АППАРАТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Пневматическое перемешивание

Перемешивание жидкостей часто проводят путем пропускания через них мелких пузырьков газа (воздуха) или пара. Такое перемешивание называют б арботированием, а соответствующие приспособления барботерами. Способ перемеши­вания путем барботирования газа или пара является весьма простым и при­меняется особенно часто в тех случаях, когда одним из перемешиваемых ве­ществ является газ или воздух, или когда одновременно с перемешиванием ведут нагрев «острым» паром.

Простейшее приспособление для. барботирования состоит из" открытой трубы, опущенной до дна резервуара с перемешиваемой жидкостью.

Воздух выходит через нижний ко­нец трубы и, поднимаясь кверху, увле­кает за собой частицы жидкости. При этом возникают токи жидкости, интенсивность" которых возрастает (до некоторого предела) с увеличением скорости воздуха.

Во избежание ударов струи воздуха о днище аппарата конец'трубы изгибают горизонтально.

Для более равномерного и интенсивного перемешивания устраивают барботеры из нескольких горизонтально расположенных труб со многими отверстиями (рис. 190).

Трубы необходимо устанавливать строго горизонтально, чтобы воз­дух при выходе из отверстий преодолевал одинаковое гидравлическое сопротивление и равномерно выходил из всех отверстий; кроме того, для лучшего перемешивания и уменьшения вредных потерь рекомендуется отверстия в трубах размешать по винтовой линии. Диаметр отверстий барботера выбирают возможно меньшим для лучшего распределения воз­духа в жидкости; но для того чтобы не происходило засорение отверстий, они обычно имеют диаметр 3—6 мм.

Иногда вместо труб вблизи дна аппарата устанавливают колокол с зубчатыми краями для дробления воздуха или газа на мелкие пузырьки.

Воздух или газ подаются под давлением, достаточным для создания скоростного напора в трубопроводе, а также преодоления сопротивления трения и гидростатического сопротивления столба перемешиваемой жид­кости в резервуаре:

Р = lOri1 + 2 С) + ТзЯ КгсЫ2 (1-265)

Где y1—уд. вес газа в 'кгс/м8',

Ї2—УД - вес жидкости в кгс/м3;

Н—высота слоя жидкости в резервуаре в м.

При расчете барботеров можно принимать расход^воздуха в 1 мин. на I м2 свободной поверхности резервуара ориентировочно равным:

При слабом перемешивании............ . 0,4 ж3

» перемешивании средней интенсивности. . 0,8 » » весьма интенсивном перемешивании... 1 »

Барботирование обладает преимуществами перед механическим перемешиванием в тех случаях, когда перемешиваемая жидкость отли­чается большой химической активностью и быстро разрушает механиче­ские мешалки. Однако при барботировании могут увлекаться с воз­духом ценные летучие пары и газы, содержащиеся в жидкости, и могут возникнуть нежелательные побочные процессы ^окисления и осмолення перемешиваемой жидкости. Расход энергии ;на? барботирование больше, чем на механическое перемешивание.

Б. Перемешивание в твердой сыпучей и тестообразной

Среде (смешивание)

49. Смесители для твердых сыпучих и тестообразных тел

Аппараты для перемешивания твердых сыпучих и тестообразных материалов можно по конструкции разбить на несколько групп:

1) смесители с вращающимися лопастямиг

2) шнековые смесители;

3) смесовые барабаны;

4) смесители с поступательно-движущимися лопастями. *

Последние применяются для перемешивания значительных коли­честв твердых материалов, расположенных на большой площади в тон­ком слое (например, для перелопачивания солода), и в химической про­мышленности почти не используются.

Смесители с вращающимися лопастями. Для перемешивания сыпу­чих и тестообразных тел широко применяют смесители с мешалками, состоящими из двух параллельно установленных горизонтальных роторов специальной формы. Роторы вращаются в противоположные стороны в корытообразном сосуде, дно которого имеет форму двух полуцилиндров.

В таких смесителях происходит смешивание вминанием и одновре­менно деление перемешиваемой массы.

На рис. 191 изображена схема работы специально изогнутых ло­пастей в корыте смесителя. Пунктирными линиями показаны лопасти с поворотом к первоначальному положению (изображенному сплошными линиями) на 180°. Стрелками указано на - А

Правление действия сил при вращении ло­пастей в корыте.

Работа смесителя протекает следую­щим образом. Под влиянием давления лопа - В ^ Г сти масса прижимается к седлу корыта и раздавливается; часть ^массы выходит из сферы действия данной лопасти и подхваты­вается второй лопастью. То же происходит и с массой, направляемой^к седлу второй лопастью. Таким образом происходит Д деление массы. Вместе с тем силы, действу­ющие в объеме, изображенном] на схеме проекцией ВЛОБЕ (рис. 191), направлены в массу и приложены, вследствие вращения б лопастей, попеременно в различных точках, Рис 191 Схема работы лопас - в результате чего достигается!* смешивание Тей смесителя, вминанием. Для устранения встречи раз­резанных седлом однородных масс после полного оборота лопастей ло­пасти должны иметь неодинаковое число оборотов, причем отношение чисел оборотов не должно быть целым числом. Обычно это отношение принимают близким к двум.

Процесс перемешивания в аппарате этого типа сопровождается частичным перетиранием масс и другими нежелательными процессами.

Путем выбора соответствующей формы лопастей и корыта, а также числа оборотов лопастей можно усилить или осл аб ить_ протек а н ие указанных процессов.

Машиностроительные заводы изготовляют смесители трех типов: 1) легкие, 2) средние, 3) тяжелые.

Смеситель легкого типа (рис. 192) предназначается для перемеши­вания порошкообразных или мягких тестообразных материалов с доба­влением жидкостей или без них. Смеситель снабжен приспособлением для опрокидывания корыта при разгрузке.

На рис. 193 показан смеситель тяжелого типа, предназначенный для перемешивания очень густых, вязких масс (пластические массы, син­тетический каучук) и для промывки веществ, не­растворимых в жидкости.

Смеситель снабжен низким чугунным корытом, отлитым заодно с рубаш­кой. Корыто и привод ус­танавливаются на чугун­ной станине. Роторы при­водятся во вращательное движение от трансмиссии или от электродвигателя при помощи зубчатой пе­редачи.

Шнековые смесители. Для смешения различных сыпучих материалов при­меняют так называе­мые дифференци­альные смеси­тельные шнеки.

Такой шнек (рис. 194) представляет собой корыто 1, в котором вра­щаются два параллель­ных горизонтальных ва­ла 2 с плоскими лопа­стями S. Лопасти наса­жены на валы по винтовой линии через определенные промежутки..

Лопасти образуют как бы прерывистую винтовую поверхность. Корыто шнека закрывается крышкой (на рисунке не показана). При

Вращении валов измельчаемый материал перемешивается по направле­нию их вращения и вдоль оси шнека.

Смесовые барабаны. В производстве органических красителей и многих других сухие продукты смешивают всмесовых барабанах.

Смесовой барабан (рис. 195) представляет собой горизонтальный стальной барабан 1, на который надеты чугунные бандажи 2. Барабан вращается на опорных роликах 3.

На внутренних стенках барабана укреплены винтообразные лопа­сти 4 и тангенциальные перегородки 5, не доходящие до оси барабана. Такое устройство способствует энергичному перемешиванию материала при вращении барабана.

Для загрузки и выгрузки материала служит шнек 6. Материал поступает в барабан через верхний патрубок 7. После окончания переме­шивания направление вращения барабана меняется на обратное и ма­териал тем же шнеком выгружается из барабана через нижний патру­бок 8,

Смесовые барабаны приводятся во вращение от фрикционной (при малой производительности) или зубчатой передачи.