Процеси та апарати промислових технологій
Розділ
3. Перемішування в рідкому середовищі
3.1. Способи перемішування
Перемішування в рідких середовищах
широко застосовується в хімічній промисловості для приготування емульсій, суспензій та одержання гомогенних розчинів (рідин, газів та твердих речовин у рідинах), а також для інтенсифікації хімічних, теплових
та дифузійних процесів. Перемішування виконують безпосередньо
у пристосованих для проведення цих процесів апаратах, що мають перемішуючі пристрої.
Перемішування являть собою
багаторазове переміщення часток середовища,
що несуть відносно одна одної, і відбувається це у об'ємі апарата під дією імпульсу, що передається
середовищу мішанкою, струменем рідини або газу. Таким чином, премішу- вання
належить до числа гідромеханічних процесів.
Способи перемішування та вибір
апаратури для його проведення визначаються метою премішування
та агрегатним станом змішуваних матеріалів.
Незалежно від того, яке середовище змішується з рідиною — газ, рідина
чи тверда сипуча речовина, — розрізняють два основних способи премішування в рідких середовіщах: механічний (з допомогою мішалок різноманітних конструкцій) і
пневматічний (стиснутим повітрям, або
інертним газом). Крім того, застосовують перемішування у трубопроводах і премішування з допомогою сопел і насосів.
Мета премішування: забезпечення рівномірного розподілу твердих часток в об'ємі рідини (створення суспензії); рівномірний розподіл та дробіння до заданих
розмірів часток рідини в рідині або газу в рідині (створення емульсій, аерация);
інтенсифікація нагрівання чи охолодження маси, що обробляється; інтенсифікація
масового обміну у змішуваній системі (розчинення, вилужування).
Найбільш важливими характеристиками
змішуючих пристроїв є їх ефективність та інтенсивність дії. Ефективність
змішування і може бути вираженою по-різному,
залежно від мети перемішування. Наприклад, у випадку створення суспензій і емульсій ефективність
перемішування визначається тим, наскільки близькі концентрація
цільового компонента в різних точках посудини, тобто однорідністю
полів концентрацій. При інтенсифікації теплових
та дифузійних (масообмінних) процесів
ефективність характеризується відношенням коефіцієнтів тепловіддачі
та масовіддачі при перемішуванні й без нього. Інтенсивність перемішування визначається
часом досягнення заданого технологічного результату I = n (т), n = const, де n — число обертів мішалки.
3.2. Перемішування
механічними мішалками
Найбільше розповсюдження у
промисловій практиці отримали механічні мішалки різних конструкцій, що обертаються: лопатеві, гвинтові (пропелерні); турбінні (рис. 3.1).
Рис. 3.1. Основні
типи змішувальників: а — лопастний (нероз'ємний):
Б — трилопасний; в — шестилопасний; г — гвинтовий з постійним
кроком гвинтової лінії; д — литий гвинтовий з профілем криловидної
форми; є — гвинтовий з постійною товщиною лопасті; е — турбінний відкритий; ж — турбіний закритий; з — шнековий; і — якорний; ї
— рамний; м — стрічковий
Складний рух рідини, що виникає в її об'ємі при обертанні мішалки
можна розділити на радіальну Vp (вздовж радіуса обертання), тенгенціальну Vm (по
дотичній до кола, описуваного кінцем
мішалки) та осьову Vo (вздовж осі валу) складові.
Усі мішалки умовно ділять
на тихохідні та швидкохідні. За швидкохідні прийняті такі мішалки, у яких окружна швидкість кінців лопатей досягає
порядку 10 м/с (гвинтові, турбінні), тихохідні
— ті, у яких окружна швидкість порядку 1 м/с. До тихохідніх належать якірні, рамні та інші мішалкі. Останнім часом поняття
про швидкохідність мішалок стали пов'язувати з гідродинамічним
режимом руху змішуваної рідини: швидкохідними називають мішалки, що працюють при турбулентному режимі
й у перехідній сфері, а тихохідними — при ламінарному режимі.
1 ... 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 ... 157 Повернутися на початок книги
