ПРОЦЕССЫ АППАРАТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ Перемешивание в жидких средах

ПРОЦЕССЫ АППАРАТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ Перемешивание в жидких средах (Лекция 15) Чуракова Светлана Константиновна, к. т. н. 1

Содержание • Перемешивание в жидких средах • Основные способы процессов перемешивания – I. Механическое перемешивание • • Лопастные аппараты перемешивания Пропеллерные аппараты перемешивания Турбинные аппараты перемешивания Интенсивность перемешивания или расчет расхода энергии на процесс перемешивания – II. Барботажное перемешивание – III. Гидравлические способы перемешивания • Диафрагмовый смеситель • Инжекционные смесители • Смесители циркуляционного типа 2

Перемешивание в жидких средах Процесс перемешивания применяется для следующих целей: 1) Для получения эмульсий, суспензий, растворов, то есть для смешивания. 2) Для интенсификации тепло-массообменных процессов. Для характеристики процессов перемешивания используется понятие эффективности и интенсивности перемешивания. Эффективность перемешивания характеризует качество проведения этого процесса и в зависимости от цели процесса перемешивания характеризуется следующими характеристиками: 1) При получении эмульсии, суспензии и т. д. эффективность характеризуется равномерностью распределения частиц твердой фазы (либо дисперсной фазы). 2) При интенсификации тепло-массообменных процессов за счет перемешивания эффективность характеризуется коэффициентами тепло- и массопередачи до и после процесса перемешивания. Интенсивность перемешивания характеризуется либо продолжительностью процесса перемешивания обеспечивающей заданные технологические параметры, либо величиной энергозатрат на проведение процесса перемешивания. 3

Основные способы процессов перемешивания I. Механический, который обеспечивается при помощи различных вращающихся устройств (мешалок). II. Барботажный - осуществляется за счет пропуска газа через слой жидкости. III. Гидравлический - осуществляется путем смешивания потоков в трубопроводе насосе и в смесители специальной конструкции. 4

I. Механическое перемешивание При механическом перемешивании движение среды в аппарате обеспечивается за счет передачи механической энергии перемешиваемой среде. Аппараты для перемешивания называются мешалками. По конструктивному оформлению они подразделяются на: 1) Лопастные, в том числе рамные и якорные. 2) Пропеллерные или винтовые. 3) Турбинные. 5

Лопастные аппараты перемешивания Лопастные мешалки могут быть как закрытого так и открытого типа. Лопастная мешалка для маловязкой среды. Рамная мешалка для более вязкой среды. Когда геометрия мешалки повторяет очертание аппарата якорные мешалки 6

Пропеллерные аппараты перемешивания Пропеллерные мешалки - более эффективны могут быть двух, трех и четырех пропеллерные. Иногда для увеличения перемешивания мешалки помещают в диффузор. Число оборотов Диаметр пропеллера d 0, 25 -0, 33 D от диаметра аппарата. 7

Турбинные аппараты перемешивания У турбинных мешалок перемешивающим устройством является колесо, турбина аналогичное по конструкции колесам центробежных насосов. Отличаются турбинные мешалки большей мощностью при перемешивании 8

Интенсивность перемешивания или расчет расхода энергии на процесс перемешивания –критерий мощности, d – диаметр мешалки Модифицированные критерии: Показывает влияние сил тяжести: определяемый главный базовый критерий – геометрические симплексы (соотношения) Конкретный вид зависимости приводится в справочнике в виде степенных многочленов Существует другой подход более быстрый Мощность пропорциональна усилию на валу окружную скорость: 9

II. Барботажное перемешивание Осуществляется за счет пропуска газа через слой жидкости. Оно может осуществляться как в специальных аппаратах для перемешивания так и в других аппаратах с элементами барботера. Давление газа на входе рассчитывается известным понятиям. P 0 - давление над слоем жидкости H - высота слоя жидкости Wr - скорость газа на выходе из барботера В качестве перемешивающего агента чаще всего подается воздух. Для более равномерного распределения газа диаметры отверстий по мере удаления от входа должны увеличиваться. 10

III. Гидравлические способы перемешивания При гидравлическом способе перемешивания широко диафрагмовые, инжекторные и циркуляционные смесители. применяются Диафрагмовый смеситель представляет из себя цилиндрическую трубу по центру которой находится вал и на валу находится диафрагмы различных размеров. Причем в диафрагмах большего размера имеется отверстие для прохода жидкости, при прохождении через эти отверстия происходит перемешивание. 11

Инжекционные смесители 12

Смесители циркуляционного типа Для интенсификации процесса в емкости могут быть установлены решетки, перфорированные устройства, турбулязационные вставки. 13