2.3.4. 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 здійснюють в апаратах, що оснащені спеціальними пристроями – барботером або центральною циркуляційною тру­бою. Барботер являє собою розміщені на дні апарата 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 й потім опускається вниз кіль­цевим простором 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:

, (2.8.)

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 у трубопроводі приймають такими, що дорівнюють ~20 % від опору стовпа рідини. Тоді рівняння (2.8) набуває вигляду:

. (2.9)

Об’ємну витрату газу визначають за емпіричним рівнянням:

, (2.10)

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 трубопроводами. Перемішування таким способом здійснюється під дією турбулентних пульсацій. Тому цей спосіб перемішування використовують за умови, що рух турбулентний і трубопровід, яким перекачуються змішувані рідини, має довжину, достатню для забезпечення заданого середнього часу перебування рідини у трубопроводі. Для кращого перемішування рідин у трубопроводі розміщують спеціальні вставки, гвинтові насадки або інжектори.

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 у рух. У просторі, який займали ці шари, виникає розрідження. Зниження тиску змушує рідину підсмоктуватися у цю частину простору. Така послідовність взаємодії струмини і рідини, що знаходиться в апараті, відбувається неперерв­но та багаторазово, забезпечуючи перемішування вмісту апарата.

Сопла для крапельних рідин застосовують разом із 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.