ОБОРУДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

Конструкции механических мешалок

По типу организации потоков жидкости в аппарате различают мешалки, обеспечивающие преимущественно тангенциальное, радиальное или осевое течение (рисунок 1.3). В промыш­ленных аппаратах с мешалками возможны раз­личные сочетания этих типов течения. По уст­ройству лопастей различают мешалки лопастные,

Лопастные мешалки (рисунок 1.4) создают в аппаратах тангенциальные и радиальные потоки, применяются для пе­ремешивания взаимнорастворимых мало­вязких жидкостей (m < 0.05 Па-с), суспен - зирования легких осадков, медленного растворения кристаллических веществ.

Основные параметры:

- диаметр мешалки ём = 80*2500 мм,

- критерий гидродинамического подобия rD = Б1ём =1.5*2.5,

- частота вращения n =15*90 1/мин,

- коэффициент гидравлического сопротивления Z= 8.8-Ам/й? м, где Нм - высота лопасти мешалки.

Достоинства: простота конструкции и низкая стои­мость, надежность в работе, малая энергоемкость. Не­достаток - малая интенсив­ность перемешивания.

К лопастным относят также рамные и якорные мешалки (рисунок 1.5), применяемые для переме­шивания вязких и тяжелых жидкостей (m < 10 Па-с), суспензирования в вязких средах. Их использование для интенсификации тепло­обмена в аппаратах с ру­башками или змеевиками уменьшает загрязнение теп­лопередающих поверхностей. Для рамных и якорных мешалок: n = 10*60 1/мин, ём = 200­2500 мм, Z= 1.28. Параметры рамных:

rD = 1.1*1.3, Нм/йм = 0.8 *1, $/йм = 0.07, якорных:

rD = 1.15*1.5, hjd^ = 0.7, s/ём = 0.1. Пропеллерные (трехлопастные) мешал­ки (рисунок 1.6) создают в аппарате преимуще­ственно осевые потоки и применяются для ин­тенсивного перемешивания маловязких жидко­стей, взмучивания осадков (до 10% твердой фа-

зы, размеры частиц до 0.15 мм), для приготовления суспензий и эмульсий. Основ­ные параметры:

- й? м = 80^2500 мм,

- Г0 = 3^6,

- n = 100^1000 1/мин,

- Z= 0.56.

Для улучшения циркуляции жидкости мешалку иногда устанавливают внутри диф­фузора. Достоинства: высокая интенсивность перемешивания при небольшом рас­ходе энергии, невысокая стоимость. Недостатки: малая эффективность перемеши­вания вязких жидкостей (m > 0.5 Па-с), ограниченный объем интенсивно перемеши­ваемой жидкости, непригодность для смешивания жидкостей с твердыми вещества­ми большой плотности.

Турбинные мешалки (рисунок 1.7) могут быть открытые и закрытые. Они соз-

дают в аппарате преимущественно радиальные потоки, а при расположении лопаток под углом также осевые, применяются для интенсивного перемешивания вязких жидкостей (m < 1 Па-с для открытых и m < 5 Па-с для закрытых), тонкого дисперги­рования и быстрого растворения, получения суспензий, содержащих до 60% твер­дой фазы с размерами частиц до 1.5 мм для открытых и до 2.5 мм для закрытых ме­шалок. Закрытые мешалки иногда устанавливают внутри неподвижного направ­ляющего аппарата с изогнутыми лопатками. Основные параметры: ём = 80^2500 мм, rD = 3^6, n = 100^350 об/мин, Z= 8.4.

Турбинные мешалки отличает высокая интенсивность, эффективность пе ремешивания вязких жидкостей, пригодность для организации непрерывных про­цессов. Недостатки: сложность изготовления, высокая энергоемкость, высокая стоимость.

Наиболее популярные разновидности дисковых мешалок - фрезерная и "пи­ла" (рисунок 1.8). Это быст­роходные мешалки, соз­дающие в аппаратах интен­сивные радиальные потоки. Применяются для приготов­ления малоконцентрирован­ных монодисперсных сус­пензий (< 20% твердой фа­зы, размер частиц от 1 до 10 мкм) и взаимнорастворимых жидкостей в объеме до 4 м3. Основные параметры: ём = 80^800 мм, rD = 3^6,

n = 350^3500 1/мин, Z= 1.5.

При высокой интенсивности перемешивания и небольшой энергоемкости эти мешалки недороги и просты в изготовлении, надежны в работе.

а) б) в) г) д)

Рисунок 1.9 Специальные мешалки

а) вибрационная, б) клетьевая, в) импеллерная, г) ленточная, д) шнековая

К специальным (рисунок 1.9) относят мешалки, менее распространенные, чем рассмотренные выше, например используемые для реализации конкретных процес­сов или сравнительно новые.

Вибрационные мешалки, валы которых движутся возвратно-поступательно, применяются для осуществления перемешивания в аппаратах объемом до 3 м3 пре­имущественно при повышенном давлении. Замена традиционных мешалок на виб­рационные обычно приводит к снижению затрат энергии на перемешивание и со­кращению времени, необходимого для растворения, эмульгирования, суспензирова-
ния. Барабанные (клетьевые) мешалки создают значительный осевой поток и при­меняются для проведения газожидкостных реакций, получения эмульсий, взмучи­вания осадков при отношении высоты столба жидкости в аппарате к диаметру ме­шалки не менее 10. Валы всасывающих (импеллерных) мешалок помещают внутри неподвижной газоподводящей трубы, на конце которой установлен статор с лопа­стями. Их применяют для обеспечения хорошего контакта газа с жидкостью при интенсивном перемешивании. Для перемешивания высоковязких сред и неньюто­новских жидкостей применяют ленточные и шнековые мешалки.