ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Перемешивание жидкофазных сред из "Новый справочник химика и технолога Процессы и аппараты Ч1" Перемешивание в жидкофазных средах широко применяется в химической промышленности для получения гомогенных систем (растворов), для интенсификации химических, тепловых и диффузионных процессов, а также для приготовления гетерогенных сред — эмульсий и суспензий. Реализация этих задач достигается сопутствующими перемешиванию одним или двумя процессами, которые принято называть гомогенизацией и диспергированием. [c.52] Гомогенизация растворимых сред обеспечивается движением перемешиваемых масс, которое может быть свободным или вынужденным. Взаимносмешивающие-ся жидкости, находящиеся в замкнутом пространстве, через некоторое время самопроизвольно смешаются. Это перемешивание вызывается движением частиц жидкости, которое происходит под влиянием молекулярной диффузии или вследствие массопередачи в условиях свободной конвекции, возникающей из-за неодинаковой плотности жидкостей или разной температуры в различных слоях жидкости, или же осуществляется под влиянием обоих процессов одновременно. При нормальной температуре и давлении преобладает влияние молекулярной диффузии. Для перемешивания более быстрого, чем самопроизвольное, используют передачу массы или тепла посредством вынужденной конвекции, которая достигается направленным движением жидкости. [c.53] Целью перемешивания взаимнорастворимых и вза-имносмешиваемых сред является получение гомогенной смеси. Теоретически такая смесь получается за время т оо, когда в различных точках перемешиваемого объема физические и химические характеристики будут одинаковыми. Практической мерой оценки гомогенности перемешивания является максимальное относительное отклонение местных (локальных) концентраций с или температур 7 от их средних значений (с) и Т) (либо их дисперсии), т. е. [c.53] В общем случае выбор аппарата для требуемой степени гомогенизации определяется в зависимости от минимальных энергозатрат и времени перемешивания (см. 6.1.6). [c.53] Образование суспензий и эмульсий чаще всего протекает при одновременном действии диспергирования и гомогенизации. [c.53] Разрушение агломератов рассмотрено в 23.1, а диспергирование капель и пузырей — в 8.1. Определение размеров капель и пузырей при перемешивании жидкостей в аппаратах с мешалкой см. также в 6.1.4. [c.53] Основными механизмами распределения частиц при турбулентном перемешивании являются циркуляционные течения и, как наиболее значимый фактор, пульсационные скорости турбулентного потока. В тех случаях, когда пульсационная скорость турбулентных пульсаций много больше скорости миграции м , гомогенизация частиц в жидкости протекает аналогично гомогенизации растворимых жидкостей. Если за меру пульсацион-ной скорости турбулентного потока принять так называемую динамическую скорость м. (см., например, уравнение (2.2.6.9)), то это условие можно представить как и. Му. В случае сопоставимости этих скоростей приходится решать задачу с учетом турбулентного переноса и циркуляционных течений (см. пример 3.3.6.1). В упрощенном варианте циркуляционное перемешивание объединяют с турбулентным, вводя в рассмотрение так называемый коэффициент псевдотурбулентной (иногда просто турбулентной) диффузии (иногда переноса). Подробнее этот вопрос изложен в 6.1.4. [c.53] На практике часты случаи, когда двухфазная система во время перемешивания превращается в однофазную (например растворение твердых веществ в жидкости). [c.53] Способы перемешивания и выбор аппаратуры для его проведения определяются целью перемешивания и ахрегатным состоянием перемешиваемых материалов. Наибольшее распространение получили процессы перемешивания в аппаратах с помощью различных мешалок (см. 6.1) и сжатого воздуха (см. 6.7), в трубопроводах с различными вставками (статические смесители (см. 23.1)). [c.53] Перемешивание высоковязких жидкостей и паст. Смеси взаимнонерастворимых жидкостей и смеси твердых веществ с жидкостью обладают во многих случаях высокой вязкостью. Некоторые из них имеют свойства неньютоновских жидкостей, в том числе таких, которые обладают начальным сопротивлением сдвигу (например различные пасты и растворы высокомолекулярных веществ). К этой области относятся и некоторые однофазные системы, например сплавы. [c.53] При перемешивании высоковязких неньютоновских жидкостей в аппаратах с мешалками полезное течение обеспечивается в сравнительно небольшой части объема жидкости, прилегающей к мешалке. В этой области тангенциальные скорости сдвига имеют максимальное значение. Под воздействием высоких сдвиговых напряжений вблизи мешалки происходит снижение вязкости, что способствует возникновению турбулентности, которая исчезает на близком расстоянии от мешалки. [c.54] Вернуться к основной статье