Вибір кількості обертів мішалки

Вибір кількості обертів мішалки залежить від структури суміші чи розчину, фізичних властивостей середовища та типу мішалки, а також кінцевої мети перемішування.

Приготування суспензії. Рівномірне розподілення частинок твердої фази в рідині досягається за такої кількості обертів мішалки n_o, за якої осьова складова швидкості потоку рідини стає такою, що дорівнює або дещо більшою швидкості осадження частинок . В цьому випадку висхідний потік рідини підтримує тверді частинки у зваженому стані, перешкоджаючи їх осадженню.

Гомогенізація рідин. Кількість обертів мішалки у разі перемішування в однофазній системі з метою зменшення температурних та концентраційних градієнтів можна визначити за залежністю

(5)

де - час перемішування.

Пневматичне перемішування

Пневматичне перемішування стиснутим інертним газом або повітрям використовують, коли перемішувана рідина відрізняється великою хімічною активністю і швидко руйнує механічні мішалки.

Перемішування стиснутим газом проводять в апаратах, що оснащені спеціальними пристроями – барботером або центральною циркуляційною трубою. Барботер являє собою розміщені на дні апарату труби з отворами, за допомогою яких здійснюється барботування газом через шар рідини, що обробляється. Під час циркуляційного (ерліфтного) перемішування газ потрапляє в циркуляційну трубу. Бульбашки газу захоплюють за собою догори по трубі рідину, яка знаходиться у посудині і потім опускається вниз в кільцевому просторі між трубою і стінками апарата, забезпечуючи циркуляційне перемішування рідини.

Під час розрахунку пневматичних мішалок визначають необхідний тиск і витрату газу. Тиск газу можна розрахувати за допомогою рівняння Бернуллі

(6)

де Н – висота стовпа перемішуваної рідини; ω – швидкість повітря в трубі (ω=20-40м/с); ρ_ж і ρ_г – густина перемішуваної рідини та газу; - сума коефіцієнтів місцевих опорів; λ – коефіцієнт тертя; і d – довжина та діаметр труби; р₀ – тиск над рідиною в апараті.

Втрати тиску в трубопроводі приймають такими, що дорівнюють ~20% від опору стовпа рідини. Тоді рівняння (6) набуває вигляду

(7)

Об’ємну витрату газу визначають за емпіричним рівнянням

(8)

де F – поверхня спокійної рідини в апараті, м²; р – тиск повітря, бар; k – дослідний коефіцієнт.

Перемішування у трубопроводах.

Перемішування у трубопроводах є найпростішим способом перемішування рідин (крапельних та газоподібних), що застосовують під час транспортування їх по трубопроводах. Перемішування таким чином здійснюється під дією турбулентних пульсацій. Тому цей спосіб перемішування використовують за умови, що рух турбулентний і трубопровід, по якому перекачуються змішувані рідини, має довжину, достатню для забезпечення заданого середнього часу перебування рідини в трубопроводі. Для кращого перемішування рідин в трубопроводі розміщують спеціальні вставки, гвинтові насадки або інжектори.

Циркуляційне перемішування за допомогою сопел та насосів.

Сопла в апаратах використовують для перемішування газоподібних та крапельних рідин. Струмина рідини, що витікає із сопла, передає за рахунок внутрішнього тертя частину своєї кінетичної енергії прилеглим шарам рідини, приводячи їх в рух. В просторі, який займали ці шари, виникає розрідження. Зниження тиску змушує рідину засмоктуватися в цю частину простору. Така послідовність взаємодії струмини і рідини, що знаходиться в апараті відбувається безперервно та багаторазово, забезпечуючи перемішування вмісту апарату.

Сопла для крапельних рідин застосовують разом з циркуляційним насосом, який надає рідині, що подається в сопло, необхідну кінетичну енергію.

Іноді рідини перемішують, багаторазово перекачуючи їх через апарат за допомогою циркуляційного насоса без застосування сопел.

Спеціальні мішалки.

Д о цієї групи відносяться мішалки, які мають більш обмежене застосування, ніж мішалки розглянуті вище.

Рис. 8. Дискова мішалка

Дискові мішалки (рис.8)являють собою один або декілька гладких дисків, що обертаються з великою швидкістю на вертикальному валу. Рух рідини в апараті проходить тангенціально за рахунок тертя рідини і диску. Колова швидкість дорівнює 5-35 м/с, що за невеликих розмірів диска відповідає високим кількостям обертів. Дискові мішалки застосовують для перемішування рідин в об’ємах до 4 м³.

В ібраційні мішалки мають вал із закріпленими на ньому одним або декількома перфорованими дисками (рис.9).

Рис. 9. Пристрій дисків вібраційних мішалок

Диски рухаються зворотно-поступально, здійснюючи інтенсивне перемішування в об’ємі апарату. Апарати такого типу використовуються для перемішування рідких сумішей та суспензій переважно під тиском. Час, необхідний для розчинення, гомогенізації, диспергування у разі використання вібраційних мішалок, значно скорочується. Поверхня рідини під час перемішування цими мішалками залишається спокійною, лунки не утворюються. Вібраційні мішалки застосовують в апаратах ємністю не більшою ніж 3м³.