Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Перемішування




Перемішуванням називають процес взаємопроникнення і розподілу частинок однієї речовини в іншій у результаті їх вільного і вимушеного відносного руху. Вільне переміщення мо­же відбуватися внаслідок молекулярної дифузії, різниці густин або температур у різних шарах рідини або під впливом кількох з цих факторів одночасно. Під час молекулярної дифузії речовина переміщується у тому напрямку, де концентрація її менша, і в та­кий спосіб вирівнюватиметься концентрація в усьому об'ємі. Це явище пояснюється тим, що молекули речовин перебувають у постійному русі, наштовхуються одна на одну і змінюють напрям руху. Вони намагаються рухатись туди, де менше зіткнень, тобто в той бік, де менша концентрація речовини. Молекулярна ди­фузія завжди веде до повільного перемішування.

На практиці доцільніше застосувати перемішування за раху­нок перенесення елементарних частинок однієї рідини в іншу у процесі турбулентної дифузії під час вимушеного руху компо­нентів, що перемішуються.

Перемішуванні системи можуть бути або рідинами, або сип­кими речовинами, причому перемішуватись можуть як речовини, що перебувають в однаковому агрегатному стані, наприклад, дві або більше рідин, так і в різному — рідини і тверді тіла і т.д.

Рідини поділяють на стискувані (гази) і нестискувані (крап­линні). При цьому серед власне рідин розрізняють ньютонівські (тобто такі, у яких в ламінарній течії існує пряма пропорційність між коефіцієнтом тертя і градієнтом швидкості) і не ньютонівські (пасти і тістоподібні тіла). Рух газів і ньютонівських краплинних рідин описується однаковими законами, які, проте, не застосову­ють для опису течії неньютонівських рідин. Закони ж руху твер­дих сипких мас відрізняються від обох попередніх.

В різних галузях промисловості перемішування матеріалів за­стосовують з метою: рівномірного розподілу однієї фази в іншій; підтримання дисперсної фази в завислому стані; збільшення й оновлення поверхні контакту між компонентами системи, які ре­агують, для прискорення хімічних і фізико-хімічних процесів; створення організованого потоку рідини вздовж поверхні тепло­передачі для інтенсифікації тепловіддачі; підігрівання рідкої сис­теми у випадку подачі в неї гострої пари; проведення фізико-хімічних процесів, наприклад процесів сатурації, кристалізації; проведення оксидаційних процесів при подачі в систему повітря або кисню і т.і.; одержання суспензій, емульсій, тощо; інтен­сифікації біохімічних, хімічних та інших процесів.

Перемішування здійснюється або в спеціальних апаратах, які називають змішувачами, або безпосередньо в апаратах, де відбу­ваються процеси масо- чи теплообміну, біохімічні, хімічні та ін. Такі апарати мають відповідні пристрої для перемішування — мішалки або перегрібачі. Залежно від способу перемішування і технологічних вимог до проведення процесу відповідно відрізня­ються конструктивно і мішалки.

Мішалки для перемішування газів і рідин під час транспорту­вання їх в трубах. У цьому випадку найпростішим пристроєм є Y-подібне сполучення труб, якими підводять гази або рідини в за­гальний трубопровід. Доцільність застосування перемішування в трубопроводі зумовлена дешевизною і простотою цього способу.

При достатній довжині трубопроводу і швидкості руху компо­нентів забезпечується добре перемішування. Для збільшення місцевої турбулентності в трубопровід вмонтовують вставки (пе­регородки) різного профілю, які мають обтікати газ або рідина.

Частіше для перемішування рідин у трубопроводі застосову­ють інжекторний спосіб. При цьому один компонент подають че­рез сопло по осі трубопроводу, яким тече другий компонент. Ефективність перемішування в таких пристроях можна підвищи­ти, вмонтовуючи прості гвинтові вставки. Інжектор можна вико­ристати також для подачі однієї з рідин в трубопровід.

Перемішування в посудинах здійснюють, застосовуючи відповідні перемішувальні пристрої, встановлювані всередині цих посудин. До найпростіших пристроїв такого типу належать сопла. їх застосовують для перемішування кількох газів, а також для змішування рідин з газом або пилуватих речовин. У соплі є вузьке гирло (вихід), крізь яке газ або рідина надходить у простір, заповнений іншим газом або рідиною. Сопло можна встановити також в широкій трубі, відкритій або з отворами з боку, протилежного напряму потоку газу або рідини. Крізь ці от­вори газ, який надходить у трубу через сопло, підсмоктує з на­вколишнього простору інший газ (найчастіше повітря). Най­простішим прикладом такого пристрою може бути бун-зенівський пальник. Так само, як у випадку змішування газів, можна розбризкувати рідину, яку подають у сопло під тиском (0,1...25) МПа). Для поліпшення розсіювання рідини у просторі, заповненому газом, перед гирлом сопла встановлюють спіральну насадку, яка надає рідині обертального руху.

Розбризкування рідини у повітрі (газі) найчастіше застосовують під час обробки води в сорбційних процесах. У разі потреби більш ефективного перемішування рідкої суміші застосовують простий пристрій для циркуляційного перемішування, який складається з всмоктувальної труби, розташованої біля дна посудини, насоса і нагнітальної труби, яка подає потік до поверхні рідини в апараті, наприклад через розбризкувальну головку над рівнем рідини.

У дискових, конусних і кулькових мішалках робочим органом є відповідно диск, порожнистий конус і куля, які обертаються на осі. У вібраційних мішалках робочий орган — це плоский перфоро­ваний диск, закріплений на валу, що переміщається то вгору, то вниз. Напрям потоку рідини забезпечують профільовані отвори в диску. Енергетично ці мішалки дуже економічні, придатні для пе-

ремішування рідких сумішей і суспензій. Особливо доцільно їх ви­користовувати в апаратах, які працюють під тиском, оскільки вал, що рухається у вертикальному напрямі, ущільнити значно легше, ніж обертовий. Мішалки цього типу можна використову­вати як емульгатори або збивалки. Порівняно з обертовими мішалками, дія яких визначається до деякої міри також тертям рідини об стінки посудини, їх перевага у тому, що вони створю­ють вертикальний знакозмінний рух частинок, при якому немає потреби якось спрямувати рух потоку. До того ж у випадку вібраційного перемішування не утворюється лійкоподібна загли­бина. Час, потрібний для розчинення, гомогенізації або диспергу­вання, при вібраційному перемішуванні істотно скорочується. Поверхня перемішувальної рідини, якщо мішалку встановлено правильно, навіть при значних амплітудах коливання лишається спокійною і рівною; немає ні розбризкування, ні підвищеного ви­паровування з поверхні. З конструктивного боку мішалки обме­жуються довжиною вала, яка не повинна перевищувати 2,5 м.

Рис. 4.9. Перемішувальні пристрої для сипких і пластичних тіл: а — лопатевий змішувач; б — пнековип; в — пнековип з рухомою віссю (перегрібач); г — змішувач ударного типу; д — барабанний

На рис. 4.9. наведено спеціальні типи перемішувальних прист­роїв, які використовують для перемішування сипких і пластич­них тіл. Будова і принципи дії кожного з них зрозумілі з рисунка, а призначення зумовлене конструктивними особливостями. Де­які з них, де робочим органом є шнек, одночасно перемішують матеріал і транспортують його.


Поможем в написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой





Дата добавления: 2015-10-12; просмотров: 2252. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2022 год . (0.024 сек.) русская версия | украинская версия
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7