Зміст
Введення
1. Лопатеві мішалки
2. Пропелерні мішалки
3. Турбінні мішалки
4. Спеціальні мішалки
5. Вибір мішалки
Список використаних джерел
Введення
Для приготування суспензії, емульсій і однорідних фізичних сумішей в хімічній промисловості широко застосовують процеси перемішування. Перемішування сприяє інтенсифікації процесів тепло-і масообміну, супутніх перемішуванню або необхідних для успішного проведення багатьох хімічних реакцій [1-3].
Найбільш поширений спосіб перемішування в рідких середовищах - механічне перемішування; виробляють іноді й пневматична перемішування, однак у зв'язку з притаманними цьому способу специфічними недоліками застосування його в хімічній промисловості обмежене.
Механічні мішалки розділяються по влаштуванню лопатей на наступні групи: 1) лопатеві - з плоскими лопатями, 2) пропелерні - з гвинтовими лопатями, 3) турбінні, 4) спеціальні (якірні та ін.)
У даній роботі розглядаються основні види механічних мішалок.
1. Лопатеві мішалки
Найпростіші лопатеві мішалки мають дві плоскі лопаті, встановлені у вертикальній площині, т. тобто перпендикулярно до напрямку обертання (рисунок 1). Лопаті укріплені на вертикальному валу, який приводиться в обертання від зубчастої або черв'ячної передачі і робить 12 - 80 об/хв. Діаметр лопатей становить приблизно 0,7 діаметра посудини, в якому обертається мішалка. При малих числах обертів мішалки рідина здійснює круговий рух, тобто обертається по колу, лежачим в горизонтальних площинах, в яких рухаються лопаті. У цих умовах відсутня змішування різних шарів рідини й інтенсивність перемішування низька [1].
Інтенсивне перемішування досягається в результаті появи вторинних потоків і вихрового руху рідини. Вторинні потоки виникають під дією відцентрових сил, що викликають рух рідини в площині обертання лопаті від центру посудини до його стінок. Внаслідок цього в центрі судини виникає знижений тиск, причому в область зниженого тиску всмоктується рідина з шарів, що лежать вище і нижче лопаті. У результаті в посудині відбувається циркуляція рідини, показана стрілками на малюнку 2 [2]. Вторинні потоки, складаючись з основним круговим рухом рідини, створюють складний рух, при якому відбувається інтенсивне перемішування окремих шарів. Інтенсивність перемішування зростає із збільшенням числа обертів; проте ще швидше збільшується потужність, споживана мішалкою.
Рисунок 1 - Лопатеві мішалки а - сталева, б - чавунна
.
Малюнок 2 - Циркуляція рідини при перемішуванні лопатевими мішалками
При круговому русі рідини на її поверхні під дією відцентрової сили утворюється воронка (Малюнок 2), глибина якої зростає зі збільшенням числа обертів. Освіта воронки веде до погіршення використання ємності посудини.
Для кожного випадку дослідним шляхом можна знайти оптимальне число оборотів, при якому досягається необхідна ефективність перемішування. Подальше збільшення числа оборотів викликає надмірний витрата енергії.
Вихровий рух рідина набуває при установці в посудині з мішалкою відбивних перегородок у вигляді вертикально поставлених смуг (малюнок 3). При обтіканні рідиною перегородок за ними утворюється зона зниженого тиску, в якій виникають вихори. При зростанні числа обертів вихори відриваються від перегородок і рухаються в напрямку обертання лопаті. У разі подальшого збільшення числа обертів виникає безладний вихровий рух рідини, при цьому вихори соударяются один з одним по всьому об'єму рідини. У цих умовах досягається висока рівномірність і інтенсивність перемішування. В той же час при наявності перегородок, які перешкоджають обертанню всієї маси рідини, різко знижується глибина воронки. Зазвичай достатньо чотирьох симетрично встановлених радіальних перегородок для поліпшення перемішування. Однак з установкою перегородок зростає витрата енергії на перемішування.
Рисунок 3 - Перемішування рідини в посудинах з перегородками
Для кращого перемішування всього об'єму рідини в посудині на валу встановлюють декілька пар горизонтальних лопатей, тобто застосовують багатолопатеву, а також рамні мішалки (Малюнок 4), що складаються з декількох горизонтальних і вертикальних, а іноді і похилих плоских лопатей. Рамні мішалки відрізняються міцністю і придатні для перемішування в'язких рідин [3, 4].
Переваги лопатевих мішалок:
1) простота пристрою і дешевизна виготовлення;
2) цілком задовільний перемішування помірно в'язких рідин.
Недоліки:
1) мала інтенсивність перемішування в'язких рідин,
2) непридатність для перемішування легко розшаровуються речовин.
Малюнок 4 - Рамна мішалка
Основні області застосування лопатевих мішалок:
1) перемішування рідин невеликий в'язкості;
2) розчинення і суспендированием твердих речовин;
3) грубе змішання рідин.
Лопатеві мішалки простого типу найбільш ефективні при перемішуванні маловязких середовищ (до 100 спз).
Для перемішування рідин з в'язкістю понад 2500 спз більш придатні рамні мішалки або лопатеві мішалки в посудинах з відбивними перегородками.
У зазначених областях застосування лопатеві мішалки забезпечують гарне перемішування при невеликому витраті енергії. Лопатеві мішалки непридатні для швидкого розчинення, тонкого диспергування, а також для отримання суспензій, що містять тверду фазу великої щільності.
Діаметри лопатей нормалізованих лопатевих мішалок: 400, 500, 550, 700, 850, 950, 1000 і 1400 мм [1].
Рамні мішалки випускаються з рамами наступних розмірів: 550X550; 650X600; 750X650; 950X850; 1140X900; 1340X950; 1540X1000; 1740X1200 мм (перша цифра - діаметр рами D., друга - висота рами Н).
2. Пропелерні мішалки
Лопаті пропелерних мішалок (малюнок 5) зігнуті за профілем суднового гвинта, тобто з поступово мінливим нахилом, майже від 0 В° у осі до 90 В° на кінці лопаті. Обертаючись в рідини, лопаті діють на зразок гвинта, а рідина, навколишнє пропелер, як би є гайкою і переміщується в напрямку осі мішалки. Це осьове рух складається з круговим переміщенням рідини, завдяки чому виникає її гвинтовий рух. Якщо гвинтова поверхня пропелера права, а обертання його відбувається за годинниковою стрілкою, то осьове рух рідини спрямоване вгору і в посудині виникає циркуляція рідини, показана на малюнок 5 (праворуч) [4].
Пропелер має зазвичай три лопаті, причому на вертикальному валу, в залежності від висоти шару рідини, встановлюють один або декілька пропелерів. Діаметр лопатей речовин, що володіють малою щільністю; пропелера дорівнює 0,25-0,3 діаметра апарату. Швидкість обертання пропелера становить 160-1000 об/хв.
Малюнок 5 - пропелерні мішалки
Малюнок 6 - пропелерні мішалка з дифузором
Пропелерні мішалки створюють більш інтенсивні осьові потоки рідини, ніж лопатеві, і, отже, більш інтенсивно перемішують рідину. Перемішування пропелерними мішалками поліпшується при установці в апараті відбивних перегородок або дифузора - короткого циліндричного (іноді злегка конічного) склянки, в якому поміщається пропелер (малюнок 6). Дифузор направляє циркуляцію рідини в осьовому напрямку і сприятливо впливає на перемішування в апаратах з великим відношенням висоти до діаметра, а також в апаратах зі змійовиками та іншими внутрішніми пристроями [2].
Ефективність перемішування в апаратах великої ємності зростає при ексцентричній установці пропелерів або розташуванні валу пропелерної мішалки під кутом 10 - 20 В° до вертикалі.
Переваги пропелерних мішалок:
1) інтенсивне перемішування,
2) помірний витрата енергії, навіть при значному числі оборотів,
3) невисока вартість.
Недоліки:
1) мала ефективність переміш...
