1.Перемешивание, способы, эффективность и интенсивность.

Перемешивание в жидких средах применяется для приготовления эмульсий, суспензий и получения однородной, гомогенной смеси из различных компонентов, а также для интенсификации химических, тепловых и диффузионных процессов. В процессах тепло — и массообмена скорость переноса будет тем выше, чем выше интенсивность перемешивания, т.к. при этом увеличивается поверхность контакта фаз.

Способы перемешивания и выбор аппаратуры для его проведения определяются целью перемешивания и агрегатным состоянием перемешиваемых материалов. Различают два основных способа перемешивания в жидких средах: механический (с помощью мешалок различных конструкций) и пневматический (сжатым воздухом или инертным газом). Кроме того, применяют перемешивание в трубопроводах и перемешивание с помощью сопел и насосов.

Наиболее важными характеристиками перемешивающих устройств, которые могут быть положены в основу их сравнительной оценки, являются:

1) эффективность перемешивающего устройства;

2) интенсивность его действия.

Эффективность перемешивающего устройства характеризует качество проведения процесса перемешивания и может быть выражена по-разному в зависимости от цели перемешивания. Например, в процессах получения суспензий эффективность перемешивания характеризуется степенью равномерности распределения твёрдой фазы в объёме аппарата; при интенсификации тепловых и диффузионных процессов – отношением коэффициентов тепло — и массоотдачи при перемешивании и без него. Интенсивность перемешивания определяется временем достижения заданного технологического результата или числом оборотов мешалки.

Продолжительность гомогенизации зависит от типа мешалки и частоты её вращения и определяется по эмпирическому уравнению

где:

CТ – константа, зависящая от типа мешалки (определяется экспериментально), для стандартных мешалок CТ приводится в справочной литературе;

n – частота вращения мешалки, с-1.

Лопастные мешалки. наиб. простыми по устройству яв-ся мешалки с плоск. лопастями из полосов. или углов. стали, установлен. перпендикулярно или наклонно к направлению их движения. Лопастн. мешалки вращаются с небольш. скоростью и делают 20-80 об/мин., но в опр. усл. число оборотов их м.б. увеличено. При наличии наклон. лопастей или отражательн. перегородок они м. эф-но прим-ся д/растворения, а также д/суспендирования некот. вещ-в. Лопастн. мешалки отличаются простотой конструкции и сравнительно низк. стоимостью изготовления. Д/интенсивн. перемешивания жидкости в сосудах большого диаметра прим-т лопастн. мешалки с так наз планерн. передачей. Д/создания интенсивн. циркуляции перемешиваем. жидкости широко прим-т пропеллерные мешалки. Лопасти пропеллерн. мешалки представляют собой эл-т геоцентрич. винта, а поверхность эл-та явл-ся частью винтов. поверхности. Пропеллер насажен на ступицу и укреплен на валу, при чем обычно он имеет 3 лопасти; число пропеллеров на валу мешалки м.б. различн., в зависимости от усл. перемешивания и высоты слоя перемешиваем. жидкости. Шаг винта или высоту лопасти опр-т по формуле h=2*π*r*tgα, где r-радиус окружности, о метаемой лопастью α-угол наклона лопасти. Пропеллерн. мешалки пригодны д/перемешивания жидкостей вязкостью до 4000 сантипуаз, и они мало эфф-ны при перемешивании жидкостей с большей вязкостью. Пропеллерн. мешалки просты по устройству, недороги в изготовлении и отличаются быстроходностью при относ-но небольшой потребляем. мощности. В хим. пром-ти большое распространение получили также турбин. мешалки. Турбин. мешалка состоит из одного или неск. центробежн. колес (турбинок), укреплен. на верт. валу; число лопаток кажд. колеса = 6-16 и б.. В турбинах мешалках направление движения жидкости м. плавно меняться от верт. до радиальн. (в гор. плоскости) при небольш. потере кинетич. энергии потока; жидкости потоки, выходящ. с большой скоростью из колеса, распространяются по многочислен. направлениям и при этом происходит интенсивн. перемешивание всего объема жидкости. Турбин. мешалки применяют д/быстр. растворения и эмульгирования. В сочетании д/диспергирования и в сочетании с барботером – д/процессов взаимодействия газа с жидкостью.