Механическое перемешивание

Наибольшее распространение получили вращающиеся механические мешалки различных конструкций.

Механические мешалки делятся на следующие группы:

1. лопастные и их конструктивные варианты (рамные, якорные);

2. пропеллерные или винтовые;

3. турбинные

Первая группа - мешалки с плоскими перемешивающими устройствами (прямая лопасть с числом 2, 3, 4). Они производят круговое перемешивание. Для добавочного вертикального перемешивания устанавливают лопасти с наклоном к горизонтали под углом, чаще 45 и 60°. Диаметр лопастей d принимают равным (0.3 - 0.5) D - диаметра корпуса смесителя и числом оборотов – из расчета окружной скорости от 3 - 4 м/с.

Рамные и якорные мешалки (рис. 3.3 г, д) обуславливают большую турбулентность у стенок аппарата и препятствуют отложению осадка на днище и стенках аппарата.

Пропеллерные или винтовые мешалки (рис. 3.4 а) применяются для получения эмульсий или суспензий с небольшим содержанием твердой фазы (до 10%).

Турбинные (рис. 3.4 г, д) бывают открытого и закрытого типа. Первые состоят из цилиндрической втулки с кольцевым диском, на окружности которого равномерно расположены шесть плоских лопастей. Турбинные мешалки второго типа снабжены плоскими лопастями конической формы, закрытые с обеих сторон коническими дисками.

По скорости вращения мешалки делятся на тихоходные и быстроходные. Тихоходные мешалки используют для перемешивания жидкостей невысокой вязкости в гладкостенных аппаратах (окружная скорость концов лопасти ≈ 1 м/с). К ним относятся: якорные и рамные (рис. 3.3).

Быстроходные мешалки (окружная скорость порядка 10 м/с) – пропеллерные, турбинные и лопастные ( рис. 3.4).

Рис. 3.3. Мешалки для перемешивания высоковязких сред (а - в) и сред средней вязкости (г, д):

а – ленточная; б – скребковая; в – шнековая с направляющей трубой; г – якорная; д – рамная

Рис. 3.4. Быстроходные мешалки:

а – пропеллерная; б – двухлопастная; в – трехлопастная; г – турбинная открытая; д – турбинная закрытая; е – фрезерная

Обычно аппарат для перемешивания (рис. 3.5) представляет собой вертикальный сосуд с мешалкой, ось вращения которой совпадает с осью аппарата. Основными узлами такого аппарата являются корпус, привод и вал с мешалкой. Для подвода и отвода теплоты корпус аппарата снабжают рубашкой. Приводом обычно служит электродвигатель, соединённый с валом мешалки прямой или понижающей передачей. Для уменьшения частоты вращения вала мешалки по сравнению с валом электродвигателя применяют редуктор.

Основными характеристиками процесса перемешивания являются: 1) эффективность перемешивающего устройства (затраты энергии на перемешивание); 2) интенсивность перемешивания.

Интенсивностью перемешивания оценивают производительность установки.

Эффективность перемешивания характеризует качество проведения процесса.