Перемешивание в жидких среда

↑

▷ Содержание

Стр 1 из 2Следующая ⇒

Ю.И. Дытнерский «Процессы и аппараты

химической технологии» часть 1, стр. 155 - 160

По скорости вращения мешалки условно подразделяют на две группы: тихоходные (якорные, рамные и другие, у которых окружная скорость концов лопастей примерно 1 м/с) и быстроходные (пропеллерные, турбинные и другие, у которых окружная скорость порядка 10 м/с).

Иногда мешалки классифицируют по направлению основного потока жидкости (тангенциальное, радиальное, аксиальное), но этот вид классификации мешалок не получил широкого распространения ввиду трудности в ряде случаев определения распределения скоростей движения жидкости в аппарате.

Обычно аппарат для перемешивания представляет собой вертикальный сосуд с мешалкой, ось вращения которой совпадает с осью аппарата (рис.1).

Рис.1. Аппарат с мешалкой:

1 – двигатель с приводом; 2 – крышка; 3 – вал мешалки; 4 – штуцер для подачи сжатого газа; 5 – корпус; 6 и 11 – штуцеры входа и выхода теплоносителя; 7 – рубашка; 8 – отражательная перегородка; 9 – днище; 10 – мешалка; 12 – штуцер слива продукта; 13 – труба передавливания

В зависимости от условий проведения того или иного процесса объем аппарата с мешалкой может составлять от нескольких долей до нескольких тысяч кубических метров. Основными узлами таких аппаратов являются корпус, привод и вал с мешалкой.

Корпус аппарата обычно состоит из вертикальной цилиндрической обечайки 5, крышки 2, на которой установлен привод мешалки 1, и днища 9. Аппараты, рабочее давление в которых отличается от атмосферного, имеют, как правило, эллиптические днища и крышки, при чем в аппаратах большого диаметра крышки и днища выполняются неразъемными (цельносваренными с корпусом), а для внутреннего осмотра и чистки таких аппаратов на крышке устанавливают люк достаточно большого диаметра. На крышке размещают также патрубки 4 и 11 для подвода и отвода веществ, подачи сжатого газа, установки контрольно-измерительных приборов и т.п. Для подвода и отвода теплоты корпус аппарата снабжают рубашкой 7. Приводом перемешивающего устройства обычно служит электродвигатель, соединенный с валом мешалки прямой или понижающей передачей. Для уменьшения частоты вращения вала мешалки по сравнению с валом электродвигателя применяют различные по устройству редукторы.

Конструктивным элементом, непосредственно предназначенным для приведения жидкости в движение, является мешалка. Как показывает практика, большинство задач перемешивания может быть успешно решено путем использования ограниченного количества конструкций мешалок.  При этом существуют наиболее характерные области применения и диапазоны геометрических соотношений отдельных типов мешалок. Для перемешивания высоко вязких сред при ламинарном режиме используют ленточные, скребковые и шнековые мешалки (рис.2). Скребковые мешалки применяют преимущественно для интенсификации теплообмена; скребки крепят с помощью пружин, тем самым, обеспечивая плотное прилегание их к стенкам аппарата.

Рис.2. Мешалки для перемешивания высоковязких сред:

ленточная; скребковая; шнековая с направляющей трубой

Для перемешивания жидкостей сравнительно не высокой вязкости (обычно при подводе теплоты, т.е. в аппаратах с рубашкой) применяются тихоходные мешалки (рис.3).

Рис. 3. Мешалки для перемешивания сред средней вязкости:

якорная; рамная

Отношение D_a/d_м у этих мешалок не велико (1,05 – 1,25), поэтому их часто используют при перемешивании суспензий, частицы которых характеризуются склонность к налипанию на стенки.

а

б

в

г

д

е

Рис.4. Быстроходные мешалки:

а – пропеллерная; б – двухлопастная; в – трехлопастная; г – турбинная открытая;

 д – турбинная закрытая; е – фрезерная.

Быстроходные лопастные, турбинные, пропеллерные мешалки (рис.4) обычно имеют отношение D_a/d_м ≥ 1,5. они различаются способностью создавать осевое циркуляционное течение. В аппаратах без внутренних устройств эти мешалки обеспечивают насосный эффект, вдвое превышающий насосный эффект обычных мешалок.

Следует отметить, что целесообразность использования мешалок тех или иных конструкций часто определяется особенностями технологии их изготовления. Например, при гуммировании или эмалировании мешалок наличие острых углов и кромок препятствует образованию надежного покрытия. Для гуммирования удобны лопастные мешалки, а для эмалирования – мешалки из сплющенных труб. За последние годы из новых конструкций мешалок в практику перемешивания прочно вошли только эмалированные мешалки из сплошных труб и фрезерные. Фрезерная мешалка обеспечивает высокую разность скоростей лопастей мешалки и потока обтекающей их жидкости.

Они применяются в основном для приготовления тонких суспензий.

Интенсивность перемешивания зависит от наличия внутренних неподвижных устройств. По функциональному значению эти устройства можно подразделить: 1) для организации потока; 2) теплообменные; 3) технологические трубопроводы для подачи (жидких и газообразных компонентов) и трубопроводы для размещения контрольно измерительных приборов.

Для организации потока наиболее часто используют отражательные перегородки, основное назначение которых – уменьшение окружной составляющей скорости при соответствующем увеличении осевой и радиальной составляющих. Для увеличения в аппарате насосного эффекта служат направляющие трубы (диффузоры). Их применяют как при ламинарном, так и при турбулентном режиме перемешивания, причем в первом случае в сочетании со шнековыми, а во втором – с пропеллерными мешалками.

В качестве внутренних теплообменных устройств в аппаратах объемом менее 5 м³ змеевик обычно устанавливают соосно с валом перемешивающего устройства, а в аппаратах большого объема может быть использовано несколько змеевиков, расположенных по периферии.

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Тактические действия в защите

История Олимпийских игр

История развития права интеллектуальной собственности