ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Классификация и типовые конструкции из "Машины и аппараты химических производств" Для приготовления суспензий, эмульсий и однородных физических смесей в химической промышленности широко применяют процессы перемешивания. Перемешивание способствует интенсификации процессов тепло- и массообмена, сопутствующих перемешиванию или необходимых для успешного проведения многих химических реакций. [c.96] Наиболее распространенный способ перемешивания в жидких средах — механическое перемешивание производят иногда и пневматическое перемешивание, однако в связи с присущими этому способу специфическими недостатками применение его в химической промышленности ограничено. [c.96] Механическое перемешивание жидкостей осуществляют лопастными, пропеллерными, турбинными и специальными мешалками. [c.96] Лопастные мешалки применяют для перемешивания жидкостей с небольшой вязкостью [до (Ц01 кг/(м-с)], растворения и суспендирования твердых веществ с малым удельным весом, а также для грубого смешения жидкостей вязкостью меньше 2 кг/(м-с). Эти мешалки не пригодны для быстрого растворения, тонкого диспергирования и получения суспензий, содержащих твердую фазу с большим удельным весом. [c.96] Пропеллерные мешалки применяют для интенсивного перемешивания маловязких жидкостей, взмучивания осадков, содержащих до 10% твердой фазы с размерами частиц до 0,15 мм, а также для приготовления суспензий и эмульсий. Пропеллерные мешалки не пригодны для совершенного смешивания жидкостей значительной вязкости [более 0,06 кг/(м-с)] или жидкостей, включающих твердую фазу большого удельного веса. [c.96] Турбинные мешалки применяют для интенсивного перемешивания и смешения жидкостей с вязкостью до 1,0 кг/(м-с) для мешалок открытого типа и до 5,0 кг/(м - с) для мешалок закрытого типа для тонкого диспергирования, быстрого растворения или выделения осадков в больших объемах (5—6 м и более). Эти мешалки используют для взмучивания осадков в жидкостях, содержащих до 607о твердой фазы (мешалки открытого типа) и более (мешалки закрытого типа) причем максимальные размеры твердых частиц до 1,5 мм для мешалок открытого типа и до 2,5 мм для мешалок закрытого тииа. [c.96] Специальные мешалки применяют в случаях, когда непригодны лопастные, пропеллерные и турбинные. Так, для перемешивания очень вязких жидкостей и пастообразных материалов используют так называемые ленточные мешалки, которые при вращении очищают стенки реактора от налипающей реакционной массы. Для проведения реакций между газом и жидкостью применяют мешалки барабанного типа с лопастным барабаном, имеющим форму беличьего колеса, и другие конструкции. [c.97] Процессы перемешивания характеризуются двумя основными факторами эффективностью перемешивания и расходом энергии. Под эффективностью перемешивания обычно понимают качество достигаемого результата перемешивания по времени. Поэтому указанная величина зависит от различных факторов, определяемых прежде всего целью проводимого процесса (приготовление суспензии, ускорение химической реакции и т. д.). В настоящее время нет надежных методов для определения эффективности перемешивания [30, 52], но расход энергии на механическое перемешивание можно рассчитать достаточно точно. [c.97] Процесс перемешивания в гидродинамическом отношении сводится к внешнему обтеканию твердых тел потоком набегающей жидкости. В общем случае лопасти мешалки при вращении выполняют работу, связанную с преодолением сопротивления сил инерции и сил трения перемешиваемой жидкости. Удельное значение этих сил различно в пусковой и рабочий периоды работы мешалки. Так, при пуске мешалки ее лопатки встречают особенно большое сопротивление со стороны жидкости, инерцию массы которой необходимо преодолеть. По мере приведения жидкости в движение работа мешалки все больше затрачивается на преодоление внутренних сопротивлений в жидкости (трения, вихревых движений, ударов жидкости о стенки и т. д.). Поэтому пусковая мощность всегда превышает рабочую. Поскольку пусковой период относительно небольшой, электродвигатель обычно подбирают по рабочей мощности мешалки, учитывая возможность кратковременного увеличения крутящего момента на его валу в пусковой период и используя в расчетах известную критериальную зависимость Еи = /(Ке ) [30, 31]. Однако существующие формулы для расчета мощности мешалок еще недостаточно совершенны в них не учитывается расход энергии, связанный с шероховатостью стенок и наличием дополнительных устройств в аппарате (змеевиков, гильз, перегородок и т. д.). [c.97] Лопастные мешалки отличаются простой конструкцией и низкой стоимостью изготовления. Они обеспечивают вполне удовлетворительное перемешивание жидкостей с умеренной вязкостью. Наиболее просты по устройству мешалки с плоскими лопастями из полосовой или угловой стали, установленными перпендикулярно или наклонно к направлению их движения (рис. 29). Частота вращения таких мешалок колеблется от 18 до 80 об/мин при увеличении частоты вращения выше указанной эффективность перемешивания резко снижается. Диаметр лопастей составляет 0,7 диаметра сосуда, в котором работает мешалка. [c.98] К общим недостаткам лопастных мешалок относятся малая интенсивность перемешивания густых и вязких жидкостей, а также полная непригодность для перемешивания легко расслаивающихся веществ. [c.99] Пропеллерные мешалки. Плоские лопасти мешалок, поверхность которых перпендикулярна направлению движения перемешиваемой жидкости, не могут обеспечить хорошего перемешивания во всех слоях жидкости, так как создают в ней главным образом только горизонтальные токи. [c.99] При использовании пропеллерных мешалок (рис. 31), вследствие изменения угла наклона 0 по всей длине лопасти, частицы жидкости при перемешивании отталкиваются в любом направлении в результате возникают встречные токи, способствующие интенсификации перемешивания. [c.99] Для улучшения циркуляции перемешиваемой жидкости пропеллерную мешалку часто устанавливают в диффузоре последняя представляет собой стакан, имеющий форму цилиндра или слегка усеченного конуса (рис. 31,6). При работе пропеллерной мешалки через диффузор проходит определенное количество жидкости. [c.99] Турбинные мешалки служат для быстрого смешивания и растворения различных жидкостей и растворов. Они обеспечивают эффективное перемешивание жидкостей большой вязкости и поэтому пригодны для непрерывных процессов. [c.99] Мешалка состоит из одного или нескольких центробежных колес (турбинок), укрепленных на вертикальном валу. [c.99] Отечественные заводы выпускают нормализованные турбинные мешалки с диаметром турбин 400, 500, 600 и 800 мм. [c.100] Пневматическое перемешивание методом барботирования заключается в следующем. С помощью расположенных на дне аппарата трубок с отверстиями (так называемых барботеров) через всю массу обрабатываемой жидкости пропускают воздух, который приводит смешиваемую среду в движение. [c.101] Давление воздуха или газа, используемого для барботирования, должно быть достаточным для создания нужного напора в трубопроводе и преодоления местных сопротивлений и гидростатического сопротивления столба перемешиваемой жидкости. Поэтому при расчете пневматических устройств для перемешивания определяют необходимое давление и расход воздуха или газа. [c.101] При расчете барботеров минутный расход воздуха на I свободной поверхности смешиваемой жидкости в аппарате можно принимать равным при слабом перемешивании 0,4 м , при среднем — 0,8 м , при интенсивном — 1,0 м . [c.101] Вернуться к основной статье