применять для перемешива­ния вязких жидкостей. Пропеллерные мешалки (рис. 63, б) осу­ществляют более интенсивное перемешивание. Для создания осевого перемещения жидкости при перемешивании лопастными мешалками и перемешивания всего объема жидкости применяются однорядные мешалки с наклонными лопастями (рис. 64, а) снакло-

84

ном лопастей 30—40° к оси вала и многорядные двухлопастные мешалки (рис. 64, б). Расстояние между отдельными рядами ло­пастей составляет приблизительно половину диаметра мешалки.

Основные размеры лопастных мешалок: диаметр мешалки d = = (0,64-0,9)1); ширина лопасти b = (0,1h-0,2)D; расстояние от дна сосуда h ^.0,3 D , где D — внутренний диаметр аппарата.

К лопастным относятся также якор­ные, рамные и листовые мешалки. Рам­ные и якорные мешалки • (рис. 65, а, б) имеют диаметр и форму, близкие к внут­реннему диаметру и внутренней форме аппарата. При вращении эти мешалки очищают стенки и дно аппарата от на­липающих загрязнений.

V

")

Рис. 64. Лопастные мешалки:

а — однородйая,  б — трехряд» иая

Листовые мешалки" имеют лопасти большей, ширины, вследствие чего около верхней и нижней кромок лопастей соз­даются вихревые потоки, способствующие повышению турбулентности в перемеши-

, 6

 

Рис. 65. Типы лопастных мешалок: а — рамиая, б — якорная, в — листовая

ваемом материале. Листовые мешалки применяют.для перемеши­вания маловязких жидкостей. При перемешивании в процессе ра­створения применяют листовые мешалки с отверстием в лопастях (рис. 65, в).

'Пропеллерные мешалки. Рабочей частью пропеллерной мешал­ки служит пропеллер (рис. 66), который установлен на оси мешал­ки. Наибольшее распространение получили мешалки с трехлопаст^ ными пропеллерами. Пропеллерные мешалки создают осевые потоки жидкости, что существенно повышает интенсивность пере­мешивания. Эффективность мешалки ■ сильно / зависит от формы аппарата и расположения мешалки. Пропеллерные мешалки уста­навливают в цилиндрических аппаратах со сферическими днища­ми. Основные размеры пропеллерной мешалки: диаметр мешалки ^=(0,2-4-0,5)1), расстояние ют-дна h = (0,5-4-1,0) £>.

85

Частота вращения пропеллерных мешалок значительно выше, чем у мешалок Других типов, и достигает в некоторых случаях 40 об/с.

Турбинные мешалки имеют форму колес водяных турбин с ло­
патками, укрепленными на вертикальном валу. Типы турбинных
мешалок приведены на рис. &7. Мешалки этого типа обеспечивают
интенсивное перемешивание во всем объеме аппарата и применяют­
ся для образования суспензий, ра­
створения твердых материалов, при
проведении химических реакций. Тур­
бинные мешалки имеют диаметр d =
= (0,15-7-0,6)D и частоту вращения
2—5 об/с. Мощность, потребляемая
механическими мешалками, • зависит
от плотности перемешиваемой жидко-
Рис. 66. Пропеллерная           сти, частоты вращения и диаметра ме-

мешалка.               шалки.

щжш

 

Рис. 67. Типы турбинных мешалок:

а — открытая с радиальными прямыми , лрпастямн, б — открытая с криволинейными лопастями, в — открытая с наклонными лопастям»

При перемешивании механическими мешалками различают дв^ гидродинамических режима — ламинарный и турбулентный. Лами­нарный режим соответствует неинтенсивному перемешиванию, при квтором жидкость плавно обтекает лопасти мешалки и практиче­ски вращается с частотой, близкой к частоте вращения мешалки. При этом перемешиваются только те слои жидкости, которые не­посредственно примыкают к лопастям. Расход мощности при этом невелик. С увеличением числа оборотов резко возрастает сопротив-. ление вращению мешалки за счет турбулизации жидкости и интен­сивность перемешивания также возрастает. Дальнейшее увеличе­ние числа оборотов ин-тенсифицирует перемешивание. Однако» значительно увеличивать число оборотов невыгодно, так как рас­ход мощности растет пропорционально третьей степени числа обо­ротов. Геометрические размеры мешалки в еще большей степени влияют на потребляемую мощность.-Расход мощности растет про-

86

порционально пятой степени диаметра мешалки. Эти особенности должны всегда приниматься во внимание при . конструировании, эксплуатации и замене существующих мешалок.

Пневматическое перевешивание сжатым инертным газом или воздухом' применяется в тех случаях^ когда перемешиваемая жид­кость обладает высокой коррозионной активностью и быстро раз­рушает механические мешалки. Перемешивание. сжатым газом — процесс малой интенсивности и требует больших, чем при механи­ческом перемешиваии, затрат энергии. Пневматическое перемеши­вание не применяется для обработки легколетучих жидкостей вследствие больших потерь перемешиваемого продукта.

Перемешивание сжатым газом проводят в аппаратах, снабжен­ных специальными устройствами—барботером или центральной циркуляционной трубой.

Барботер (см. рис. 62, б) представляет собой расположенные на дне аппарата трубы с отверстиями. Газ или воздух, выходя из отверстий.в трубах, перемешивает жидкость в аппарате.

В аппарате с циркуляционной трубой газ подается в трубу, расположенную в средней части аппарата. Пузырьки газа, подни­маясь, увлекают за собой по трубе жидкость, находящуюся в сосу­де. Поднявшись по циркуляционной трубе, жидкость опускается вниз в кольцевое пространство между трубой и стенк'ами аппара­та, обеспечивая циркуляционное перемешивание.

Расход воздуха для перемешивания в барботерах и -аппаратах с циркуляционной трубой составляет. 0,5—1 'м³/мин на 1 м² свв-бодной поверхности -жидкости.

⇐ Предыдущая10111213141516171819Следующая ⇒

Поделиться: