Перемешивание в жидких средах
широко применяется в химической промышленности для приготовления эмульсий,
суспензий и получения гомогенных систем (растворов), а также для интенсификации
химических, тепловых и диффузионных процессов. Цель перемешивания определяется
назначением процесса. При приготовлении эмульсий для интенсивного дробления
дисперсной фазы необходимо создавать в перемешиваемой среде значительные
срезающие усилия, зависящие от величины градиента скорости. В тех зонах
аппарата, где градиент скорости жидкости имеет наибольшее значение, происходит
наиболее интенсивное дробление диспергируемой фазы. В случае гомогенизации,
приготовления суспензий, нагревания или охлаждения перемешиваемой гомогенной
среды целью перемешивания является снижение концентрационных или температурных
градиентов в объеме аппарата. При использовании перемешивания
для интенсификации химических, тепловых и диффузионных процессов в гетерогенных
системах создаются лучшие условия для подвода вещества в зону реакции, к
границе раздела фаз или к поверхности теплообмена. Увеличение степени турбулентности
системы, достигаемое при перемешивании, приводит к уменьшению толщины
пограничного слоя, увеличению и непрерывному обновлению поверхности
взаимодействующих фаз. Это вызывает существенное ускорение процессов тепло и
массообмена. Перемешивание применяют в
процессах абсорбции, выпаривания, экстрагирования и других процессах химической
технологии. Способы перемешивания и выбор
аппаратуры для его проведения определяются целью перемешивания и агрегатным
состоянием перемешиваемых материалов. Широкое распространение в химической
промышленности получили процессы перемешивания в жидких средах. Независимо от того, какая среда
смешивается с жидкостью газ, жидкость или твердое сыпучее вещество, различают два
основных способа перемешивания в жидких средах: механический (с помощью мешалок
различных конструкций) и пневматический (сжатым воздухом или инертным газом). Смешивание твердых сыпучих
материалов является скорее механическим, чем гидродинамическим процессом. Наиболее важными характеристиками
перемешивающих устройств, которые могут быть положены в основу их сравнительной
оценки, являются: – эффективность
перемешивающего устройства; – интенсивность
его действия. Эффективность перемешивания
зависит не только от конструкции перемешивающего устройства и аппарата, но и от
величины энергии, вводимой в перемешиваемую жидкость. Интенсивность перемешивания
определяется временем достижения заданного технологического результата или
числом оборотов мешалки при фиксированной продолжительности процесса (для
механических мешалок). Чем выше интенсивность
перемешивания, тем меньше времени требуется для достижения заданного эффекта
перемешивания. Интенсификация процессов перемешивания приводит к уменьшению
размеров проектируемой аппаратуры и увеличению производительности действующей. Для экономичного проведения
процесса перемешивания желательно, чтобы требуемый эффект перемешивания
достигался за наиболее короткое время. При оценке расхода энергии
перемешивающим устройством следует учитывать общий расход энергии за время,
необходимое для обеспечения заданного результата перемешивания. Наибольшее распространение в химической
промышленности получило перемешивание с введением в перемешиваемую среду
механической энергии из внешнего источника. Механическое перемешивание
осуществляется с помощью мешалок
Механические перемешивающие
устройства состоят из трех основных частей собственно мешалки, вала и привода.
Мешалка является рабочим элементом устройства, закрепляемым на вертикальном,
горизонтальном или наклонном валу. Привод может быть осуществлен либо
непосредственно от электродвигателя (для быстроходных мешалок), либо через
редуктор или клиноременную передачу.
|