14. Гидромеханические машины и аппараты: мешалки. Физические основы перемешивания. Классификация мешалок. Принцип действия

Для приготовления суспензий, эмульсий и однородных физи­ческих смесей в химической промышленности широко применя­ют процессы перемешивания

Наиболее распространенный способ перемешивания в жид­ких средах — механическое перемешивание

Механическое перемешивание жидкостей осуществляют лопастными, пропеллерными, турбинными и специальными ме­шалками.

Лопастные мешалки применяют для перемешивания жидкостей с небольшой вязкостью

Пропеллерные мешалки применяют для интенсивного пере­мешивания маловязких жидкостей, взмучивания осадков, содержащих до 10% твердой фазы с размерами частиц до 0,15 мм.

Турбинные мешалки применяют для интенсивного перемеши­вания и смешения жидкостей с вязкостью до 1,0 кг/(м.с)

Специальные мешалки применяют в случаях, когда непри­годны лопастные, пропеллерные и турбинные.

Для проведения реакций между газом и жид­костью применяют мешалки барабанного типа с лопастным барабаном, имеющим форму беличьего колеса, и другие кон­струкции.

Лопастные мешалки отличаются простой конструкцией и низ­кой стоимостью изготовления. Они обеспечивают вполне удовлетворительное перемешивание жидкостей с умеренной вязкостью. Наиболее просты по устройству мешалки с плоскими лопастями из полосовой или угловой стали, установленными перпендикулярно или наклонно к направлению их движения . Частота вращения таких мешалок колеблется от 18 до 80 об/мин; при увеличении частоты вращения выше указан­ной эффективность перемешивания резко снижается. Диаметр лопастей составляет 0,7 диаметра сосуда, в котором работает мешалка.

Так как в таких устройствах создаются главным образом горизонтальные потоки жидкости, для улучшения перемешива­ния чаще применяют мешалки с горизонтальными и вертикаль­ными лопастями, так называемые рамные мешалки . В случаях, когда для интенсификации процесса теплообмена необходимо удалять осадок со стенок аппарата или турбулизировать слои жидкости в непосредственной близости к поверхности теплообмена, применяют якорные мешалки, наружный контур которых соответствует очертаниям днища и корпуса аппарата.

К общим недостаткам лопастных мешалок относятся малая интенсивность перемешивания густых и вязких жидкостей, а также полная непригодность для перемешивания легко рас­слаивающихся веществ.

Пропеллерные мешалки. Плоские лопасти мешалок, поверх­ность которых перпендикулярна направлению движения переме­шиваемой жидкости, не могут обеспечить хорошего перемеши­вания во всех слоях жидкости, так как создают в ней главным образом только горизонтальные токи.

Для улучшения циркуляции перемешиваемой жидкости про­пеллерную мешалку часто устанавливают в диффузоре; послед­няя представляет собой стакан, имеющий форму цилиндра или слегка усеченного конуса. При работе пропеллерной мешалки через диффузор проходит определенное количество жидкости.

Турбинные мешалки служат для быстрого смешивания и рас­творения различных жидкостей и растворов. Они обеспечивают эффективное перемешивание жидкостей большой вязкости и поэтому пригодны для непрерывных процессов.

Мешалка состоит из одного или нескольких центробежных колес (турбинок), укрепленных на вертикальном валу.Закрытые мешалки могут быть двух типов: открытого и закрытого типа. Закрытые устанавливают внутри направляющего аппарата представляющег собой неподвижное кольцо с лопатками; последние изог­нуты под углом, изменяющимся от 45 до 90°. При частоте вращения 100—350 об/мин турбинные мешалки обеспечивают интенсивное перемешивание жидкости. Недостатки мешалок этого типа — относительная сложность конструкции и высокая стоимость изготовления.

т урбинная мешалка