8.3. Другие способы перемешивания

Под другими способами перемешивания подразумевается перемешивание жидкостей (иногда и газов) в трубопроводах, инжекционных смесителях и циркуляционное перемешивание при помощи насосов.

8.3.1. Перемешивание в трубопроводах

Перемешивание в трубопроводах является наиболее простым видом осуществления этого процесса. В этом случае используется энергия турбулентного потока жидкости (газа), движущейся в трубе, где за счет турбулентных пульсаций скорости осуществляется перемешивание.

Рис. 8.12. Устройства для перемешивания в потоке: а – вставка из полуперегородок; б – диафрагмовая вставка; в – винтовая вставка; 1, 2 – входы компонентов смеси; 3 – выход смеси

В ряде случаев перемешивание жидкостей и газов осуществляют в трубопроводах путем создания искусственной турбулизации потока. Для этой цели в трубопроводе после ввода компонентов 1 и 2 (рис. 8.12) размещаются соответствующие неподвижные детали, обеспечивающие многократное изменение величины и направления скорости потока с целью получения смеси исходных компонентов 3. В качестве таких деталей, вызывающих турбулизацию потока, используют полуперегородки (рис. 8.12а) и диафрагмы со смещенными по оси трубы отверстиями (рис. 8.12б); здесь поток многократно расширяется, сужается и изменяет свое направление. Размещение в трубопроводе винтовых вставок, часто с чередованием направления винтового хода (вправо и влево), приводит к многократному разнонаправленному закручиванию потока (рис. 8.12в).

Указанные методы перемешивания применимы в случае взаимной растворимости и невысокой вязкости компонентов смеси при больших скоростях их движения и достаточной длине трубопровода. Они требуют значительных затрат энергии при сравнительно невысокой эффективности смешения. В расчете такого трубопровода используемые турбулизаторы рассматриваются как местные сопротивления.

8.3.2. Перемешивание инжекционными смесителями

Инжекционные смесители, как и струйные насосы, работают по принципу трубы Вентури (рис. 8.13) в сочетании с винтовыми вставками для закрутки потока при его дальнейшем движении.

Рис. 8.13 Инжекционный смеситель: 1, 2 – входы компонентов; 3 – выходы смеси; 4 – винтовая вставка

Закручивание потока смеси повышает процесс перемешивания. Инжекционные смесители рационально можно использовать в тех случаях, когда одновременно требуется и перекачивание жидкостей, и их перемешивание.

8.3.3. Циркуляционное перемешивание

Смесители циркуляционного типа (рис. 8.14) широко распространены в промышленности. Они состоят из емкости (резервуара) и центробежного насоса, который забирает жидкость из нижней части емкости и подает в верхнюю часть, осуществляя ее циркуляцию. Для усиления турбулизации в емкость иногда помещают решетку или перфорированный трубопровод, что обеспечивает еще и равномерное распределение жидкости по сечению емкости. В ряде случаев циркулирующая жидкость после насоса подается для нагревания или охлаждения в теплообменный аппарат, а затем уже поступает в емкость. Такой способ вынужденной циркуляции жидкости в сочетании с теплообменом используют для поддержания в резервуаре определенной температуры.

Рис. 8.14 Циркуляционный смеситель:

1 – резервуар; 2 – циркуляционный насос