Потокове перемішування

Малов'язкі рідини і гази, рухаючись у трубопроводах, перемішуються самовільно внаслідок взаємопроникнення струменів, які мають різні швидкості в різних місцях перерізу трубопроводу. Ефективне перемішування забезпечується при турбулентному режимі руху і достатній довжині трубопроводів. Щоб прискорити перемішування, в трубопроводах або в розширених частинах їх (апаратах) розміщують нерухомі турбулізатори (напівперегородки, діафрагми із зміщеними отворами, гвинтові вставки), які забезпечують багаторазову зміну швидкості і напрямку потоку. Використовують також змішувачі ежекторного типу. Потокові змішувачі, як правило, працюють безперервно, в той час як механічні мішалки частіше використовують у періодичному режимі.

На рисунках зображено потокові змішувачі, які застосовують у спиртовому виробництві для змішування патоки і води, та ежекторні змішувачі для змішування води і суспензії дріжджів.

Рис. 13. Схеми потокових змішувачів із вставками

а — конічними; б — сегментними

Неру­хомі устрої, які встановлюються в трубопроводі, сприяють багато­кратній зміні швидкості і напрямку руху, а також турбулізації потоку, що призводить до перемішування. Доцільність застосування перемі­шування в трубопроводі зумовлена дешевизною і простотою цього способу. Частіше для перемішування рідин у трубопроводі застосо­вують інжекторний спосіб.

Рис. 14. Схеми ежекторних

Змішувачів

а - з отворами у внутрішній трубі; 1 - внутрішня труба;

2 - зовнішня труба; 3 - гвинтова

вставка; А - суспензія дріжджів;

Б - вода

В ежекторних змішувачах (рис.14,15,в) одна із рідин А з вели­кою швидкістю проходить через сопло, створюючи розрідження в навколишньому просторі. Сюди підсмоктується інша рідина Б, яка інтенсивно перемішується з першою.

Потоковий спосіб перемішування потребує витрат великої кіль­кості енергії потоку рідини, тому він використовується у випадку взаємної розчинності та низької в'язкості рідинних компонентів су­міші, тобто при великих швидкостях і порівняно великій довжині трубопроводу.

Перемішування в потоці способом створення штучної турбулізації виконують для малов'язких рідин, коли одна з них розчиняється в іншій.

У змішувачі перемішування виникає за рахунок багаторазової зміни напрямку руху, що призводить до появи інтенсивної турбулізації потоку

Р ис.15. Схема пристроїв для перемішування в потоці:

а, в - змішувачі з перегородками; б - струменевий змішувач;

1,2- патрубки введення компонентів; 3 - камера змішування;

4 - перегородки-турбулізатори; 5 - вихідний патрубок;

6 - дифузор; 7 – конфузом

Циркуляційне і пневматичне перемішування

Перемішування барботажем (пневматичне) застосовують для рідин з невеликою в'язкістю, а також для замочування зерна у воді (у виробництві солоду). Іноді для перемішування застосовують не повітря (газ), а водяну пару, тоді рідина одночасно нагрівається і розбавляється конденсатом.

Під час барботажного перемішування (рис. 16) стиснене повітря або газ подають у рідину крізь отвори в трубах (барботери), розміщених поблизу дна посудини. Виходячи з от­ворів, струмені газу (пари) розпадаються на бульбашки, що піднімаються в масі рідини. Перемішування відбувається внаслідок того, що бульбашки, які спливають, виштовхують частину рідини вгору і в боки, а на її місце із сусідніх зон надходить рідина без бульбашок.

На перемішування за допомогою барботерів витрачається значно більше енергії, ніж на механічне перемішування. У ряді випадків барботери використовуються в харчовій промисловості для нагрівання й перемішування сировини водяною парою. У якості та­кого прикладу може бути процес дезодорації жирів і олій, який прово­диться на маргаринових підприємствах. Через шар жиру барботує водя­на пара, яка інтенсивно перемішує жир і захоплює за собою речовини, які зумовлюють його неприємний запах.

Рис. 16. Схема дії барботажного змішувача

Циркуляційне перемішування полягає в тому, що рідинну систему багаторазово пропускають через насос по замкнутому контуру "насос - ємкість". Використовується для отримання стійких емульсій і суспензій, для сатурації рідини з ціллю отримання газованих напоїв. В якості насосів при циркуляційному перемішуванні найчастіше застосовуються відцентрові і струменеві насоси.

У якості циркуляційного насоса використовують відцентровий або струминний. Циркуляція збільшується в міру збільшення про­дуктивності насоса. Проте цей спосіб не завжди придатний, тому що рідина, яка проходить по трубопро­водах і через насос, поступово охолоджується, що інколи може бути небажаним. Крім цього, для перекачування в'язких рідин потрібні спеціальні насоси.

Р ис. 17. Схема пневматичного Рис. 18. Схема циркуляційного

Перемішування перемішування

1 - резервуар; 2 - перфорована труба а - з використанням відцентрового

насоса;

б - з використанням струменевого

насоса:

1 - резервуар; 2 - насос