Материал: borisenko

1 АППАРАТЫ ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ЖИДКИХ СРЕД

В химической и нефтехимической промышленности перемешивание в жидких

средах применяется для приготовления растворов, эмульсий, суспензий, а также для

интенсификации химических, тепловых и диффузионных процессов. Емкостные

аппараты, оснащенные перемешивающими устройствами, в большинстве своем

универсальны и пригодны для реализации комплекса процессов (нагревание, рас-

творение, химическая реакция, охлаждение, суспензирование).

п

Различают два основных способа

перемешивания в жидких средах: меха-

нический (с помощью мешалок различ-

ных конструкций) и пневматический (че-

рез барботер сжатым воздухом или

инертным газом). Кроме того, применя-

ют перемешивание в трубопроводах (за

а)

б)

счет турбулентного режима течения ком-

понентов), циркуляционное (многократ-

Рисунок 1.1 Способы перемешивания

ное прокачивание жидкости через систе-

а) циркуляционное, б) в сопле

му аппарат-циркуляци-онный насос) и

перемешивание в соплах (рисунок 1.1). Наибольшее распространение в промыш-

ленной практике получил механический способ.

Наиболее важными характеристиками перемешивающих устройств, которые

могут быть использованы для их сравнительной оценки, являются интенсивность

перемешивания и эффективность устройства.

Интенсивность перемешивания определяется затратами энергии на единицу

расхода перемещаемой жидкости. Мерой интенсивности перемешивания может

служить отношение затрат мощности к объему N/V или массе N/m перемешиваемой

жидкости (для механической мешалки – число оборотов в единицу времени).

Эффективность перемешивающего устройства является характеристикой ка-

чества проведения процесса. Способ ее оценки определяется целью перемешивания,

например, при суспензировании эффективность определяется степенью равномер-

ности распределения твердой фазы в объеме аппарата, при интенсификации тепло-

вых и диффузионных процессов - отношением коэффициентов тепло- и массоотда-

чи с перемешиванием и без него. В каждом конкретном случае эффективность

должна соотноситься с целесообразной интенсивностью (расходом энергии и вре-

мени на проведение процесса).

Большинство аппаратов с механическими мешалками представляют собой вер-

тикальную цилиндрическую емкость, на корпус которой установлено перемеши-

вающее устройство. Аппарат может комплектоваться внутренними устройствами

для создания определенного режима перемешивания (отражательные перегородки,

рассекатели), теплообменными устройствами (змеевик, рубашка). Выбор конкрет-

ной конструкции аппарата определяется свойствами перемешиваемой среды, тре-

буемой производительностью, необходимыми для проведения процесса температу-

рой и давлением.

7

всего

включает

вертикально

расположенный вал, на котором

размещены одна или несколько

(до 5-ти) мешалок, уплотнение

вала, привод и муфту, соеди-

няющую вал привода с валом

мешалки (рисунок 1.2). Привод

осуществляется от

электродви-

гателя, как правило, через ре-

дуктор или клиноременную пе-

редачу. Конструкция перемеши-

вающего

устройства

должна

отвечать требованиям:

1) установка на вал не-

скольких

мешалок

допускается

при невозможности обеспечить

требуемый режим перемешива-

ния одной мешалкой и если от-

ношение

высоты

заполнения

Рисунок 1.2 Аппарат с механическим

аппарата

к

его

диаметру

H/D>1.3;

перемешивающим устройством

2) при размещении на валу

1 – опорная стойка, 2 – днище, 3 – мешалка,

нескольких мешалок их конст-

4 – обечайка, 5 – рубашка, 6 – крышка, 7 – труба

передавливания, 8 – уплотнение вала, 9 – редуктор,

рукция и размеры должны быть

10 – электродвигатель, 11 – соединительная муфта,

одинаковыми, расстояние меж-

12 – стойка привода; 13 – люк; 14 – вал; 15 – опорная лапа.

ду соседними

мешалками

не

должно

быть

меньше

их

диа-

По типу организации потоков жидкости в

аппарате различают мешалки, обеспечивающие

осевое

преимущественно тангенциальное, радиальное

радиальное

или осевое течение (рисунок 1.3). В промыш-

ленных аппаратах с мешалками возможны раз-

личные сочетания этих типов течения. По уст-

тангенциальное

ройству лопастей различают мешалки лопастные,

Рисунок 1.3 Виды течений

8

Достоинства: простота

конструкции и низкая стои-

мость, надежность в работе,

малая энергоемкость. Не-

достаток - малая интенсив-

ность перемешивания.

К лопастным относят

также рамные и якорные

мешалки (рисунок 1.5),

применяемые для переме-

шивания вязких и тяжелых

жидкостей (m £ 10 Па×с),

суспензирования в вязких

а)

б)

средах. Их использование