1.2 Механические перемешивающие устройства

Механические перемешивающие устройства состоят из трех основных частей: собственно из мешалки, вала и привода. Мешалка является рабочим элементом устройства, закрепляемым на вертикальном, горизонтальном или на наклонном валу. Привод может быть осуществлен либо непосредственно от электродвигателя (для быстроходных мешалок), либо через редуктор или клиноременную передачу.

По устройству лопастей различают мешалки лопастные, пропеллерные, турбинные и специальные.

По типу создаваемого мешалкой потока жидкости в аппарате различают мешалки, обеспечивающие тангенциальное, радиальное, осевое и смешанное течение.

При тангенциальном течении жидкость в аппарате движется преимущественно по концентрическим окружностям, параллельным плоскости вращения мешалки. Качество перемешивания будет наихудшим, когда скорость вращения жидкости будет равна скорости вращения мешалки. Радиальное течение характеризуется направленным течением жидкости от мешалки к стенкам аппарата перпендикулярно оси вращения мешалки. Осевое течение жидкости направлено параллельно оси вращения мешалки.

В промышленных аппаратах с мешалками возможны различные сочетания этих типов течения. Тип создаваемого потока, а также конструктивные особенности мешалок определяют их области применения.

При высоких скоростях вращения мешалок перемешиваемая жидкость вовлекается в круговое движения и вокруг вала образуется воронка, глубина которой увеличивается с возрастанием числа оборотов и уменьшением плотности и вязкости среды. Для предотвращения образования воронки в аппарате помещают отражательные перегородки, которые, кроме того, способствует возникновению вихрей и увеличению турбулентностью системы. Образование воронки можно предотвратить и при полном заполнении аппарата, т.е. при отсутствии воздушной прослойки между перемешиваемой жидкостью и крышкой аппарата, а также при установке вала мешалки эксцентрично к оси аппарата или применении аппарата прямоугольного сечения.

Помимо этого, отражательные перегородки устанавливают во всех случаях при перемешивании в системах газ – жидкость. Применение отражательных перегородок, а также эксцентричное или наклонное расположение вала мешалки приводит к увеличению потребляемой ею мощности.

Мешалки подразделяют на:

- лопастные;

- пропеллерные;

- турбинные;

- листовые;

- специальные;

- барабанные;

- дисковые

- вибрационные.

Выбор того или иного типа мешалок определяется целевыми назначением перемешивающих устройств и конкретными условиями протекания процесса. Какие-либо четкие рекомендации по этому вопросу не могут быть сформулированы. Поэтому при выборе того или иного типа перемешивающего устройства можно использовать ориентировочные характеристики условий целесообразного применения различных типов мешалок (табл.1.1).

Таблица 1.1 - Рекомендации по использовании основных типов мешалок

Тип

мешалок

Объем жид-

кости, пере-

мешиваемой

одной

мешалкой,

Содержание

твердой фазы

при суспензи-

ровании, %

Динами-

ческая вяз-

кость пере-

мешивае-

мой жидко-

сти, Па? с

Окружная

скорость

мешалки,

Частота

вращения

мешалки,

Лопастные

Пропеллер-

ные

Турбинные:

открытые

закрытые

Специаль-

ные

до 1,5

до 4,0

до 10,0

до 20,0

 

до 20,0

до 5

до 10

до 60

до 60 и более

 

до 75

до 0,01

0,5- 3

до 0,06

0,1- 4

до 10

10- 40

 

до 5,00

до 10

до 1,7-5,0

1,5-3,2

до 4,5-17,0

3,8-10

до 1,8-13,0

2,6-7

до 2,1-8,0

до 6,0-30,0

0,5- 4

0,3-1,35

8,5-20,0

0,7-10,0

1,7-6,0

 

1,7-25,0

 

 

 

В различных отраслях промышленности изредка применяют мешалки специфических конструкций. В качестве примера можно привести всасывающие (импеллерные) мешалки, которые применяют для обеспечения хорошего контакта газа с жидкостью при одновременном интенсивном перемешивании (рисунок 7.). Вал мешалки помещен внутри трубы 1, по которой подается воздух под небольшим избыточным давлением (в некоторых конструкциях воздух всасывается при вращении мешалки). На мешалке имеется ряд лопастей, а на конце трубы установлен статор с лопастями. Наличие двух рядов лопастей, подвижного и неподвижного обеспечивает хорошее перемешивание жидкости и газа.

1 - центральная труба ; 2 - лопасти статора ; 3 - лопасти мешалки (ротора)

Рисунок 7 - Импеллерная мешалка.

 

Мешалки для высоковязких и неньютоновских сред.

- ленточная мешалка;

- шнековая мешалка