МАШИНОСТРОЕНИЕ

ПЕРЕМЕШИВАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

К оборудованию для образования одно­родных и неоднородных систем относятся ап­параты с различными типами перемешиваю­щих устройств. Они применяются для получе­ния растворов, дисперсных систем или для интенсификации процессов химического пре­вращения, массо - и теплопереноса.

Классификацию областей применения аппаратов с перемешивающими устройствами можно провести на основе рассмотрения фаз, в которых осуществляется перемешивание [54]:

Перемешивание смешивающихся жидко­стей - распространенный процесс, обеспечи­вающий гомогенизацию смешиваемых жидко­стей для получения растворов;

Получение эмульсий, в которых наиболь­ший диаметр капель составляет порядка 100 нм, с последующей декантацией (жидкост­ная экстракция, промывка кислот и щелочей и т. д), и получение стабильных эмульсий, кото-, рые являются конечным продуктом с каплями порядка 0,1 нм (клеи, краски, косметика и др.);

Диспергирование газа в жидкости, свя­занное с дегазацией и получением пен. Часто диспергирование газа связано с массоперено - сом компонентов из одной фазы в другую (карбонизация, хлорирование, сульфирование и др.);

Обеспечение циркуляции жидкости в ап­парате для лучшего распределения компонен­тов в объеме или создания соответствующей теплопередачи через стенку аппарата или змее­вик (при получении суспензий, химических эндо - и экзотермических реакциях, нагревании, охлаждении, кипении и др.).

Классификация основных процессов хи­мической технологии, в которых используется перемешивание, дана на рис. 3.3.1 [17].

Перемешивание осуществляется за счет молекулярной диффузии и дополнительной передачи энергии рабочей среде различными методами: механическим, барботажным. газ - лифтным, циркуляционным, струйным, пуль - сационно-струйным, электромагнитным и маг­нитно-вихревым [17]. Этим методам переме­шивания соответствуют следующие аппараты:

С механическими перемешивающими устройствами;

С аэрирующими и барботажными пере­мешивающими устройствами;

Со струйными и эжекционными переме­шивающими устройствами;

С акустическими и электромагнитными устройствами.

Аппараты с механическими переме­шивающими устройствами. Аппарат с меха­ническим перемешивающим устройством включает корпус, привод, уплотнение, вал, мешалку, внутренние устройства. Привод, вал и мешалка соединены в единый узел, называе­мый перемешивающим устройством. Привод состоит из электродвигателя, редуктора (или мотор-редуктора) и крепления привода.

Корпус аппарата - это сосуд той или иной формы (чаще всего цилиндрической), в кото­ром осуществляется перемешивание. В случае проведения теплообменных процессов, корпус аппарата может быть дополнен рубашкой или встроенным в него змеевиком. Внутри аппара­та могут устанавливаться внутренние устрой­ства: отражательные перегородки, трубы пере- давливания, барботеры и др. Аппараты могут быть стальными, изготовленными из цветных металлов и сплавов, с эмалевым, полимерным защитным покрытием, футерованными и др.

Конструкции аппаратов с мешалками весьма разнообразны. Наиболее широкое рас­пространение получили вертикальные цилинд­рические аппараты, соосные с валом мешал­ки. Аппараты с механическими перемешиваю­щими устройствами объемом 0,0!... ЮО. м3

(ГОСТ 20680-2002) предназначены для прове­дения технологических процессов в жидких средах плотностью до 2000 кг/м3 и рабочем избыточном давлении не более 6,3 МПа.

Встречаются случаи применения аппара­тов с мешалками объемом до 2000 м3, а также устройства, обеспечивающие перемешивание в бетонных сооружениях объемом несколько сотен тысяч кубических метров.

В аппаратах с мешалкой в эмалированном исполнении (рис. 3.3.2) эмалевое покрытие рассчитано на работу в кислых средах при тем­пературе 30...300 °С и в щелочных средах при температуре 30... 135 °С.

Характеристика стальных аппаратов с эмалированным покрытием приведена в табл. 3.3.1.

Гуммированные аппараты [76] с защит­ным покрытием из мягкой резины, полуэбони­та или эбонита применяют для работы в средах высококоррозионных и содержащих включе­ния, способствующие абразивному изнашива­нию. Покрытия резиной мягкой и средней твер­дости (с содержанием серы 0,02...0,04 массовых долей) применяют для аппаратов, перемеши­вающих среды с абразивными частицами. По­крытие из полу эбонита (с содержанием серы 0,12...0,3 массовых долей) или эбонита (с со­держанием серы 0,3...0,5 массовых долей) об­ладают лучшей химической стойкостью, чем покрытие из резины. Аппараты с таким покры­тием могут работать при температуре до 100 °С под давлением или в условиях вакуума (при остаточном давлении не ниже 0,014 МПа).

Крупногабаритные стальные аппараты для перемешивания компонуют из отдельных унифицированных узлов: корпусов и переме­шивающих устройств.

Стальные аппараты согласно ГОСТ 20680-2002 классифицируют следующим обра­зом.

По конструкции корпуса - по типам:

0 - с эллиптическим днищем и эллипти­ческой отъемной крышкой;

1 - цельносварные с эллиптическим дни­щем и крышкой;

2-е коническим днищем, углом при вершине конуса 90° и эллиптической отъемной крышкой;

3 - цельносварные с коническим днищем, углом при вершине конуса 90° и эллиптиче­ской крышкой;

4-е эллиптическим днищем и плоской отъемной крышкой;

5 - цельносварные с эллиптическим дни­щем и плоской крышкой;

6-е коническим днищем, углом при вершине конуса 120° и плоской отъемной крышкой;

7 - цельносварные с коническим днищем, углом при вершине конуса 120° и плоской крышкой;

8-е плоским днищем и плоской отъем­ной крышкой;

9 - цельносварные с плоским днищем и крышкой.

В аппаратах с плоскими крышками (ти­пов 4 - 9) и внутренним диаметром более 1000 мм допускается применять сферические и конические крышки вместо плоских;

В зависимости от наличия и типа тепло - обменных устройств - по исполнению:

0- без теплообменного устройства;

1 - с гладкой рубашкой;

2- е рубашкой из полутруб;

3- е рубашкой с вмятинами;

4- е электронагревателем.

В стальных аппаратах всех типов и ис­полнений допускается применение змеевиков, барботеров и отражательных перегородок.

Номинальный объем и размеры корпусов стальных аппаратов должны соответствовать указанным в табл. 3.3.2. Действительный объ­ем аппаратов не должен отличаться от номи­нального более чем на ± 5 %. В технически обоснованных случаях допускается примене­ние корпусов с размерами, не указанными в табл. 3.3.2.

Условное обозначение стального аппара­та с механическим перемешивающим устрой­ством включает по порядку: тип корпуса аппа­рата; исполнение аппарата по теплообменному устройству; номинальный объем, м3; рабочее (или расчетное) давление в корпусе (МПа); группу материала корпуса (У - углеродистые и конструкционные стали; К - коррозионно - стойкие стали и сплавы, двухслойная сталь); тип уплотнения вала (Т - торцовое, С - саль­никовое. Г - гидрозатвор); исполнение элек­тродвигателя привода по взрывозащите; кли­матическое исполнение и категория размеще­ния оборудования по ГОСТ 15150.

Условное обозначение аппарата должно включать слово «аппарат» и обозначение аппа­рата согласно приведенной структурной схеме.

Пример условного обозначения стального аппарата с неразъемным корпусом 1 гладкой рубашкой 2 номинальным объемом 10 м\ рабочим давлением в корпусе 0,6 МПа, корро­зионно-стойкого исполнения К, с торцовым уплотнением Т, исполнения привода по взры­возащите lExdIIBT4, климатического исполне­ния УЗ:

Аппарат 12-10-0,6K-T-lExdIIBT4-Y3 ГОСТ 20680-2002

Мешалки для перемешивания жидких сред согласно ГОСТ 20680-2002 в зависимости от динамической вязкости классифицируют на следующие типы:

1) при вязкости не более 50 Па с -

01 - трехлопастная (рис. 3.3.3, а);

01М - трехлопастная модифицированная;

07 - лопастная (рис. 3.3.3, в)\

12 - зубчатая;

05 - шестилопастная (рис. 3.3.3, б);

3.3.2. Основные параметры корпусов стальных аппаратов по ГОСТ 20680-2002

Тип 5

J

Продолжение табл. 3.3.2

03 - турбинная открытая (рис. 3.3.3, г);

10 - рамная;

2) при вязкости более 50 Па с -

08 - шнековая (рис. 3.3.3, <));

11 - ленточная (рис. 3.3.3, е);

11С - ленточная со скребками.

Выбор мешалок конкретного типа, их па­раметров и размеров проводят в зависимости от технологического процесса при проектиро­вании аппаратов. Выбор мешалок иных типов (турбинной закрытой, клетьевой, винтовой, якорной, рамной) возможен на основании ре­зультатов экспериментальных работ по согла­сованию со специализированной научно - исследовательской организацией.

Первые типы мешалок являются быстро­ходными, а вторые - тихоходными. Лопастные мешалки типов 01 , 05 и 07 состоят из несколь­ких плоских прямоугольных лопастей, прива­ренных к втулке под определенным углом к плоскости вращения мешалки ( dM - диаметр мешалки; b - ширина лопасти). Окружная ско­рость мешалок 1,5...4 м/с.

Турбинные открытые мешалки типа 03 представляют собой диск с втулкой в центре, снабженный обычно шестью прямыми, на­клонными или изогнутыми лопатками. Размеры

Мешалок - dM/D = 0,25 0.33; а = 0,25</м; Ъ = 0,2dM \ - 0.75dM Окружная скорость 3...9 м/с.

Выбор типа мешалки определяется целью и требованиями технологического процесса, а также экономическими соображениями. Во внимание принимают:

Характер реализуемой операции - сус - пендирование, эмульгирование, растворение, кристаллизация, абсорбция, теплопередача, химические реакции и т. п.;

Свойства сред - плотность, вязкость, со­став, растворимость и др.

Для выбора типа мешалки можно вос­пользоваться рекомендациями табл. 3.3.3.

Основные параметры процесса меха­нического перемешивания и методы их рас­чета. Основными параметрами, характери­зующими процесс перемешивания, являются: мощность, затрачиваемая на перемешивание; интенсивность; степень однородности; эффек­тивность; время перемешивания; коэффициен­ты тепло - и массоотдачи при перемешивании.

Расчет мощности N, затрачиваемой на перемешивание, можно выполнять по полуэм­пирическим критериальным уравнениям [86] вида

KN = CRe™> Ргрґр, (3.3.1)

Где Кдг = /v/ptf3^ - критерий мощно­сти (модифицированный критерий Эйлера); Reu = pnd2 /\х - центробежный критерий

Рейнольдса; Vr^-n^d^/g - центробежный

Критерий Фруда, rD = D/dM - отношение

Диаметра аппарата D к диаметру мешалки dM ;

Р - плотность перемешиваемой среды; \л - ее динамическая вязкость; п - частота вращения мешалки; С, т^, Щ - эмпирические

Постоянные, значения которых зависят от кон­струкции мешалки, наличия в аппарате внут­ренних устройств и режима движения жидкости.

В частности, для гладкостенных аппара­тов с закрытыми турбинными мешалками при Г и ~3 в турбулентном режиме К д/ =1,1 [11]

N*\,\pn3dl. (3.3.2)

При ламинарном режиме для ленточных меша­лок с Г0 « 1,1; Кдг = 340/Reu

N = 340[in2dl. (3.3.3)

Для более точного расчета мощности, расходуемой на перемешивание однофазных сред, при произвольном значении числа Рей­нольдса следует использовать зависимости Кдг от Reu, построенные по эксперимен­тальным данным для различных типов меша­лок (рис. 3.3.4) и приведенные в справочной литературе [17, 54]. Эти графики и расчетные зависимости (3.3.1) - (3.3.3) относятся к верти­кальным цилиндрическим аппаратам традици­онной конструкции с расположением вала ме­шалки по оси обечайки аппарата.

Мощность, расходуемая на перемешива­ние двухфазных сред (суспензий, эмульсий), рассчитывается по тем же графикам с учетом плотности и вязкости двухфазной смеси.

По мощности, потребляемой при пере­мешивании, определяют мощность привода.

При этом учитывают пусковые перегрузки для различных аппаратов:

20 % для аппаратов с отражательными перегородками, а также работающих при

Reu > 500;

30 % для аппаратов с дополнительными внутренними устройствами при Reu > 500;

100 % для аппаратов без внутренних уст­ройств при Reu > 500 и при rD < 1,5 и 50 %

При Гр > 1,5.

Потребляемая аппаратом мощность опре­деляет интенсивность перемешивания. Показа­телями интенсивности перемешивания являют­ся: частота вращения мешалки п\ окружная скорость конца лопасти W0Kp = тіdMn; моди­фицированный критерий Рейнольдса Reu; удельная мощность Ny = N /V или Nm = N/pV, где V - рабочий объем аппара­та; время гомогенизации хт, насосная Qр и

Циркуляционная Qc производительности ме­шалки; коэффициент турбулентного переме­шивания DT\ турбулентное число Пекле Рет; степень турбулентности [54].

Ни один из перечисленных показателей не может быть универсальным. Так, величины

П или w0Kp влияют на интенсивность переме­шивания конкретной среды в системе конкрет­ного масштаба и конструкции, поскольку при их увеличении в указанных условиях интен­сивность перемешивания возрастает. Но ни одна из этих величин не является достаточно надежным критерием сравнения интенсивно - стей перемешивания в аппаратах различного масштаба или с различными типами мешалок.

Удельные мощности Ny или Nm - более надежные, но не вполне удовлетворительные показатели интенсивности перемешивания, так как имеют размерность и характеризуют сред­
нюю, а не локальную диссипацию энергии в единицу времени в единице объема или массы, которая может отличаться от средней из-за неравномерности распределения энергии по объему аппарата.

Для увеличения удельной мощности (ин­тенсивности перемешивания) в аппаратах ус­танавливают пристенные радиальные отража­тельные перегородки (рис. 3.3.5), которые так­же исключают образование поверхностной воронки и радиальную сепарацию взвешенных частиц, капель или пузырьков газа. Ввиду от­сутствия в настоящее время общепринятого универсального критерия интенсивности пере­мешивания при масштабном переходе от мо­дельного к промышленному аппарату с мешал­кой опираются на практический опыт, накоп­ленный при исследовании процессов различ­ных типов. На основании этого опыта в случае приготовления суспензий условием масштаб­ного перехода по интенсивности перемешива­ния является w0Kp = 71 dMn = const, а при дис­пергировании капель и пузырьков газа или интенсификации массообмена - в виде N/V = = const.

От интенсивности перемешивания зави­сят степень перемешивания, время гомогени­зации, эффективность перемешивания, значе­ния коэффициентов тепло - и массоотдачи.

Степень перемешивания (степень одно­родности) характеризует равномерность рас­пределения вещества по объему аппарата, и в зависимости от цели перемешивания может быть выражена по-разному. Так, степень одно­родности поля концентраций при перемешива­нии в однофазной среде определяется как [12]

/=(с,

Где Сср - средняя концентрация, достигаемая

В аппарате при полном смешении; ЛСтах - максимальный перепад локальных концентра­ций в аппарате.

Определяемая таким образом степень од­нородности характеризует степень приближе­ния предельных значений концентрации к среднему ее значению для аппарата. Анало­гично можно ввести степень однородности поля температур. При абсолютной однородно­сти АСтах =0; 1 = 1. Теоретически она дос­тигается в аппарате периодического действия

За время т = оо. Значение ЛСтах влияет на технико-экономические показатели аппарата. В большинстве случаев можно принять

АСшах ^0,05сср. Для расчета ЛСтах требу­ется математическая модель переноса массы при перемешивании, учитывающая как цирку­ляционный обмен, так и турбулентную диффу­зию вещества. Упрощенные модели перемеши­вания в аппарате периодического и непрерыв­ного действия и соответствующие им формулы для расчета ЛСтах имеются в [12].

Время перемешивания (гомогенизации) определяется как промежуток времени между началом перемешивания и моментом, когда достигается определенная степень однородно­сти в перемешиваемой среде в масштабе на­блюдения. Зависимость от масштаба наблюде­ния означает, что время перемешивания - ус­ловная величина. Тем не менее результаты измерения времени перемешивания различны­ми способами удовлетворительно согласуются между собой.

Для различных типов мешалок, работаю­щих в гладкостенных и оребренных аппаратах, для расчета времени гомогенизации хт может быть использована зависимость, справедливая для турбулентного режима, [17]

™m{Dlduy2=K. (3.3.5)

Значения постоянной К, полученные экс­периментально, приведены в табл. 3.3.4.

Время перемешивания и потребляемую мощность можно использовать для оценки эффективности перемешивания, под которой понимают технологический эффект перемеши­вания. Чем меньше затраты энергии при задан­ном тт, тем эффективнее работает аппарат с мешалкой. При приготовлении суспензий, эмульсий и растворов эффективность переме­шивания можно оценить достигаемой степе­нью однородности получаемой смеси. Если перемешивание используют для интенсифика­ции тепло - или массообмена, то мерой эффек­тивности перемешивания может быть отноше­ние коэффициентов тепло - или массоотдачи при перемешивании к этим коэффициентам без перемешивания [481.

При турбулентном режиме течения пред­лагается следующее уравнение подобия для определения коэффициента теплоотдачи ос в аппаратах с механическим перемешиванием [12]:

Nu = (aD)/X = 0,283К^25 Re°"75 Рг°'25х

X(D/dMf-2*^CTf4(D/Hf-25,

(3.3.6)

Где |іст, |і - коэффициенты динамической вязкости перемешиваемой среды при темпера­туре соответственно стенки и средней в аппа­рате; ^ - коэффициент теплопроводности пе­ремешиваемой среды при температуре в аппа­рате; Рг - критерий Прандтля; Nu - число Нуссельта; Н - высота слоя жидкости в аппа­рате.

Это уравнение распространяется на слу­чаи теплообмена в аппаратах с рубашками с мешалками различных типов при наличии и отсутствии отражательных перегородок. Оно применимо также при теплоотдаче к внутрен­ним змеевикам в аппаратах без отражательных перегородок, если конструкция змеевика не препятствует обтеканию его трубок потоком.

Расчет коэффициента массоотдачи (3 (м/с) от взвешенных твердых частиц при турбулент­ном механическом перемешивании в аппаратах с отражательными перегородками возможен по уравнению [12]

P = 0,267(coV)1/4SCT3/4, (3.3.7)

Где v - кинематическая вязкость дисперсион­ной фазы; Sc - v/Dc - критерий Шмидта; Dc - коэффициент диффузии растворяющего­ся вещества частиц в дисперсионной фазе; є0 - среднеобъемное значение диссипации энергии в единице массы перемешиваемой среды (Вт/кг);

N - мощность, потребляемая при перемешива­нии; V - объем перемешиваемой среды; рср -

Среднеобъемная плотность суспензии.

При отсутствии отражательных перего­родок в аппарате с вращающейся мешалкой под действием центробежной силы возникает радиальная сепарация взвешенных твердых частиц. Если их плотность превышает плот­ность жидкости, то основная масса частиц ска­пливается вблизи стенок аппарата, где локаль­ная диссипация энергии значительно больше среднеобъемной. Вследствие этого для аппара­тов без перегородок в уравнение (3.3.7) вво­дится поправочный множитель К^ > 1, значе­
ния которого зависят от степени неравномер­ности радиального распределения твердых частиц в аппарате [12].

При перемешивании газожидкостных систем в барботажных аппаратах с быстроход­ными мешалками при наличии отражательных перегородок объемный коэффициент массоот- дачи р0б (с-1) рекомендуется рассчитывать по следующей эмпирической зависимости [12]:

Роб=0,72<44ф0'67, (3.3.9)

Где Ny - удельная мощность, кВт/м3; Ф - среднее газосодержание газожидкостной смеси в аппарате.

Оборудование для пневматического и пневмомеханического перемешивания. Пневматическое перемешивание - переме­шивание, осуществляемое в аппаратах с барбо- тажными, газлифтными и механическими аэрирующими перемешивающими устройства­ми [48]. Оно осуществляется посредством сжа­того газа, вводимого через специальные газо­распределительные устройства, широко при­меняется в горной, пищевой, химической и других отраслях промышленности, в тех слу­чаях, когда введение в аппарат большого коли­чества газа является технологической необхо­димостью (в барботажной полимеризационной аппаратуре, аппаратах для очистки газов и биологической очистки сточных вод и т. д.). Существует несколько типовых технологиче­ских схем пневматического перемешивания (рис. 3.3.6).

В наиболее простой из них газ распреде­ляется по всему сечению аппарата с помощью специального барботера (рис. 3.3.6, а). Приве­денная скорость газа в таких аппаратах не пре­вышает 0,1 м/с. При скоростях менее 0,02 м/с подъем газа происходит в основном в цен­тральной части аппарата, что вызывает возник­новение направленной меридиональной цирку­ляции жидкости, интенсифицирующей пере­мешивание. При более высоких скоростях газ распределяется по сечению более равномерно и перемешивание осуществляется в основном за счет турбулентной диффузии.

Для усиления циркуляции газораспреде­лительное устройство устанавливают у стенки аппарата на разной высоте (рис. 3.3.6, б, в). Такие схемы применяют в аэротенках для био­логической очистки сточных вод [36]. Ско­рость циркуляции в таких аппаратах составляет 0,25...0,4 м/с.

Более высокие скорости циркуляции (до 1 м/с) достигаются в газлифтных аппаратах (рис. 3.3.6, г, д). Конструкция кожухотрубного аппарата, показанного на рис. 3.3.6, д, позволя­ет обеспечить отвод (и подвод) теплоты от (к) перемешиваемой жидкости. Приведенная ско­рость газа в газлифтных аппаратах может дос­тигать 2 м/с.

Механические аэраторы в зависимости от глубины погружения в жидкость могут быть поверхностными и глубинными. В поверхност­ных аэраторах развитая поверхность контакта фаз газ - жидкость обеспечивается в результате разбрызгивания воды лопастями ротора. Суще­ствуют поверхностные аэраторы с горизон­тальной и вертикальной осью вращения. Аэра­торы с горизонтальной осью вращения (щеточ­ные аэраторы) применяют в сооружениях не­больших масштабов (рис. 3.3.7, а). Их про­изводительность по кислороду составляет 10... 12 кг/ч. На сооружениях средних и круп­ных масштабов используют аэраторы с верти­кальной осью вращения (рис. 3.3.7, б). Их про­изводительность по кислороду составляет 30...80 кг/ч.

Действие глубинных аэраторов основано на всасывании воздуха в жидкость через полый вал или воздушную трубу вращающейся ме­шалкой. Производительность этих аэраторов по кислороду составляет 4,5... 10 кг/ч. На крупных сооружениях (в аэрируемых прудах доотчистки) они устанавливаются на понтонах (рис. 3.3.7, в). Всасывание воздуха в воду и его диспергирование в этом случае осуществляется через статор 2 с воздушной трубой при враще­нии ротора (закрытой турбинной мешалки /). Глубина погружения турбины около 0,5 м. Для транспортирования растворенного кислорода из области всплывания пузырьков в окружаю­щую жидкость, а также для предотвращения оседания активного ила на одном валу с турби­ной имеется лопастная мешалка.

В биохимических реакторах и аэротенках для очистки сточных вод применяют пневмо­механические аэраторы (рис. 3.3.7, г). В них диспергирование воздуха осуществляется через барботер, над которым установлена турбинная мешалка 2 на вращающемся валу. Верхняя мешалка 1 служит для предотвращения цено­образования за счет всасывания пены в ворон­ку. Она устанавливается на расстоянии (0,6.. .0,8) dM от поверхности жидкости.

Характеристики отечественных аэраторов приведены в табл. 3.3.5.

Аппараты со струйными и эжекцион - ными перемешивающими устройствами.

Эффективность работы любого массообменно - го аппарата можно повысить, наложив низко­частотные колебания на взаимодействующие фазы за счет создания их возвратно- поступательного движения. Аппараты этого типа получили название пульсационных. При пульсациях в потоке интенсифицируется про­цесс взаимодействия фаз (в первую очередь - дробление капель).

Основным элементом аппарата с пульса - ционным перемешивающим устройством явля­ется пневматический пульсатор с золотниково - распределительным механизмом, который по­переменно создает перепад давлений через штуцер 6 в пульсационной камере 2, что при­водит к опусканию и подъему уровня жидкости в ней (рис. 3.3.8). При повышении давления перемешиваемая жидкость через сопло 4 впры­скивается в объем аппарата в виде разнона­правленных струй (струйное перемешивание). При снижении давления жидкость возвращает­ся обратно в камеру.

Пульсационные мешалки используют для гомогенизации двух жидкостей с целью полу -

Чения раствора данного состава, получения суспензий и эмульсий. Скорость жидкости в соплах достигает 2...4 м/с, частота пульсаций 0,5...2 с-1, удельные затраты мощности 0,05...0,5 кВт/м3.

Эжекционный эффект струи используют для перемешивания жидкости в трубопроводе. Эжектирующим устройством в этом случае является сопло на оси трубопровода, через которое в жидкость, движущуюся по трубо­проводу, подается с большой скоростью второй компонент. Эффективность перемешивания можно повысить, установив в трубе винтовую насадку. В качестве эжектирующего устройства можно использовать трубу Вентури [86].

Аппараты с акустическими и электро­магнитными устройствами. Аппараты для перемешивания с акустическими устройствами по способу подвода энергии в обрабатываемую среду и возбуждения колебательных течений или нестационарных потоков делят на аппара­ты с внешними возбуждениями обрабатывае­мой среды и с самовозбуждением [52]. В пер­вом случае колебательные или нестационарные течения создаются активными стрикционными элементами (пьезоэлектрическими или магни - тострикционными преобразователями энер­гии). Во втором случае эти течения возникают в результате движения среды в каналах аппара­та вследствие специфики его устройства, что характерно для роторных аппаратов с модуля­цией потоков (типа РАМП) и различных пуль­сационных распылителей.

Высокочастотные акустические колеба­ния, возникающие в таких аппаратах, способ­ствуют хорошему диспергированию, вследст­вие чего их применяют для получения высоко­дисперсных сред в горнодобывающей, уголь­ной, химико-фармацевтической и химической отраслях промышленности

Создание пульсаций давления и скорости, интенсифицирующих процесс перемешивания, возможно также с помощью электрических

Рис. 3.3.9. Схема электрозарядного эмульгатора:

/, 2-емкости исходных продуктов; 3-емкость готового продукта (смеси); 4 - рабочая мембрана; 5 - высоковольтный электрод; 6 - сферический отражатель; I- разрядная полость;

II- рабочая полость

Разрядов, вихревого магнитного поля, гидро­динамических излучений и других способов.

В электроразрядном эмульгаторе смеши­ваемые жидкости из емкостей 7 и 2 поступают в рабочую полость II эмульгатора, отделенную от разрядной полости I мембраной 4 (рис. 3.3.9) [28]. При подаче на электрод 5 внешнего пере­менного напряжения в разрядной полости, заполненной жидкостью, происходит электри­ческий разряд. Он возбуждает гидроакустиче­ские колебания, передаваемые мембраной смешиваемым продуктам.

Ферромагнитные частицы, помещенные в аппарат с вихревым магнитным полем, вызы­вают интенсивное перемешивание с одновре­менным воздействием на среду электромаг­нитного поля, локальных высоких давлений, акустических колебаний. Такие аппараты ис­пользуют для обработки жидких сред с темпе­ратурой не выше 100 °С, давлением не более 0,25 МПа и динамической вязкостью до 100 Пас.