ПЕРЕМЕШИВАНИЕ

Перемешивание в жидкой среде применяется для получения суспензий и эмульсий. При смешивании пластичных и сыпучих материалов ставится задача получения однородной массы основного вещества с различными твердыми, жидкими и пластичными добавками.

При перемешивании интенсифицируются тепловые, диффузионные и биохимические процессы.

Для перемешивания используются смесители различных конструкции.

Качество перемешивания характеризуется степенью (равномерностью)

смешивания фаз.

Равномерность смешивания может изменяться от 0 до 1. При идеальном (полном) смешивании компонентов она равна 1.

ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ЖИДКИХ СРЕД

Для перемешивания жидких сред используется несколько способов: пневматический, циркуляционный, статический и механический с помощью мешалок.

Пневматическое перемешивание осуществляется с помощью сжатого газа (в большинстве случаев воздуха), пропускаемого через слон перемешиваемой жидкости. Для равномерного распределения газов в слое жидкости газ подается в смеситель через барботер, Барботер представляет собой ряд перфорированных труб, расположенных у днища смесителя по окружности или спирали.

В ряде случаев перемешивание осуществляют с помощью эжекюров.

Интенсивность перемешивания определяется количеством гая. пропускаемого в единицу времени через единицу свободной поверхности жидкости в смесителе.

Пневматическое перемешивание имеет ограниченное применение. Оно используется тогда, когда допускается взаимодействие перемешиваемой жидкости с газом.

Циркуляционное перемешивание осуществляется с помощью насоса, перекачивающего жидкость по замкнутой системе смеситель — насос — смеситель.

Интенсивность циркуляционного перемешивания зависит от кратности циркуляции, т. е. отношения подачи циркуляционного насоса в единицу времени к объему жидкости в аппарате. В ряде случаев вместо насосов могут применяться паровые инжекторы.

Статическое смешивание жидкостей невысокой вязкости, а также газа с жидкостью осуществляется в статических смесителях за счет кинетической энергии жидкостей или газов. Статические смесители устанавливают в трубопроводах перед реактором или другой аппаратурой пли непосредственно в реакционном аппарате.

Простейшими статическими смесителями являются устройства винтовыми вставками различной конструкции.

Механическое перемешивание используется для интенсификации гидромеханических процессов (диспергирования), тепло- и массообменных, биохимических процессов в системах жидкость— жидкость, газ — жидкость и газ— жидкость — твердое тело. Осуществляется оно при помощи различных перемешивающих устройств — мешалок. Мешалка представляет собой комбинацию лопастей, насаженных на вращающийся вал.

Все перемешивающие устройства, применяемые в пищевых производствах, можно разделить на три группы: лопастные; турбинные и пропеллерные; специальные — винтовые, шнековые, ленточные, рамные, ножевые и другие, служащие для перемешивания пластичных и сыпучих масс.

По частоте вращения рабочего органа перемешивающие устройства делятся на тихо- и быстроходные.

Лопастные (рис. 4а, б), ленточные, якорные и шнековые мешалки относятся к тихоходным: частота их вращения составляет 30—90 мин'¹, окружная скорость на конце лопасти для вязких жидкостей — 2—3 м/с.

Достоинствами лопастных мешалок являются простота устройства и невысокая стоимость. К недостаткам относится издаваемый слабый осевой поток жидкости, что не обеспечивает одного перемешивания во всем объеме смесителя. Усиление осевого потока достигается при наклоне лопастей под углом 30^°С оси вала.

Якорные мешалки имеют форму днища аппарата. Они применяются для перемешивания вязких сред. Эти мешалки при перемешивании очищают стенки и дно смесителя от налипающих загрязнений.

Шнековые мешалки имеют форму винта и применяются, как и ленточные, для перемешивания вязких сред.

К быстроходным относятся пропеллерные и турбинные мешалки: чистота их вращения составляет от 100 до 3000 мин^-1 при окружной скорости 5—20 м/с.

Пропеллерные мешалки (рис. 4в) изготовляют с двумя или гремя пропеллерами. Они обладают насосным эффектом и используются для создания интенсивной циркуляции жидкости. Применяются для перемешивания жидкостей вязкостью до 2 Па-с.

Рис. 4 Типы мешалок:

а — трехлопастная; б — двухлопастная; в — пропеллерная; г — открытая турбинная; д — открытая турбинная с наклонными лопастями; е — закрытая турбинная

Турбинные мешалки (рис. 4. г, д, е ) изготавливаются в форме колес турбин с плоскими, наклонными и криволинейными лопастями. Они бывают открытого и закрытого типа. Закрытые мешалки имеют два диска с отверстиями центре для прохода жидкости. Для одновременного создания радиального и осевого потоков применяют турбинные мешалки с наклонными лопастями. Турбинные мешалки обеспечивают интенсивное перемешивание во всем рабочем объеме смесителя. Для уменьшения кругового движения жидкости и образования воронки в смесителе устанавливаются отражательные перегородки.

Турбинные мешалки применяются для перемешивания жидкостей вязкостью до 500 Па-с, а также грубых суспензий.

Основными цементами типового смесителя с перемешивающим устройством являются корпус с крышкой, привод и мешалки (рис. 5).

Наиболее широко применяют выносной электрический привод с вертикальным валом. Бывают также приводы с горизонтальным и боковым расположением вала. Возможно верхнее и нижнее расположение вертикального привода по отношению к смесителю.

Вал перемешивающего устройства соединяется с валом редуктора чаще

всего продольно-разъемной или зубчатой муфтой. В первом случае опорой' вала является подшипник редуктора.

Рис. 5 Смеситель с мешалкой:

1 — привод; 2 — стойка привода; 3— уплотнение; 4—вал;

5— корпус; 6—рубашка; 7— отражательная перегородка;

8— мешалка; 9—труба

При работе мешалки возникают крутящие колебания вследствие динамических нагрузок на консольный конец вала. Для устранения колебаний и повышения надежности в реакторах обычно устанавливают концевой или Промежуточный подшипник.