Специальные мешалки
Для перемешивания вязких жидкостей используют якорные мешалки с дугообразными лопастями. В процессе работы они очищают стенки устройства от налета, с помощью чего усиливается теплообмен, а так же предупреждается перегрев вещества в аппарате.
Другим видом специальных мешалок является барабанная мешалка, представляющая из себя лопастной барабан (беличье колесо). Такие мешалки способны создавать большую подъемную силу и из-за этого активно используются для получения суспензий, обработки эмульсий и быстрого взмучивания осадков, а так же при проведении реакций между жидкостью и газом. Наиболее благоприятными условиями для использования таких мешалок являются отношения диаметра барабана к высоте жидкости и к диаметру сосуда приблизительно 1:5.
Циркуляционные смесители
Циркуляция вещества в замкнутом контуре может обеспечить эффективное перемешивание. Данный процесс реализуется при помощи центробежного или струйного насоса, который выступает в качестве локального турбулизатора.
Перемешивание путем циркуляции жидкости осуществляется двумя способами. Так, в больших аппаратах, работающих с жидкостью, компоненты которой имеют различную плотность, нижние слои всасываются центробежным насосом. Более тяжелый слой проходит насос и через нагнетательный патрубок подается в циркуляционную трубу, выходящую на свободную поверхность уровня жидкости в аппарате через разбрызгиватель. По мере увеличения производительности насоса возрастает циркуляция жидкости в перемешиваемом объеме.
Сочетание циркуляционного насоса с эжектором обеспечивает более интенсивное перемешивание вещества. Центробежный насос всасывает верхний слой жидкости и нагнетает в сопло эжектора. Вытекающий из сопла поток вещества смешивается с окружающей жидкостью, после чего образовавшаяся смесь выбрасывается наверх. Следовательно, циркуляционные потоки вещества создаются не только по контуру, но и внутри объема перемешиваемой жидкости.
Схемы циркуляционных смесителей
Процесс перемешивания: описание и применение
Перемешивание широко используется в химической индустрии. С его помощью приготавливают растворы, эмульсии и суспензии. Благодаря перемешиванию возможно достижение постоянного и непрерывного обновления поверхности контакта компонентов смеси, что позволяет в разы увеличить скорость протекания процессов массообмена, теплообмена, растворения и интенсифицировать ход различных химических реакций. Так же перемешивание используется для ускорения процессов выпаривания, поглощения (абсорбции) и т.д.
Одним из самых известных способов перемешивания в жидкостях является механическое перемешивание, осуществляемое с помощью мешалок, снабженных лопастями различной формы. Помимо вышеназванного способа применяют перемешивание сжатым воздухом, или с помощью перекачивания насосом смешиваемых жидкостей через аппарат, за счет чего обеспечивается их циркуляция в замкнутом контуре. Различные способы перемешивания также сопряжены с рядом трудностей и недостатков. Так перемешивание мешалкой или циркуляцией протекает с относительно большим расходом энергии, а перемешивание воздухом может сопровождаться процессами испарения или окисления продуктов.
Главными параметрами процесса перемешивания являются: продуктивность перемешивания и расход энергии. В разных процессах продуктивность перемешивания устанавливается разными способами. К примеру, в случае использования перемешивания для получения суспензий продуктивность процесса оценивается по равномерности распределения твердых частиц в жидкости и скоростью достижения желаемой равномерности. Если же перемешивание используется для интенсификации теплообмена, то продуктивность перемешивания может быть оценена по возрастанию коэффициента теплоотдачи в перемешиваемой среде.