13) Основные типы мешалок.

Механическое перемешивание в жидкой среде осуществляется с помощью мешалок различного типа. Мешалка чаще всего представляет собой комбинацию лопастей, насаженных на вращающийся вал. Лопасти мешалок могут иметь разнообразную геометрическую форму, в соответствии с которой различают основные типы мешалок: лопастные, пропеллерные, турбинные.

Рис.1:а-лопастная, б-пропеллерная

в-турбинная.

Рис.2: характер токов жидкости, возникающих в аппарате с лопастной мешалкой.

Лопастные мешалки. Рабочий орган-лопасти различной конфигурации. Для перемешивания суспензий, содержащих твердые частицы, скорость осаждения которых невелика, применяют лопастные мешалки с наклонными лопастями (при их работе усиливаются вертикальные токи жидкости, что способствует подъему твердых частиц со дна аппарата). При перемешивании лопастными мешалками густых жидкостей основная масса жидкости вращается в месте с лопастями, при этом эффективность перемешивания очень низкая. Для устранения этого явления в корпусе аппарата устанавливают режущие неподвижные перегородки. Для равномерной интенсивности перемешивания применяют рамные мешалки-комбинация вертикальных, горизонтальных и наклонных лопастей. Их недостаток-большой расход энергии.

Применение: для интенсификации тепловых, диффузионных и химических процессов; при растворении различных веществ и приготовлении эмульсий и суспензий.

Достоинства лопастных мешалок: простота устройства, низкая стоимость изготовления, хорошее перемешивание жидкостей. Недостатки: их применение малоэффективно для приготовления эмульсий из жидкостей, значительно отличающихся по удельному весу.

Пропеллерные мешалки. Перемешивающий орган-пропеллер двух-, трех- или четырехлопастный. Во время работы мешалки при обычных окружных скоростях конца лопастей пропеллера возникают интенсивные вертикальные токи жидкости. Один пропеллер обеспечивает интенсивное перемешивание жидкости в зоне высоты, равной диаметру аппарата. Если H>D, то устанавливают несколько пропеллеров. Применение: в процессах получения суспензий, при перемешивании вязких жидкостей. Достоинства: по сравнению с лопастными работают с большими скоростями вращения. Недостатки: сложное изготовление и стоимость выше, чем у лопастных.

Турбинные мешалки. Перемешиваемое устройство-турбинки (с прямыми, наклонными или криволинейными лопатками). Применяются для перемешивания вязких жидкостей, для получения суспензий с крупными твердыми частицами. Достоинства: скорость вращения лопаток больше, чем у пропеллерных мешалок. Недостатки: сложность изготовления и высокая стоимость.

Циклонирование

14) Циклонная аппаратура

Циклонный процесс-создание центробежной силы за счет завихрения потока, а аппарат неподвижен. Два вида циклонов: 1) газовый-для разделения газ+ТВ, дымов и газокапельных систем; 2) гидроциклоны – для разделения ж+тв, ж+газ, ж+ж, эмульсий (ж в ж).

Сущность процесса: поток со взвешенными частицами вводят в аппарат тангенциально через входную трубу. Благодаря тангенциальному вводу и наличию центральной выводной трубы поток начинает вращаться вокруг трубы, совершая при прохождении через аппарат несколько оборотов.

Под действием возникающих центробежных сил взвешенные частицы отбрасываются к периферии, оседают на внутренней поверхности корпуса 1, а затем опускаются в коническое днище 2 и удаляются из аппарата через патрубок. Освобожденный от взвешенных частиц поток выводится из циклона через выводную трубу.

Единичный циклон:

1-корпус; 2-коническое днище; I-запыленный газ; II-очищенный газ; III-пыль.

Батарейные циклоны.

Поскольку при данной окружной скорости величина центробежной силы обратно пропорциональна радиусу вращения F_ц=mv²/r, оказалось целесообразным выполнять циклоны с корпусом малого диаметра. Аппарат заданной производительности выполняют в виде батареи из несколько параллельно работающих циклонов малого диаметра.

Запыленный газ вводится в среднюю часть аппарата I и распределяется по элементам 2, вмонтированным в перегородке 1. Очищенный газ удаляется из верхней части аппарата II, а осевшая пыль – из нижней III.

Аналогично циклонам устроены гидроциклоны для разделения суспензий.

G, A – очень малы в центробежном поле.

Fц=ρ_ч*(πd³/6)*w²*r

B= ρ_с*(πd³/6)*w²*r- центростремительная сила

- сопротивление движению частицы

(πd³/6)*(ρ_ч- ρ_с)*w²*r- =m*a=0

Центробежный фактор разделения показывает во сколько раз скорость осаждения частицы в центробежном поле больше скорости осаждения той же частицы в гравитационном поле.

η=(С_исх-С_В)/С_исх*100%-эффективность разделения

∆Р=ξ*(w²_вх*ρ_с/2)-сопротивление

Вывод: скорость подачи среды в циклоны ограничена.

w=ω*R, К_ц=(ω²*R)/g=w²_вх/Rg

К_ц ↑ → R↓