Механическое перемешивание жидкостей

Механическое перемешивание жидкостей

Перемешивание широко применяется в химико-фармацевтическом производстве для равномерного распределения составных компонентов в жидких материалах и, кроме того, для ускорения тепловых, диффузионных и биохимических процессов. На практике используются следующие способы:
механическое перемешивание - с помощью мешалок, с лопастями определенной формы, которые применяются для перемешивания жидких и сыпучих смесей (см. приложение 1);
циркуляционное перемешивание осуществляется путем многократного перекачивания жидкости насосом или с помощью сопел через аппарат (см. приложение 3);

пневматическое перемешивание - перемешивание с помощью сжатого воздуха или другого газа и с использованием барботера (см. приложение 2);
перемешивание в трубопроводах. Перемешивание в трубопроводах является простейшим способом перемешивания жидкостей (капельных и газообразных), применяемым при транспортировании их по трубопроводам Перемешивание в трубопроводе происходит под давлением турбулентных пульсаций. Поэтому таким способом перемешивания можно пользоваться при условии, что течение турбулентно, и трубопровод, по которому перекачиваются смешивающиеся жидкости, имеет длину, достаточную для хорошего перемешивания жидкостей. Перемешивание в трубопроводе обычно совмещают с транспортировкой взаимно смешивающихся жидкостей по трубам. Часто для улучшения перемешивания жидкостей в трубопровод помещают специальные вставки, винтовые насадки или инжекторы.
Основными показателями любого процесса перемешивания в жидкой среде являются: интенсивность, эффективность, расход энергии.
Эффективность перемешивания отражает качественную характеристику процесса, и ее выражают по-разному. Например, при получении суспензий эффективность перемешивания характеризуется равномерностью распределения твердой фазы во всем объеме и скоростью достижения необходимой равномерности. При использовании перемешивания для интенсификации теплообмена эффективность перемешивания определяется увеличением коэффициента теплоотдачи в перемешиваемой среде. При оценке расхода энергии перемешивающим устройством следует учитывать общий расход энергии за время, необходимое для обеспечения заданного результата перемешивания.









Приложение
Оборудование


1 Мешалка с вертикальными лопатками (а) – представляет собой невысокий цилиндрический резервуар с лопастями, закрепленными на вращающемся валу.
Лопатки у мешалки прямоугольного сечения и расположены перпендикулярно к оси вала. Оказывая своей плоскостью частью давления на жидкость, лопатки заставляют ее вращаться в направлении вращения мешалки (тангенциальный поток). При этом за лопаткой возникает разрежение, вызывающее подсасывание жидкости из окружающей среды. В результате подсасывания и обтекания частей жидкости через кромки лопаток создаются необходимые турбулентные вихри по контуру лопаток. Однако перемешивание вертикальном направлении ничтожно; его можно улучшить, если мешалки будут иметь 2-3 пары лопаток.
Рамные мешалки (б) имеют то же назначение: обеспечить перемешивание жидкости во всех ее слоях.
Якорные мешалки (в) устанавливаются в тех случаях, когда дно котла является сферическим. Такие мешалки придаются выпарительным чашам. Скорость вращения 80 об/мин.
Планетарные мешалки (г) – производят перемешивание как в горизонтальном. Так и вертикальном направлении. Состоят из центральной мешалки и боковых мешалок, связанных с главной системой зубчатых передач. Боковые мешалки имеют двойное вращение: общее с центральной мешалкой и частное вокруг своей оси. Лопатки боковых мешалок находятся в других плоскостях, чем у главной. Планетарная мешалка вращается медленно. Пригодна для перемешивания мазей и суспензий, а так же для изготовления эмульсий.
Турбинные мешалки (д) состоят из одного или нескольких центробежных колес (турбинок) укрепленных на вертикальном валу и снабженных большим числом лопаток – от 6 до 16 и более. Лопатки турбинок могут быть плоскими или изогнутыми по кривой, как в пропеллерных мешалках. Предназначены для интенсивного перемешивания и диспергирования.
Пропеллерные мешалки (е) – используют для скоростного перемешивания растворов с небольшой вязкостью. Лопасти пропеллерных мешалок имеют профиль гребного винта с меняющимся наклоном от 0 до 90 градусов на конце лопасти, поэтому перемешиваемая жидкость отбрасывается лопастью по многим направлениям, при этом возникают встречные потоки. Пропеллер состоит из двух или трех лопастей. Один пропеллер позволяет проводить интенсивное перемешивание массы в зоне высотой, равной диаметру аппарат


а б в



г д е
2. Пневматическое перемешивание применяется в тех случаях, когда воздух является одним из веществ, вступающих в реакцию. Воздушная мешалка представляет собой перфорированную кольцевую трубку или решетку, установленную в горизонтальном положении. Трубку или решетку обычно помещают у дна и покрывают ею или всю поверхность дна, или только часть его соответственно цели перемешивания. Для глубоких сосудов барботер представляет вертикальную трубку с подачей воздуха через отверстия в ее стенках или через коническую перфорированную насадку на нижнем конусе трубки. Воздух (или газ) для барботирования подается под давлением.
Газ под давлением подается в центральную трубу 2, расположенную по центру цилиндрического корпуса 1. Пузырьки газа увлекают за собой вверх по трубе жидкость, находящуюся в сосуде, которая затем опускается вниз в кольцевом пространстве между трубой и стенками аппарата, обеспечивая циркуляционное движение всей смеси.



3. Циркуляционное перемешивание
Этот вид перемешивания осуществляется путем принудительной циркуляции жидкости, чтобы возникла турбулентность, способствующая массообмену. Самым простым приемом циркуляционного перемешивания является циркуляция в сосуде при простом перекачивании с помощью насоса (рис а). Напорная труба насоса подает жидкость в аппарат через разбрызгивающую головку, находящуюся под уровнем жидкости. Этот способ применяют, например, при перемешивании жидкостей различной относительной плотности. Более тяжелая жидкость у дна резервуара засасывается насосом и разбрызгивается мелкими каплями на поверхности более легкой жидкости.

Циркуляционное перемешивание может осуществляться и с помощью сопла (рис б), которым снабжают выходное отверстие напорной трубы. При использовании погруженного сопла струя вытекающей из него жидкости примет форму конуса. Поток жидкости, вытекающей из сопла, толкает перед собой жидкость, находящуюся в этот момент перед соплом. На какой-то промежуток времени в пространстве, которое жидкость занимала, создается разрежение. Снижение давления немедленно вызывает подсасывание окружающей сопло покоящейся жидкости в эту часть пространства. И такой цикл повторяется непрерывно. Одновременно слои жидкости, окружающие струю, также приводятся в движение, а каждый слой жидкости, пришедший в движение, в свою очередь приводит в движение соседние слои жидкости

а б
2

1



15

Приложенные файлы

  • doc 26737106
    Размер файла: 137 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий