вертикальные промышленные мешалки, емкость с мешалкой, смеситель ленточный сыпучих продуктов, боковые мешалки, измельчители роторные

Перейти к контенту

Главное меню:






Промышленная Производственная Компания
"Смесительные Дробильные Машины"




ООО "Промышленная Производственная Компания "Смесительные Дробильные Машины"

Производство смесительного, емкостного, дробильного и нестандартного оборудования с 2009г.

Наше предприятие располагается в промышленно развитом регионе Тульской области в г. Болохово.
ООО "ППК"СДМ" является первым предприятием и лидером в своем регионе по производству смесительного, емкостного и дробильного оборудования.
Ознакомиться с географией поставок и предприятиями где работает наше оборудование, вы можете на нашем сайте в соответствующем разделе.
Собственное производство и конструкторский отдел, а также опыт накопленный сотрудниками нашей компанией в области производства и монтажа смесительного, перемешивающего, емкостного и дробильного оборудования, позволяет производить оборудование отвечающее  техническим требованиям заказчика и качеству продукции.
Гибкая ценовая политика, рассрочка, отсрочка платежей, предпоставка оборудования.

На все произведенное оборудование ООО "ППК "Смесительные Дробильные Машины"
действует гарантия, необходимое сервисное обслуживание, а также предоставляется сертификат соответствия.


Мешалка пропеллерная   Мешалка лопастная  Мешалка для еврокуба   Мешалка рамная   Мешалка якорная   Мешалка турбинная  Мешалка ленточная
Мешалка шнековая  Мешалки для емкостей  Специальные и нестандартные мешалки Фрезерная  Зубчатая мешалка  Импеллера и валы для мешалок
Емкости с мешалкам   Аппараты с мешалками Емкости стальные вертикальные, горизонтальные, пластиковые   Бункера
Роторные измельчители   Смеситель сыпучих продуктов  Дробилки   Линии измельчения и смешивания   Нестандартное оборудование видео мешалки дробилки


Основые виды производимого оборудования и оказываемых услуг

  • промышленные мешалки всех типов
  • аналоги импортного перемешивающего оборудования
  • мешалки из полипропилена и пвх
  • мешалки из всех видов углеродистых и нержавеющих сталей
  • мешалки для пищевого, химического производства с полировкой
  • вертикальные, боковые, донные мешалки
  • линии перемешивания и приготовления растворов
  • мешалки для емкостей малого и большого объема до 300м3
  • импеллера и валы для различных видов мешалок
  • емкости вертикальные, горизонтальные, баки из нержавеющих и углеродистых сталей
  • емкости и баки из полипропилена
  • емкостное стальное и пластиковое оборудование с перемешивающим устройством
  • емкости специальной геометрии,шестигранные емкости, шнековые питатели
  • емкостное оборудование
  • аналоги импортного оборудования
  • измельчители роторно дисковые и ножевые
  • ленточные смесители сыпучих продуктов
  • смеситель сыпучих продуктов с рубашкой обогрева или охлаждения
  • лопастные смесители влажных и сыпучих продуктов
  • нанесение антикоррозионного и гидроабразивного покрытия на бункера, баки стальные, мешалки и емкости
  • изготовление нестандартное оборудование из стали и пластика по чертежам или тех.задинию заказчика
  • монтаж оборудования
  • сборка электро щитового оборудования
  • шкафы управления










Механические или электромеханическое перемешивающее устройства.
Перемешивающие устройства как правило имеют основные свои части и могут быть расположены в емкости или аппарате под своим углом. Но как правило устанавливаются механические или электромеханическое перемешивающее устройства вертикально. Малые перемешивающие устройства устанавливаю исходя от практики перемешивания и приготовления раствора.Более крупные мешалки устанавливаемые в емкостях, вертикальные. Есть опыт применения горизонтально уставляемых мешалок, (боковые).Приводом перемешивающего устройство в основном служит, электродвигатель, мотор-редуктор. Но встречаются где приводом для более мощных и тяжело нагруженных мешалок служит ДВС.
Мешалки распространенны практически везде,начиная от быта (миксеры,ложки), до сложных химических и нефтеперерабатывающих производств. Даже при добыче золота используются наши мешалки. Называемые перемешиватели бурового раствора.
По своей конструкции мешалки подразделяются на следующие общеприняты типы: пропеллерная мешалка, лопастная мешалка, листовая мешалка, турбинная мешалка открытого типа, мешалка турбинная закрытого типа, рамная мешалка, якорная мешалка, ленточная мешалка, мешалка с направляющим аппаратом и специальные мешалки.
Механические перемешивающие устройства состоят из трех основных частей: мешалки, являющейся рабочим элементом устройства; вертикального, горизонтального или наклонного вала, на котором закреплена мешалка, и привода, с помощью которого вал приводится в движение за счет механической энергии. Механические перемешивающие устройства применяются главным образом для перемешивания жидких сред, а также пасто и тестообразных материалов. В настоящее время это наиболее распространенные перемешивающие устройства в химической промышленности.
Мешалки можно классифицировать по конструктивной форме или по типу создаваемого ими потока жидкости. В зависимости от конструктивной формы различают мешалки лопастные, пропеллерные, турбинные и специальные. В большинстве случаев это вращающиеся мешалки. По числу оборотов их можно разделить на быстроходные и тихоходные.
К тихоходным мешалкам, т. е. таким, которые делают не более 1>об/сек, относятся некоторые лопастные мешалки; к быстроходным мешалкам относятся турбинные и пропеллерные.
В зависимости от того, какой поток образуют мешалки в емкосте или аппаратах, их можно разделить на мешалки, создающие тангенциальное, радиальное, аксиальное и смешанное течения.На практике в большинстве случаев имеет место смешанное течение жидкости, которое является результатом сложения потоков двух или даже трех основных типов.
Преимущественно тангенциальное течение устанавливается при
перемешивание лопастной мешалкой с прямыми лопастями или листовой мешалкой при таком числе оборотов, при котором не может возникнуть радиальное течение, вызываемое центробежной силой. К группе мешалок, создающих ясно выраженное радиальное течение, относится, например, турбинная мешалка со статором; к группе мешалок, вызывающих осевой поток, пропеллерная мешалка и вибрационные. Смешанный поток создаёт лопастная мешалка с наклонными лопастями (тангенциальный и аксиальный) или турбинная мешалка с наклонными лопастями (радиальный и аксиальный). Таким образом, разделение мешалок по типам создаваемых ими потоков не совпадает с разделением по конструктивному признаку, и поэтому при систематическом описании от дельных типов мешалок нужно принять одну какую-то систему классификации
Лопастная мешалка.
Лопастными мешалками называют перемешивающие устройства, состоящие из лопастей прямоугольного сечения, перпендикулярных или наклонных к оси вала и приводимых в движение за счет механической энергии. Некоторые мешалки специального назначения имеют форму, соответствующую конструкции емкости или аппарата. Лопастная мешалка известна очень давно. Основное преимущество лопастной мешалки - простота и дешевизна; недостаток-низкое насосное действие, что обусловливается характером создаваемого потока. Комбинированная лопастная мешалка пригодна для перемешивания до 400 м3 жидкости. Вследствие преимуществ, присущих лопастным мешалкам, они широко распространены и в настоящее время, хотя сейчас известны конструкции мешалок значительно более интенсивного действия.
К недостаткам мешалок этого типа относится то, что их можно применять только для жидкостей с вязкостью до 1 н сек/м2 и что аксиальный поток жидкости от мешалки незначителен. Мешалка лопастная полностью перемешивает только сравнительно малый объем жидкости, находящейся к ней в непосредственной близости. В этом объеме у верхнего и нижнего краев лопастей мешалки возникают небольшие турбулентные вихри. Развитие турбулентного движения во всем объеме жидкости происходит очень медленно и несовершенно, циркуляция ничтожна. При использовании лопастных мешалок в перемешиваемой жидкости наблюдается также значительный градиент концентрации. Это особенно невыгодно в тех случаях, когда во время перемешивания к основной жидкости прибавляют другой компонент, поэтому лопастные мешалки непригодны для емкости и аппаратов непрерывного действия. Несколько улучшает положение наклон лопастей на 30 и даже 45 градусов к оси вала. В результате повышается аксиальное движение жидкости и достигается снижение градиента концентрации в ней, хотя полностью концентрационный градиент не устраняется. Некоторые фирмы выпускают типично лопастные мешалки как по конструкции, так и по характеру создаваемого ими потока, однако называют их турбинными или еще более неправильно-"турбомиксерами".
Указанные выше недостатки лопастной мешалки отсутствуют у мешалок листовых, которые создают преимущественно тангенциальный поток. Эти мешалки особенно пригодны для процессов, требующих равномерного распределения вещества в объеме, например для растворения, разбавления или химической реакции.
Рабочие условия. Вал обычной лопастной мешалки всегда устанавливают по оси аппарата. Эго требование определяется большим диаметром мешалок (d/D=0,66 - 0,9) и малым числом оборотов (обычно 0,25-0,75 об/сек). В этих условиях подсасывание незначительно и нет опасности образования воронки. Лопастные мешалки применяют поэтому в большинстве случаев в емкости без перегородок. При использовании листовых мешалок, которые де-лают 2-2,5 об/сек, уже образуется центральная воронка, и поэтому их устанавливают в емкости с перегородками.
Принципы проектирования и основные размеры. Для получения правильного и экономичного конструктивного решения при проектировании мешалки всегда необходимо исходить из данных модельного опыта. Основные размеры простых лопастных мешалок изменяются в зависимости от вязкости жидкости. Для вязкости до 1 н сек/м2 при установке одной мешалки на валу:
Для увеличения турбулентности при перемешивании в глубоких емкостях иногда на валу укрепляют несколько рядов мешалок-одни над другими. Расстояние между отдельными рядами выбирают в зависимости от вязкости смеси. В емкости, обогреваемая с помощью рубашки, при перемешивании, в частности пластических масс, существует опасность, что смесь будет прилипать к стенкам и дну сосуда. В этом случае при нагревании может происходить образование побочных продуктов, приводящее иногда к опасным явлениям, например взрыву. В таких случаях диаметр мешалки берут почти равным диаметру емкости или аппарата с тем, чтобы края и нижняя сторона мешалки очищали стенки и дно аппарата. Наличие устройства для очистки стенок облегчает также выпуск пластмасс через нижнее выпускное отверстие.
Описание отдельных типов.
Простая лопастная мешалка представляет собой одну или несколько пар лопастей прямоугольной формы, укрепленных на вертикальном валу в одной горизонтальной плоскости. Однорядные мешалки применяют дли перемешивания в неглубоких сосудах. В других условиях эта конструкция не рекомендуется. Иногда на одном налу могут находится два-три ряда лопастей, повернутых друг относительно друга на 90 . При этом турбулентность перемешиваемой жидкости несколько увеличивается, даже если процесс проводится в емкости с обычным соотношением размеров.
Лопастные мешалки для горизонтальных емкостей и аппаратов представляют собой несколько рядов двух- или четырех-лопастных мешалок (иногда профилированных), укрепленных на горизонтальном валу, проходящем через центр крышек емкости. Устройство этого типа применяют для перемешивания смесей различной вязкости, в том числе и для очень вязких веществ, причем с возрастанием вязкости число лопастей увеличивают.Емкости с нижним спуском всегда устанавливают так. чтобы дно емкости имело наклон к горизонту приблизительно 0,03-0,05. При такой установке емкости мешалка будет помогать его опорожнению.
Лопастная мешалка с наклонными лопастями создает поток перемешиваемой жидкости, имеющий значительную аксиальную составляющую. Обычно применяют лопасти с наклоном 30 и 45'. Такая мешалка способна удерживать во взвешенном состоянии частицы, скорость осаждения которых невелика, а также пригодна для перемешивания в случае медленно протекающих химических реакций. Установлено,что в производственных условиях лопастные мешалки всегда обходятся дороже в тех случаях, когда для достижения требуемого технологического эффекта необходим осевой поток.Лопастная мешалка с наклоном лопасти 45 градусов при образовании суспензий вызывает в перемешиваемой системе такое же действие, как и пропеллер того же диаметра, но требует при атом втрое больших затрат времени и увеличенного на 25% расхода мощности.
Листовая мешалка состоит из лопасти приблизительно квадратной формы, закрепленной на вертикальном валу. Листовые мешалки по типу вызываемого ими потока иногда относят к турбинным мешалкам без статора. Кроме
чисто тангенциального потока, который является преобладающим, верхней и нижней гранями мешалки создаются вихревые потоки, подобно потокам, образующимся при перемешивании лопастной мешалкой.
При большом числе оборотов тангенциальный поток переходит в радиальный.
Имеются очень простые конструкции листовых мешалок, применяющихся в разных областях промышленности. Особенно широко их используют для ускорения химических реакций, растворения и процессов, протекающих при теплообмене. Создание струй в жидкости, способствующих растворению, может быть достигнуто за счет сверления отверстий в лопасти мешалки.
Листовые мешалки очень прочны и пригодны для перемешивания в тяжелых условиях. Нельзя применять листовые мешалки для перемешивания суспензий и вязких смесей. Максимальная вязкость перемешиваемых жидкостей 50 мн-сек/м*.
Передвижная лопастная мешалка представляет собой обычно несколько многорядных лопастных мешалок с прямыми и наклонными лопастями, закрепленных на мостовой конструкции. Вращение мешалок и передвижение мостовой фермы осуществляется с помощью независимых источников движения. Структура потока жидкости, создаваемого таким перемешивающим устройством, весьма сложна. Движение смеси возникает вследствие вращения мешалок, а также одновременного их перемещения. Этот тип устройств, сконструирован для перемешивания в больших резервуарах, например в бумажной промышленности. Применяют такие устройства для поддержания во взвешенном состоянии частиц с небольшой скоростью осаждения. Скорость передвижения несущей конструкции зависит от необходимой длительности пребывания смеси в емкости и колеблется в пределах от 0,01 до 0,2 м/сек.
Импульсные мешалки для желобов по своей форме относятся к лопастным мешалкам. Они представляют собой квадратный или прямоугольный лист, качающийся в желобе навстречу и против направления движения потока. Мешалка приводится в действие импульсным двигателем или паровым двигателем с золотниковым распределителем. Паровой привод выгоден при перемешивании взрывоопасных веществ. Мешалки этого типа используют для поддержания во взвешенном состоянии материалов при их транспортировке по открытому желобу. Импульсные мешалки применяют преимущественно в тех случаях, когда сильное перемешивание недопустимо (например, в пищевой промышленности, при транспортировке молока или фруктовых соков). Разница между плотностями жидкости и взвешенного материала не должна быть слишком большой. Сокращение или удлинение рабочей длины вала позволяет приспособить мешалку к желобам различной глубины.
Пропеллерные мешалки по форме похожи на пропеллер самолета или судовой гребной винт, укрепленный на вертикальном, горизонтальном или наклонном валу, приводящемся в движение электродвигателем. На одном валу укрепляют обычно от одного до трех пропеллеров.
Одним из преимуществ пропеллерных мешалок является большая скорость их вращения. Они работают без передачи на оборотах электродвигателя, что обеспечивает значительное сокращение потерь механической энергии. К существенным преимуществам пропеллерных мешанок относятся значительная величина аксиальной составляющей вызываемого ими потока и большой насосный эффект, что позволяет существенно сократить продолжительность перемешивании. По сравнению с лопастными и турбинными мешалками они обладают тем недостатком, что при разработке специальных конструкций требуют очень тщательных расчетов, вычерчивания и изготовления модели, а также проверки качества отливки, что весьма увеличивает накладные расходы.
Кроме того, интенсивность действия пропеллерных мешалок очень резко изменяется в зависимости от формы емкости и размещения мешалки в емкости или аппарате. Пропеллерные мешалки рекомендуется применять в емкостях с выпуклым дном; в прямоугольных баках или емкостях с плоским дном их применять не следует. Совершенно непригодны емкости с вогнутым дном. В емкости с коническим дном существует оптимальная высота установки пропеллерных мешалок, которая выбирается экспериментально.
Шаг пропеллера. Шаг винта является специфической геометрической характеристикой пропеллерных мешалок. Шагом винта называется расстояние между двумя соседними вершинами винтовой линии, находящимися на образующей цилиндра. Эта величина не может быть непосредственно измерена и ее рассчитывают по уравнению.
Пропеллерные мешалки работают в емкости как винтовые насосы при нулевой высоте всасывания и напоре, равном высоте столба жидкости в аппарате.На перемешивание оказывает влияние напор жидкости, сбрасываемой мешалкой, который обусловливает ее насосный эффект. Последний пропорционален шагу пропеллера, а также площади лопасти. Таким образом, при большем шаге будет большим насосное, а следовательно, и перемеши-вающее действие, но одновременно возрастает потребление энергии.
Рабочие условия. Перемешивание пропеллерными мешалками происходит под действием движения жидкости, возникающего в результате сложения двух потоков:
аксиального потока жидкости от мешалки обусловленного напором пропеллера;
спирального вихревого потока всего содержимого емкости, вызванного градиентом скоростей в слоях жидкости на различных расстояниях от мешалки.
При больших числах оборотов постепенно начинает преобладать круговое движение всего содержимого аппарата над аксиальным движением, и вокруг вала возникает воронка. Глубина воронки возрастает с увеличением числа оборотов и уменьшается с увеличением вязкости и плотности жидкости. При применении пропеллерных мешалок в емкости, как правило, устанавливают отражательные перегородки, которые размещают так. что они препятствуют возникновению центральной воронки, но способствуют появлению местных вихрей, увеличивающих общую тур-булентность. В целях устранения воронки можно также установить вал мешалки несколько эксцентрично или наклонно.
Возможности применения. Пропеллерные мешалки рекомендуется применять для перемешивания жидкостей с вязкостью до 2 н-сек/мх. Пропеллерные мешалки пригодны для быстрого перемешивания или создания маловязких эмульсий и для растворения или химической реакции в жидкой среде до максимального объема 7 м3. При гомогенизации легко подвижных жидкостей, главным образом в нефтяной промышленности, применяют несколько одинаковых пропеллерных мешалок, размещенных по периферии аппарата объемом до 16 000 м3. Для суспензий верхний предел диаметра частиц 0.1-0,5 мм и максимальное содержание сухого остатка 10%. Пропеллерные мешалки непригодны для образования суспензий легко осаждающихся частиц. для растворения плохо растворяющихся веществ и для абсорбции газа.
Следует отметить, что в западной литературе, изданной до 1945 г.. часто рекомендуется применение пропеллерных мешалок именно для этой цели. По всей вероятности такие заключения связаны с тем, что серийный выпуск пропеллерных мешалок был начат значительно раньше чем, например, турбинных, которые гораздо более пригодны для этих целей. Возможность сокращения продолжительности перемешивания также способствовала распространению пропеллерных мешалок без достаточной экспериментальной проверки их пригодности для некоторых процессов. Указанное обстоятельство следует принимать во внимание при рассмотрении литературы этого периода*.
Основы проектирования.
В большинстве случаев применяют трехлопастные пропеллеры типа судового гребного винта, которые пригодны для перемешивания в сосудах объемом до 200 м3. Для небольших аппаратов до 1 м3 можно применять и двухлопастные пропеллеры; максимально допустимая вязкость уменьшается в этом случае до 0,5 0,7 н-сек/м*. Для больших объемов и процессов, где требуется большой напор, конструируют пропеллеры с четырьмя и более лопастями. Выбор конструкции должен основываться на данных, полученных по модельным опытам и на технико-экономическом сопоставлении с другими способами перемешивания (турбиной или соплом).
Профилирование и подъем кромки винта, которые применялись раньше для повышения насосного действия винта, не оправдали себя при перемешивании жидкостей и в настоящее время не используются. Пропеллерные мешалки проектируют на основании экспериментальных данных.Опыт эксплуатации гребных винтов позволяет сделать вывод о целесообразности применения четырех лопастных пропеллеров.
Мешалку устанавливают по оси сосуда при наличии перегородок, а также располагают эксцентрично или в направляющем цилиндре (диффузоре).
Многорядная пропеллерная мешалка является весьма часто применяющимся в промышленности типом пропеллерных мешалок. На одном валу обычно укрепляют два или три импеллера. При наличии двух мешалок на одном валу может иметь место образование различных потоков жидкости от мешалок:
I. Мешалки закреплены на валу так, что засасывание и выталкивание жидкости обеими мешалками совершается в одном направлении (мешалки работают на себя). Емкость с таким перемешивающим устройством представляет собой как бы два сосуда без дна, поставленных друг над другом, с обычными пропеллерными мешалками. Перемешивание происходит очень быстро и поэтому такая конструкция предназначена прежде всего для процессов, при которых короткое время перемешивания необходимо ввиду малого времени пребывания компонентов в перемешиваемой системе,
2. Мешалки при одинаковом направлении вращения засасывают и выталкивают жидкость в противоположных направлениях ("от себя")- В пространстве между мешалками достигается очень интенсивное перемешивание. Эта комбинация применяется чаще всего в случаях, когда к основному содержимому емкости прибавляют другой компонент, который необходимо немедленно перемешать с остальным содержимым емкости. Потребление энергии мешалки в этом случае приблизительно больше на 7% больше, чем в предыдущем случае.
Пропеллерные мешалки в направляющих цилиндрах создают большой насосный эффект, в особенности при перемешивании легко подвижных жидкостей. Эти перемешивающие устройства дают возможность направить поток жидкости в такие части аппарата, которых он бы иначе не достиг. Перемешивающее действие потока жидкости, вытекающей из цилиндра, сходно с действием струн, выходящей из погруженного сопла. Направление движения жидкости в цилиндре определяется направлением вращения мешалки. .
Переносные пропеллерные мешалки представляют собой обычные пропеллерные мешалки, большей частью двухрядные, снабженные струбциной, с помощью которой перемешивающее устройство закрепляется на краю емкости так, что вал может быть расположен вертикально или наклонно. Применяются, в большинстве случаев для перемешивания небольших объемов в полузаводских условиях. Пропеллерные мешалки особенно пригодны для этой цели, так как обладают большим насосным действием. Как правило, переносные мешалки устанавливают эксцентрично, так что отпадает надобность в отражательных перегодках. За границей пропеллерные мешалки поставляются с коробками скоростей, позволяющими изменять число оборотов.
что еще более облегчает их применение в полупроизводственных условиях.
Пропеллерные мешалки для перемешивания больших объемов.
Гомогенизация больших количеств жидкостей в хранилищах или перемешивание небольших количеств примеси с большим объемом жидкости давно является проблемой, главным образом в нефтяной промышленности. В прошлом эту задачу решали, перекачивая жидкость насосами, установленными вне емкости. Позднее для перемешивания применяли погруженные сопла. В настоящее время используют несколько пропеллерных мешалок, расположенных по периферии емкости. При любом положении вала мешалки (горизонтальном или наклонном) всегда необходимо применять надежное уплотнение, что в достаточной мере сложно.
Отношение высоты слоя перемешиваемой жидкости к диаметру мешалки в этом случае значительно больше, чем у обычных емкостей с мешалками, и колеблется в пределах 10-50. Мешалки размещают обычно на высоте (0.5-1)dM над дном и на расстоянии от 1/10 до 1/3 по радиусу емкости. Неправильно помещать их на высоте, равной половине высоты слоя перемешиваемом жидкости и на расстоянии от стенки, равном половине диаметра емкости.
Турбинные мешалки представляют собой рабочее колесо водяной турбины упрощенной конструкции с различными по форме лопатками, укрепленное, как правило, на вертикальном валу. Если необходимо создать четко выраженный радиальный поток, что характерно для настоящей турбинной мешалки, кроме колеса устанавливают направляющий аппарат (статор)
Турбины с механическим приводом применяют для перемешивания уже приблизительно 50 лет. По рабочим характеристикам турбинная мешалка похожа на центробежный насос, работающий против ничтожно малого давления. Так как она создает преимущественно радиальный поток жидкости, то очень важным условием нормальной ее работы является соответствующая форма емкости. Жидкость, стекающая с мешалки, достигает стенки емкости и делится на два потока . Засасывание жидкости происходит, как в центробежном насосе, в центре, а выталкивание по периферии. Для регулирования засасывания от дна под мешалку иногда устанавливают направляющий круг, который играет положительную роль при перемешивании суспензий, когда твердые частицы могут осаждаться в центре емкости под мешалкой. В настоящее время чаще всего проектируют именно турбинные мешалки как вследствие широких возможностей применения перемешивающих устройств этого типа, так и потому, что для их расчета имеются наиболее точные данные.
Возможности применения. Основное преимущество турбинных мешалок состоит в возможности их применения при широком изменении вязкости и плотностей перемешиваемых смесей. Для жидкостей с вязкостью до 60 н-сск/мг применяют турбины, вал которых расположен по оси аппарата, в сочетании с отражательными перегородками. Для смесей большей вязкости можно использовать эти мешалки при нормальном числе оборотов и центральном расположении в сосудах и без перегородок. Верхний предел вязкости жидкостей, перемешивание которых возможно с помощью турбинных мешалок, точно не установлен. Известны случаи применения их для смесей с вязкостью в несколько тысяч н сек1м* . Большое преимущество этих мешалок состоит в том. что при работе в турбулентном режиме потребление энергии почти не меняется в очень широком диапазоне вязкостей.
Таким образом, турбинные мешалки могут применяться для смесей, вязкость которых изменяется во время перемешивания. В последнее время, аналогично переносным пропеллерным мешалкам, изготавливают переносные турбинные мешалки. Они снабжены устройствами для закрепления на кран" сосуда и устанавливаются в большинстве случаев эксцентрично. Вал переносной турбинной мешалки, как правило, располагают вертикально, что более всего отвечает характеру потока жидкости, создаваемого мешалкой.
В некоторых случаях совершенно неправильно к турбинным мешалкам относят различные конструкции лопастных мешалок, работающих с большим числом оборотов. Иногда тип мешалки определяют по числу оборотов, диаметру мешалки или форме лопастей. Все эти признаки, однако, являются второстепенными, так как тип мешалки определяется только линиями тока. Для каждой мешалки характер потока может быть установлен одним из обычных методов. У турбинной мешалки должен преобладать радиальный поток, иногда в сочетании с тангенциальным.
Основы проектирования.
Несмотря на то, что по турбинным мешалкам в литературе имеется много сведений, при проектировании рекомендуется исходить из данных модельного опыта. Для ориентировочного выбора в табл. приведены характерные соотношения размеров турбинных мешалок при использовании их для некоторых операции. Число оборотов мешалки обычно колеблется между 2-3 об/сек*; окружная скорость выбирается в пределах 3-8 м/сек. В специальных случаях турбинные мешалки соединяют непосредственно с электродвигателем, однако в этих случаях соответственно будут велики затраты энергии.
Форма лопаток турбинной мешалки определяется характером перемешиваемой жидкости и целью перемешивания. Для обычных жидких смесей целесообразно использовать мешалки с ровными прямыми лопатками. Если нужно повысить насосное действие, применяют наклонные лопатки. Лопатки, наклоненные против вращения, выгодны при перемешивании смеси вязких веществ, профилирование лопаток и их кривизна влияют на условия стекания жидкости с мешалки, а следовательно, на передачу энергии от мешалки к жидкости.
Одним из средств, препятствующих возникновению центральной воронки в аппаратах с турбинными мешалками, является применение статора, который обеспечивает получение строго радиального течения жидкости от мешалки.
Турбинные мешалки применяют в самых различных случаях перемешивания, например для образования взвесей, растворения, химической реакции, абсорбции газов к интенсификации теплопередачи. Менее часто их используют для перемешивания паст и тестообразных материалов. Для перемешивания в очень больших емкостях они, однако, менее выгодны, чем пропеллерные мешалки и сопла.
Описание отдельных типов мешалок
Простая турбинная мешалка является наиболее распространенным типом механических мешалок. Она представляет собой ротор, могущий иметь различную форму. Роторы, сходные с рабочим колесом водяной турбины, которые всегда применяют со статорами, создают ясно выраженный радиальный поток. Другие типы турбинных мешалок используют без статора, но с отражательными перегородками. Турбинные мешалки по форме водяной турбины применяют сравнительно редко, так как они довольно сложны и по сравнению с другими типами мешалок требуют больших затрат на изготовление. За последние годы наибольшее распространение получили турбинные мешалки с прямыми ровными лопатками, очень простые по конструкции и дешевые в изготовлении. Они не имеют общепринятого названия. В советской, английской и новейшей немецкой литературе их называют турбинными; французская и бельгийская литература относит их, соответственно их форме, к лопастным; в венгерской литературе их называют дисковыми, но по виду образующегося потока причисляют к турбинным. Мешалки этого типа создают смешанный радиально-тангенциальный поток. При правильно выбранном числе оборотов происходит засасывание жидкости в центре и выталкивание ее по окружности мешалки. Направление потока жидкости-сперва чисто радиальное, на некотором расстоянии от мешалки в зависимости от числа ее оборотов под воздействием вихревого движения всего содержимого аппарата и не меняется. Преобладает, однако, течение от вертикальных граней лопаток, т. е. преимущественно радиальное. Завихрения в жидкости, образующиеся вследствие движения горизонтальных граней, ничтожны, и потому этот очень распространенный тип мешалок отнесен к турбинным.
Число лопаток обычно бывает от 4 до 12 и лишь в отдельных случаях до 16. Вал мешалки вертикальный. Эксцентрично расположенные мешалки применяют очень редко. Обычно устанавливают отражательные перегородки.
Назовем несколько операций, при осуществлении которых используют эти мешалки:
1) интенсивное перемешивание жидких смесей в аппаратах емкостью до 40 м3;
перемешивание и гомогенизация жидкостей вязкостью до 200 н сек1м* в сосудах объемом до 450 м3;
диспергирование частиц, имеющих размеры до 2,5 мм в аппаратах емкостью до 4.5 м3;
поддержание способных осаждаться частиц во взвешенном состоянии мри концентрации сухого остатка до 60%;
перемешивание волокнистых веществ в жидкости при концентрации до 5%;
проведение гомогенных и гетерогенных химических реакций в объеме до 120 м3.
Турбинная мешалка с наклонными лопатками. Лопатки у мешалок этого типа могут быть ровными и прямыми, но с наклоном к оси вала от 0 до 45°. Как правило, ширину лопаток уменьшают по направлению к валу, так что они приобретают форму равносторонней трапеции. Наклон лопаток создает аксиальный ноток. Если необходимо обеспечить интенсивное аксиальное движение жидкости в сосуде, выгоднее применять пропеллерную мешалку, а в том случае, когда нужно получить комбинированный радиально-аксиальный поток, лучше всего использовать радиальный пропеллер.
Турбинная мешалка с изогнутыми лопатками. Мешалки этого типа имеют лопатки прямоугольной формы, изогнутые по окружности или спирали. Изгиб лопатки делается для того, чтобы уменьшить скорость стекания жидкости и улучшить захватывание, главным образом при перемешивании вязких жидкостей. Направление вращения лопатки должно быть таким, чтобы последние захватывали жидкость. Количество лопаток бывает обычно большим, чем у турбины с ровными прямыми лопатками (от 6 до 48) Иногда эти мешалки имеют статор. Пригодны для перемешивания жидкостей с вязкостью до 700 н сек'м2, эмульсий и паст, а также взвесей, вызывающих истирание.
Турбинная мешалка со стрельчатыми лопатками. Это очень эффективная мешалка, предназначенная главным образом для диспергирования. Она имеет от 6 до 12 профилированных лопаток в форме горизонтально расположенных V. Мешалка закреплена на вертикальном валу. Турбина со стрельчатыми лопатками создает значительный аксиальный поток, легко захватывает жидкость и применяется обычно для перемешивания вязких смесей. В конструктивном отношении мешалка сложна, обходится дорого, а поэтому применяется только в специальных случаях, когда необходимы большая турбулентность и повышенное перемешивающее действие, которые оправдали бы затраты больших средств. Для легко подвижных жидкостей она иногда применяется при об-ратном направлении вращения, так что жидкость как бы раздвигается ее открытой частью. В этом случае при минимальных оборотах достигается интенсивная турбулентность.
Турбодиспенсер- запатентованное перемешивающее устройство, предназначенное для диспергирования. Собственно мешалка представляет собой турбину со статором, которые устанавливают у дна аппарата. Для улучшения диспергирования между мешалкой и статором помещена сетка или решетка. Устройство может применяться и как эмульгатор Особым типом турбинной мешалки, предназначенной для диспергирования, является запатентованное перемешивающее устройство "Пентакс", это массивная мешалка с ровными прямыми лопатками, снабженная статором, направляющим поток жидкости и увеличивающим напряжение сдвига в частицах жидкости, стекающей с мешалки. Характерной особенностью конструкции является очень небольшой зазор между ротором и статором. По фирменным данным, мешалка потребляет сравнительно мало энергии усиленная ее конструкция позволяет производить перемешивание суспензий, вызывающих истирание.
Турбоабсорбер-перемешивающее устройство, также запатентованное, сконструировано для абсорбции газа в жидкости. Оно имеет турбину с прямыми лопатками и направляющее колесо, снабженное кожухом, отводящее газ в стороны. Для легко растворяющихся газов кожух не применяют. В этом случае с успехом используют радиально-лопастные турбины.
Радиально-лопастная турбинная мешалка ("крыльчатая") состоит из горизонтального диска, на нижней поверхности закреплены прямые ровные вертикальные лопатки. По рабочим характеристикам эта мешалка подобна турбинной с ровными прямыми лопатками, однако засасывает жидкость только снизу.
Турбинная мешалка с односторонним всасыванием по своей конструкции похожа на радиально-лопастную турбину с нижним всасыванием. Лопатки размещены на верхней или нижней стороне диска и изготовлены из одного листа. Если лопатки изогнуты то мешалка будет похожа на рабочее колесо центробежного насоса.
Многорядные турбинные мешалки. В большинстве случаев высота слоя жидкости, которую перемешивает одна мешалка, равняется приблизительно диаметру аппарата. Для глубоких сосудов применяют перемешивающие устройства с несколькими мешалками на одном валу. Расстояние между двумя соседними мешалками колеблется в пределах 0,5 :-2)dM в зависимости от плотности и вязкости перемешиваемой смеси. Многорядные турбинные мешалки дают возможность обеспечить перемешивание в очень глубоких сосудах. Особенно эффективны такие мешалки в многоступенчатых реакторах со ступенями, расположенными друг над другом, и в экстракторах. Турбины с ровными прямыми и с изогнутыми лопатками работают всегда "на себя", т. е. так, что засасывание жид-кости происходит в одинаковом направлении. Турбины с наклонными лопатками могут работать так же, как и пропеллерные мешалки, "на себя" и "против себя". В последнем случае засасывание жидкости происходит с противоположных сторон. В глубоких сосудах, если интенсивно перемешивать жидкость или суспензию надо только у дна, с успехом применяют турбинные мешалки, вал которых введен через дно аппарата. В этом случае сокращается длина вала и уменьшается опасность поломок, всегда значительная при длинных валах и многорядных мешалках.
Специальные мешалки, создающие радиальный или тангенциальный поток. Пер-воначальный тип турбинной мешалки со статором был сложен по конструкции и поэтому, несмотря на свои преимущества, не получил распространении в промышленности. Впоследствии была сконструирована более простая и дешевая турбинная мешалка с ровными прямыми лопатками, нашедшая широкое применение в производстве. Однако и после создания этого типа турбинной мешалки работы по исследованию новых конструкций перемешивающих устройств, создающих радиальный поток, не были прекращены. В большинстве случаев выпуск новых конструкций мешалок диктовался только интересами конкурирующих фирм, а не тем, что они были более эффективны, чем турбинные мешалки с ровными прямыми лопатками, хотя фирменные каталоги иногда и содержат такие утверждения. На производстве изредка встречаются "трубчатые мешалки" обычно собственного производства. Их изготовляют из двух изогнутых труб, приваренных к вертикальному валу. Для увеличения скорости движения жидкости выходной конец мешалки иногда сужают, а входной расширяют. Направление течения жидкости определяется направлением вращения мешалки. Перемешивание производится потоком жидкости, вытекающей из трубок. Это- сравнительно эффективный тип мешалки для перемешивания в сосудах емкостью до 6 м3; ее применение ограничивается маловязкими ньютоновскими жидкостями, но для перемешивания суспензии или диспергирования она не годится.
Клеточная мешалка состоит из полого вала, связанного посредством перемычек с дном иди крышкой, к которым по окружности приварены прямоугольные лопатки. Перемешивание происходит за счет того, что жидкость подсасывается по центру и выталкивается в радиальном направлении между лопатками. Жидкость из мешалки вытекает в направлении стенок емкости и отражается от них вверх и вниз. .Пинии тока, следовательно, будут такими же, как и у турбинной мешалки . Направление засасывания жидкости определяется тем, открыт ли верх или низ мешалки. Устройства такого типа успешно применяются для растворения, перемешивания суспензий и при химических реакциях.
Радиальный пропеллер, называемый иногда также аксиальной турбинной мешалкой, создает смешанный аксиально-радиальный поток. Эта мешалка состоит из ровных или профилированных лопастей, закрепленных на вертикальном валу с наклоном 10 25е к плоскости вращения. Лопасти, в отличие от настоящих пропеллеров, заканчиваются плоским срезом, который является причиной возникновения радиального потока.
Это высокопроизводительная быстроходная мешалка с окружной скоростью 5-15 м'сек. Ее основные преимущества по сравнению с обычными пропеллерами, кроме создания радиального потока, заключаются в простоте конструкции, небольшой зависимости качества работы от расположения мешалки в емкости и широком диапазоне применения. Для гомогенизации и размешивания взвеси она применяется в аппаратах объемом до 20 м3, дли перемешивания суспензий ее можно использовать при содержании до 60% твердых частиц с максимальным диаметром до 2,5 мм и вязкостью до 20 нсек/м1 .
"Дисперсатор" -запатентованное перемешивающее устройство, в котором используется радиальный поток, создаваемый вращающимся цилиндром, открытым снизу, со щелевыми отверстиями на боковой поверхности. Мешалка заявлена как универсальная. Линии тока подобны возникающим при работе мешалки типа обычной водяной турбины. В зависимости от назначения регулируется число оборотов в пределах 10-50 об'сек при потреблении энергии от 0,5 до 2 кВт и перемешиваемом объеме 0,2 -6 м3. Диаметр мешалки очень мал (60 -150 мм). Таким образом, энергетически-это экономичная мешалка. Применяется для гомогенизации жидких смесей с вязкостью до 30 нсекм*. диспергирования тонких твердых частиц и для образования мало
вязких эмульсий
На этой же идее основана шаровая мешалка- также запатентованное перемешивающее устройство . Это вращающийся шар с отверстием в нижней части и четырьмя отверстиями в стенке размещенными по его диаметру . Диапазон применения приблизительно такой же. как и у дисперсатора.
Специальные типы механических мешалок.
В этой группе объединены несколько мешалок новейшей конструкции, которые используются лишь в специальных случаях, но имеют предпосылки для более широкого распространения.
Прежде всего это дисковые мешалки. Быстро вращающиеся плоские диски, закрепленные на вертикальном валу, вызывают за счет трения между дисками и окружающей жидкостью градиент скорости в жидкости. Возникает течение жидкости от мешалки в тангенциальном направлении. Диск может быть плоским или сужающимся к периферии (сужающийся диск создает больший аксиальный поток. Для повышения насосного эффекта края диска снабжаются зубьями Принимая во внимание небольшой общий насосный эффект, всегда на валу закрепляют несколько дисков. Размеры дисков изменяются обычно в пределах (0,1-0,15)D.Это--наименьшие по диаметру мешалки. Максимальный перемешиваемый объем 4 м3. Окружная скорость очень велика (от 5 до 35 м'сек), что при небольших диаметрах соответствует очень высоким числам оборотов. Потребление энергии составляет 0,5-3 кВт для подвижных сред и 3,5-20 кВт для вязких смесей. Хотя этот тип мешалки разработан лишь несколько лет тому назад, он уже получил широкое распространение. Мешалки применяются для непрерывной экстракции, в лакокрасочной промышленности и при изготовлении взрывчатых веществ. Дисковая мешалка пригодна для перемешивания частиц твердых материалов вязкими жидкостями и для дезинтегрирования волокнистых веществ.
Диспергатор представляет собой плоский диск в направляющем цилиндре с очень малым зазором между ними. Перемешивающее устройство помещают у дна сосуда. Диспергирование осуществляется при прохождении жидкости и твердого вещества или двух несмешивающихся жидкостей между дном, статором и мешалкой. Собственно перемешивание происходит и в пространстве между направляющим цилиндром и стенкой аппарата. Для того чтобы обеспечить гомогенизацию смеси во всей емкости, на боковой поверхности направляющего цилиндра (на различной высоте) делают отверстия с перегородками, благодаря которым смесь различного состава возвращается в емкость. Потребление энергии при перемешивании объема 0,02 - 1.4м3 около 0.2 -20 кВт. Преимуществом мешалок описанных конструкций является небольшой вес, что позволяет применять их. даже при большом числе оборотов, на длинных консольных валах.
Ленточная мешалка, используемая в основном для перемешивания паст и тестообразных масс, может употребляться также для перемешивания легко текущих жидкостей, главным образом в горизонтальных емкостях.
Вращающиеся конусы можно применять для перемешивания в относительно широком диапазоне. Они выпущены сравнительно недавно и запатентованы. Мешалка представляет собой полый усеченный конус, закрепленный на вертикальном валу всегда большим основанием к дну сосуда. Обычно диаметр нижнего основания составляет (3/4-4/3)D. Перемешивание происходит за счет того, что жидкость, находящаяся в непосредственной близости к конусу, отбрасывается центробежной силой в окружающее пространство. Кроме того, вследствие разности окружных скоростей, которая обусловлена различием диаметров оснований конуса, жидкость просасывается через конус. Считают, что поток от конусной мешалки таков же, как и от турбинной мешалки с направляющим аппаратом.
Конусные мешалки пригодны для перемешивания жидких смесей и очень концентрированных суспензий с содержанием до 10% волокнистых веществ при максимальном объеме 200 м3. При перемешивании легко текущих жидкостей применяют отражательные перегородки. Для улучшения качества перемешиваний суспензий на одном валу закрепляют два конуса большими основаниями друг к другу. Вращающиеся конусы с конструктивной точки зрения очень просты. Это-прочные мешалки, которые легко предохранить от коррозии гуммированием или эмалированием, Конусная мешалка, применяющаяся в аппаратах для растворения, представляет собой два концентрических конуса с зубчатыми поверхностями, обращенными друг к другу. Один из конусов вращается, второй укрепляется неподвижно. Действие перемешивающих устройств этого типа основано на том же принципе, что и конусной мешалки. Комбинация большого насосного эффекта с режущим действием зубчатой поверхности обеспечивает большую скорость растворения. Однако в этом случае утрачивается основное преимущество конусных мешалок-простота их конструкции. Максимальная вязкость жидкостей, для перемешивания которых можно применять эти мешалки, не больше 100 нсек/мг. По данным изготовителя, эти мешалки потребляют меньше энергии, нежели мешалки всех других типов.
Установка механических мешалок в трубах. Если в трубопроводе должна протекать химическая реакция или если трубопровод слишком короток для гомогенизации какой-то смеси за счет турбулентности потока, то в нем (главным образом в коленах) устанавливают мешалки. Иногда они дополняются перегородками различной формы. Обычно в трубопроводах используют пропеллерные или турбинные мешалки, эффективные и при небольших диаметрах. Максимальная вязкость перемешиваемой массы 100 мн сек/м2. Используя перемешивание механиче-скими мешалками, в трубопроводе можно получать смеси жидкостей с газами (быстрая абсорбция), проводить гомогенизацию смешивающихся жидкостей и перемешивание жидкости с твердыми веществами, не вызывающими истирания. Таким образом, эти устройства пригодны, в основном, для приготовлении смеси, подаваемой в реактор, гомогенизации двух компонентов перед добавлением к третьему и приготовления смеси для гетерогенной реакции, эти устройства успешно применяются вместо колонн с поперечными перегородками при перемешивании жидкостей. Мешалки в трубопроводах позволяют сэкономить материал и обеспечивают непрерывную работу, поскольку опасность забивки трубопровода при наличии мешалки значительно меньше.
Вибрационные мешалки. Мешалки всех описанных типов вызывают поток жидкости в емкости, совершая вращательное движение. Если же заменить электродвигатель (или другой источник вращательного движения) вибратором, то мешалка будет совершать периодическое возвратно-поступательное движение, которое также вызовет перемещение жидкости. Используя для питания вибратора обычный переменный ток с частотой 50 периодов за секунду, можно менять положение мешалки в аппарате 100 раз за I сек. В этом случае может быть обеспечено очень интенсивное перемещение жидкости, а следовательно, и перемешивание. Известны две конструкции вибрационных мешалок:
1. Плоский перфорированный Диск, укрепленный на валу, перемещающемся вверх и вниз. Направление потока жидкости определяется профилированными отверстиями в диске. Энергетически эти мешалки очень экономичны, пригодны для перемешивания жидких смесей и суспензий твердых веществ. Особенно успешно их применяют в аппаратах, работающих под давлением, так как вал, движущийся в вертикальном направлении, уплотнить гораздо легче, чем вращающийся. Мешалки этого типа можно использовать как эмульгаторы или сбивалки.
2. Пластины, укрепленные на валу, совершающем частично вращательное движение и связанном с вибратором через привод. Мешалка пригодна дли тех же целей, что и первый тип, но лишена преимущества вертикального движения, так что не
обеспечивает особых выгод по сравнению с обычными механическими мешалками.
Мешалки, вызывающие передвижение перемешиваемой массы вверх и вниз, являются лучшим типом вибрационных мешалок.
По сравнению с вращающимися мешалками, действие которых определяется также трением жидкости о стенки емкости, их преимущество в том, что они создают вертикальное знакопеременное движение частиц, при котором не нужно так или иначе направлять движение потока. К тому же при вибрационном перемешивании не происходит образования воронки. Время, необходимое для растворения, гомогенизации или диспергирования, при вибра-ционном перемешивании существенно сокращается.
По фирменным данным , эмульсия 100 см3 парафинового
масла в 200 см3 воды, приготовленная 240 секундным взбиванием дисковой вибрационной мешалкой, начинает расслаиваться через 360 сек, тогда как эмульсия, полученная из тех же веществ с помощью вращающейся механической мешалки, расслаивается уже через 180 сек. Поверхность перемешиваемой жидкости, если мешалка установлена правильно, даже при больших амплитудах колебаний остается спокойной и ровной; не происходит ни разбрызгивания, ни повышенного испарения с поверхности.
В конструктивном исполнении мешалки ограничиваются длиной вала, которая, по имеющимся данным, не может быть более 2,5 м. Максимальный диаметр вала для аппаратов, работающих под давлением, d- 10 мм- При давлении до 10 Мн/мг применяют одну мешалку, а для давлений до 40 Л1н/м* на одном валу укрепляют два диска. Диаметр мешалки 25-300 мм, объем жидкости в сосуде 0,02-2 м3.
Качающиеся для аппаратов автоклавы.
Применение механических мешалок работающих под давлением, а иногда и для сосудов, работающих без избыточного давления, требует часто очень сложного уплотнения. Как правило, применяют подшипники с лабиринтным уплотнением, которые дороги и имеют значительные размеры, что приводит к увеличению габаритов аппаратуры. Для большого производственного оборудования такие уплотнения целесообразны. В малых, полупроизводственных аппаратах стремятся обойтись без уплотнения. Вместо перемешивания содержимого автоклава механической мешалкой осуществляют перемешивание за счет качания самого аппарата.
Маятниковые мешалки. Механические мешалки, как правило, жестко закрепляются на крышке или на краю емкости. Если, однако, необходимо, чтобы поток жидкости, вызываемый мешалкой, достигал мест за какой-либо перегородкой или если нужно защитить мешалку от повреждений при ударах о куски загруженного материала, ее закрепляют на упругой подкладке, которая допускает некоторую свободу движения мешалки в емкости. Дня этого опору обычной пропеллерной мешалки с электродвигателем устанавливают на резиновой подкладке, закрепляя ее на крышке емкости. Таким образом, мешалка получает возможность двигаться в сосуде в пределах упругости этой подкладки, и, кроме вращательного, совершает также колебательное движение.
Иногда вместо резиновой подкладки применяют пружины, на которые крепят опору с передачей, электродвигателем и мешалкой. В обоих случаях упругость подкладки нужно рассчитывать так, чтобы мешалка не могла ударять о стенки сосуда .
Особым типом механических перемешивающих устройств являются качающиеся мешалки вакуум-фильтров, которые не создают в сосуде замкнутых циркуляционных контуров, как обычные мешалки, а обеспечивают перемешивание только за счет непосредственного перемещения жидкости самими лопастями.
Специфическая особенность работы этих мешалок-периодическое раскачивание жидкости в корыте.
Из довольно многочисленных конструктивных форм лопастей наилучшей является плоская, без вырезов. Для перемешивания концентрированных суспензий с крупными тяжелыми частицами (f>>2500 кг/м3) целесообразно применять лопасти скребкового типа.
Вспомогательные устройства для выпрямления потока перемешиваемой среды
Как уже несколько раз было отмечено, мешалка, расположенная в центре емкости, приводит в круговое движение все содержимое емкости, что вызывает образование вокруг вала воронки, которая может достичь мешалки и даже дна емкости. Движение жидкости при наличии воронки характеризуется особой сложностью, а процесс перемешивания имеет ряд недостатков:
Данные, полеченные в этих условиях, трудно перенести на другие системы.
Эффективная емкость аппарата уменьшается соответственно увеличению глубины воронки.
Скорость жидкости определяется скоростью кругового движения всего содержимого и поэтому градиент скорости будет минимальным.
Неравномерное распределение относительных скоростей, необходимое для получения турбулентности, будет ничтожным.
Коэффициент полезного действия мешалки при суспендировании, диспергировании и гомогенизации значительно уменьшается.
Способы выпрямления потока.
Как вытекает из предыдущих заключений, по величине объемного коэффициента полезного действия наиболее выгодны цилиндрические емкости, в которых при перемешивании не образуется воронки. Для всех операций химической промышленности необходимо интенсивное перемешивание, позволяющее сократить время перемешивания в аппаратуре как периодического, так и непрерывного действия. Преимуществом интенсивно работающих мешалок является большое число оборотов, при котором уменьшаются потери энергии в передаче. Все эти условия, однако, способствуют образованию центральной воронки. При использовании обычных быстроходных мешалок, которые наиболее распространены в настоящее время, нужно принимать специальные меры, препятствующие образованию воронки, например на пути спирального кругового движения жидкости в аппарате устанавливать отражательные перегородки. Согласно теории турбулентности, за каждой такой перегородкой образуются местные вихри, которые поддерживают общую турбулентность системы и неравномерное распределение скорости в жидкости. Другими мерами, препятствующими образованию
воронки, являются эксцентрическая установка мешалки или наклон вала мешалки к оси сосуда, а также применение направляющего аппарата. При ограничении воронкообразования в жидкости образуются потоки, движущиеся с различными скоростями, и вследствие трения между ними возрастает турбулентность. В дальнейшем изложении будут описаны основные устройства, применяемые для выпрямления потока жидкости в аппаратах с мешалками.
Отражательными перегородками называют неподвижные пластины прямоугольной формы, которые закрепляют в емкости в горизонтальном или вертикальном положении.
Горизонтальные перегородки над мешалкой или под ней, поток жидкости. Коэффициент полезного действия перемешивания, однако, при установке таких перегородок не увеличивается, и поэтому в настоящее время в про-мышленности их не применяют. Вертикальные перегородки или закрепляют у стенок емкости, или устанавливают в потоке перемешиваемой жидкости. Перегородки у стенки выгоднее с конструктивной точки зрения, так как их легче закрепить и они лучше сопротивляются ударам твердого кускового материала, загружаемого в аппарат. При проектировании необходимо правильно определить размер перегородок так, чтобы местные вихри, возникающие за ними, поддерживали турбулентность потока, т. е. чтобы перегородки вызывали возможно большее подсасывание. При неправильно выбранных размерах перегородок могут возникать местные завихрения, совершенно не влияющие на перемешивание всего объема. Улучшение условия перемешивания после установки перегородок шириной 0,1 D видно на рис., сделанном для той же системы и при том же числе оборотов, что и в случае, показанном на рис. Ширину отражательных перегородок принимают обычно в пределах (0,056-0,12)D.
При наличии перегородок, установленных в потоке, значительно улучшаются условия течения жидкости. На рис., изображена схема линий тока жидкости за перегородкой, установленной у стенки. В центре потока за перегородкой образуется местный вихрь. При размещении перегородок в потоке жидкости общее вихревое движение за отражательной перегородкой способствует образованию эффективной турбулентности. Схема линий тока в этом случае подобна так называемой вихревой дорожке кармана. На практике, однако, по конструктивным соображениям применяют преимущественно перегородки у стенок. Отражательные перегородки повышают турбулентность перемешиваемой жидкости, однако при этом, как было показано ранее, возрастает потребление энергии.
Для мешалок, не образующих центральной воронки, когда перегородки служат преимущественно для улучшения "разрезания" жидкости, выбор ширины перегородок и место их установки в аппарате не играют большой роли.
Пример перегородок специальной конструкции, которые служат стационарными лопатками, дополняющими трубчатые эмалированные мешалки, показан на рис. Основное назначение этих перегородок состоит в "разрезании" потока жидкости, стекающей с мешалки. Другим специальным типом устройства для выпрямления потока жидкости, в настоящее время представляющим лишь исторический интерес, но когда-то
широко применявшимся, является крестовидная перегородка на дне аппарата. Как видно из схемы линий тока, та кая перегородка очень хорошо выпрямляет поток. Однако работу такого устройства контролировать невозможно, а при перемешивании суспензий крестовина легко засоряется.
Также не применяются в настоящее время перегородки на поверхности перемешиваемой жидкости, которые как средство, препятствующее возникновению воронки вокруг вала мешалки, оказались малоэффективными.
Направляющие цилиндры (диффузоры).
Этот способ выпрямления потока, позволяющий создать эффективное течение и в тех частях емкости, которых обычно поток не достигает, применяется только для пропеллерных мешалок. Эти мешалки, как уже было сказано, имеют большое насосное действие. Таким образом, речь идет собственно о циркуляционном перемешивании содержимого емкости при весьма эффективном перемешивании вблизи мешалки. Турбулентность, вызванная потоком жидкости, вытекающей из направляющего цилиндра, только способствует перемешиванию.
Пропеллерная мешалка работает в этом случае как винтовой насос, который подсасывает часть жидкости в трубу и выбрасывает ее после прохождения через мешалку в перемешиваемую жидкость. Поток жидкости, вытекающей из диффузора, создает турбулентность за счет подсасывания, подобно потоку жидкости, выходящей из сопла.
Применение пропеллерной мешалки с направляющим цилиндром в аппарате для растворения показано на рис. Аппарат снабжен простой трехлопастной пропеллерной мешалкой, помещенной в короткой направляющей трубе близко над дном, чтобы обеспечить движение осаждающихся твердых частиц. Точно так же сконструирована мешалка для приготовления рассола. Одна пропеллерная мешалка обеспечивает перемешивание 250 м3 раствора. По фирменным данным в этом случае пропеллерная мешалка мощностью 3,5 кВт заменяет планетарную мешалку мощностью 12 кВт, причем время перемешивания сокращается с 75х103 до 14,5х103 сек.
Многорядные мешалки в соединении с направляющим цилиндром пригодны для реакторов с перемешивающим устройством. Такие мешалки могут также применяться для гомогенизации при многократном прибавлении различных примесей. Для приготовления суспензий используют пропеллерные мешалки с диффузором в комбинации с обычной пропеллерной мешалкой, поднимающей осевшие твердые частицы со дна аппарата. Такое устройство применяют, например, при отбелке пищевых масел. Для гидрогенизационного отверждения масел сконструированно оборудование, показанное на рис. Это-комбинация пропеллерной мешалки в направляющем цилиндре с вращающимися диском. Жидкость вытекает из цилиндра с большой скоростью и выбрасывается на диск, который увеличивает рассеяние частиц жидкости и катализатора. Катализатор приходит в соприкосновение с маслом в потоке водорода, подаваемого снизу. Аппарат снабжен змеевиком для нагревания. По этому же принципу работает пропеллерный абсорбер. Мешалка в этом случае засасывает жидкость с поверхности и выбра-сывается по направлению ко дну аппарата, где находится устройство для распределения газа. Поток жидкости, движущейся с большой скоростью, попадает на распределительное устройство и разбивает струю подаваемого газа на мелкие пузырьки, которые вместе с жидкостью проходят затем по всей высоте аппарата. Описанное устройство впервые было изготовлено для сатурации сахарного раствора.
Для ускорения кристаллизации предложено устройство, изображенное на рис. Кристаллы, осевшие на дно, поднимаются пропеллером, установленным в короткой направляющей трубе. Циркуляция зародышей кристаллов ускоряет процесс кристаллизации и способствует росту кристаллов. Для промывки бензина серной кислотой предложено устройство, которое обеспечивает подъем тяжелой кислоты со дна емкости и распределение ее по поверхности перемешиваемой жидкости. Преимуществом этой конструкции являются короткий вал и свободная подвеска пропеллера, исключающая коррозию подшипников.Поток жидкости вызванной пропеллерной мешалкой с направляющим цилиндром,подобно потоку,вытекающим из сопла, может перемешивать содержимое больших емкостей. Пропеллерная мешалка работает как встроенный насос. По окружности сосуда может быть установлено несколько мешалок, направляющие цилиндры которых соединены с центральным всасывающим каналом. Аппарат, показанный на рис, применяется для хранения и гомогенизации масла.
В запатентованном устройстве, названном супермешалкой, вместо обычного пропеллера применяют радиальный пропеллер. В направляющей трубе имеются отверстия, через которые жидкость из разных по высоте слоев засасывается в циркуляционную трубу. Прибавление одного из исходных веществ или подачу всех компонентов производит через специальную трубу непосредственно в зону засасывания. Загрузочная труба устроена так, что позволяет соединить последовательно несколько аппаратов. Предусмотрена также труба для подачи компонентов в верхнюю часть направляющего цилиндра. В этом случае достигается предварительное перемешивание веществ с циркулирующей жидкостью до того, как смесь подвергается интенсивной гомогенизации мешалкой. Кратность циркуляции регулируют подвижным порогом, Которым снабжен направляющий цилиндр. Таким образом, предварительное перемешивание можно отрегулировать в требуемом соотношении. Непосредственно перед мешалкой закреплено плоское направляющее кольцо, которое увеличивает сдвиг слоев жидкости, вытекающей из мешалки, и поддерживает радиальное течение. Готовая жидкая смесь вытекает через сливную трубу. Аппарат, кроме того, снабжен трубой дли выгрузки твердых частиц, осевших на дно, которые иначе не могли бы быть удалены из аппарата. В этой трубе поддерживается небольшое избыточное давление. Вытекающая суспензия поступает в ту же сливную трубу, что и жидкость, благодаря чему на выходе из аппарата можно снова получить смесь жидкости и твердого вещества. Аппарат описанной конструкции можно использовать как в периодическом, так и в непрерывном производстве. Высокая интенсивность перемешивания, а также возможность регулирования циркуляции делают этот аппарат пригодным для проведения химических реакций. Средняя окружная скорость мешалки 8 м/сек, отношение djD изменяется в пределах 0,25-0,3, т. е. является обычным для радиальных пропеллеров. Пропеллер размещается над дном аппарата на расстоянии, приблизительно равном диаметру мешалки. Основные размеры и мощность супермешалок, по фирменным данным, приведены в таблице.
Конструктивный вариант, изображенный на рис. 1, позволяет применять супер мешалку как абсорбер. Особым в этом аппарате является только способ подачи воздуха для создания циркуляции. Для регулирования циркуляции устанавливается специальная циркуляционная труба, в которую приблизительно на половине ее высоты подается воздух. Такое устройство облегчает циркуляцию, так как мешалка будет поднимать не жидкость, а газожидкостную смесь.
Для интенсификации реакций, протекающих в системах газ-жидкость, сконструирована мешалка всасывающего типа, изображенная на рис. 2. Полый вал и лопасть мешалки выполнены из труб, сообщающихся и сочлененных перпендикулярно. Число оборотов мешалки в зависимости от объема аппарата изменяется в пределах от 16 (для емкости 0,01 м3) до 6 -7 (для емкости 5 м3). Диаметр выбирается, как обычно для быстроходных мешалок, из соотношения D/dм-3-4. Концы трубки-лопасти срезаны под углом 45° к оси. Срез должен находиться на тыловой стороне лопасти.
При вращении мешалки скорость ее движения больше скорости движения жидкости. Плоскость среза мешалки отрывается от прилегающего к ней слоя жидкости, поэтому за плоскостью возникает разрежение, приводящее к всасыванию газа, которое (через полый вал) может происходить как от посторонних источников вне реактора, так и изнутри реактора. В первом случае верхнюю часть вала с помощью специальной муфты либо колпачка соеди-няют с источником подачи газа; во втором-просверливают несколько отверстий в нижней части вала над уровнем жидкости и вводят газ внутрь реактора.
При работе в агрессивных средах, например в кислотах или сернистом газе, мешалку защищают кислотостойким покрытием (гуммируют, покрывают лаком и др.) или выполняют из специальной стали.
В аппаратах, работающих при высоком давлении и, особенно, если среда токсична или взрывоопасна, т.е., в условиях, когда применение обычных сальников недопустимо из-за возможности утечки реагирующих веществ, интенсивное перемешивание жидкостей вязкостью до 50 мн сек/м3 ,может быть достигнуто при использовании экранированного электродвигателя.
Сущность этой конструкции привода заключается в следующем: на верхнюю часть вала пропеллерной мешалки насажен ротор обычного асинхронного электродвигателя 1. Ротор закрыт неподвижной экранирующей гильзой 2 из немагнитной аустинитной стали, обладающей высокой механической прочностью и большим электросопротивлением. Гильза герметизирует аппарат, воспринимая давление среды. На гильзу насажен статор 3 асинхронного электродвигателя. Вращающийся магнитный поток статора проникает сквозь неподвижную гильзу и приводит во вращение ротор, а с ним и мешалку 4, Благодаря отсутствию сальника возникает возможность сообщить валу мешалки практически любую скорость вращения с сохранением полной герметичности реактора. В лабораторных реакторах и автоклавах скорость вращения вала мешалки составляет 50 об/сек, в промышленных-обычно 25 об/сек. Перемешивающее устройство реактора,мешалка, расположенное в его верхней части, представляет собой встроенный осевой насос, состоящий из мешалки, направляющего аппарата 5 и диффузора б.
Перемешивающее устройство,мешалка, может быть помещено в циркуляционную трубу, оформленную в виде теплообменной камеры 7. Для увеличения поверхности теплообмена камеру иногда снабжают вертикальными ребрами 8, благодаря которым удельная поверхность теплообмена доводится до 25 м2/м3, т. е. достигает той же величины, что и в обычных реакторах со встроенными трубчатыми теплообменниками. Реагирующая жидкость проходит через мешалку со скоростью около 2 м/сек и циркулирует в реакторе со скоростью порядка 0,5-1 м/сек, что обеспечивает общий коэффициент теплопередачи до 460 вт/(м3-град).
Реактор с герметичным приводом мешалки может быть использован во многих процессах, протекающих со значительным тепловым эффектом и требующих малого времени контакта.
Эксцентрично размещенные мешалки.
Турбинные и пропеллерные мешалки в цилиндрической емкости иногда устанавливают так, что ось вала мешалки не совпадает с осью емкости.
При эксцентричном расположении мешалки с вертикальным валом обе оси остаются параллельными. Образование воронки в этом случае затрудняется из-за того, что скорость, с какой жидкость ударяется о стенки, в разных точках по периметру емкости будет различной, так как разными оказываются пути пробега жидкости от оси вращения мешалки до стенки емкости. Неравномерное распределение скорости поддерживает турбулентность, возникающую при работе пропеллерной или турбинной мешалки. Турбинные,пропеллерные и другие мешалки с радиальным потоком можно применять в этом случае, как и при наличии четырех отражательных перегородок, т.е. без опасения, что возникнет центральная воронка. Для пропеллерных мешалок с аксиальным потоком различие расстояния от оси мешалки до стенки емкости, о которую ударяется жидкость, сбрасываемая пропеллером, не оказывает такого влияния на условия работы пропеллерной мешалки, но при большом числе оборотов существует опасность возникновения центральной воронки. Ось воронки будет расположена симметрично
оси вала пропеллерной мешалки по отношению к оси емкости. КПД перемешивания при этом существенно не меняется, конечно пока глубина воронки не будет настолько велика, что она достигнет мешалки. В этом случае мешалка начнет засасывать воздух, будет испытывать удары о жидкость, и КПД снизится.
Для пропеллерной мешалки, как уже было сказано выше, очень важно расположение их в аппарате,емкости. В целях ограничения воронко образования,пропеллерные мешалки лучше устанавливать не эксцентрично, а на валу, наклоненном по отношению к оси емкости. В этом случае пропеллерная мешалка может применяться без от-ражательных перегородок при таком же числе оборотов, как и в случае центрального расположения, но с четырьмя перегородками. На рис., изображены линии тока, возникающие при работе двухрядной пропеллерной мешалки. Один из пропеллеров находится вблизи поверхности и может вызывать образование воронки. Связанное с этим снижение к. п. д. перемешивания незначительно, и потому этот прием иногда даже специально используют для введения воздуха в жидкость при ее аэрации.

МОЩНОСТЬ, потребляемая мешалками, установленными эксцентрично или с наклонным расположением вала, определяется как для мешалки такого же типа и величины, ось вала которой совпадает с осью емкости, снабженного четырьмя отражательными перегородками шириной 0,1 диаметра аппарата.
Интенсивность перемешивания, оцениваемая по определяющему числу оборотов, при наклонном расположении вала пропеллерной и турбинной мешалки уменьшается примерно на 10-12%.
1.Вертикальный сборник для бумажной массы.
2.Абсорбер
3.Кристаллизатор
4.Аппарат для приготовления бензина.
5.Аппарат для приготовления суспензии с пропеллерной мешалкой.
6.Аппарат для гидрогинизации.
Процесс перемешивания с помощью мешалки широко используется во многих отраслях промышленности в таких как химическая, лакокрасочная, энергетика, нефтяная, асфальтовая, пищевая и других для изготовления и приготавления суспензий,взвесей, растворов, реагентов и эмульсий, проведение реакций, гомогенизирование, суспендирование, растворение, смешение, взмучивание и т.п. Распространенный способ перемешивания жидкости на данный момент является, перемешивание с помощью механических устройств и механизмов перемешивания, называемые -мешалка.Самая простая мешалка состоит как правило из трех основных частей,это-двигатель,вал и импеллер с лопастями различного профиля ,формы и угла наклона.Основные типы мешалок-лопастная, трех лопастная, четырехлопастная, шестилопастная, пропеллерная, турбинная мешалка открытого типа,турбинная мешалка закрытого типа,рамная,якорная,ленточная,шнековая.По исполнению мешалки могут быть вертикальные ,боковая мешалка,донная мешалка,погружная мешалка.Тип привода мешалки может быть исполнен напрямую вал двигателя и вал мешалки соединен через муфту,двигатель соединен с мешалкой через редуктор или мотор редуктор, клиноременное соединение через шкив. Мешалка может приводиться в движение электро двигателем или пневмодвигателем.По скорости вращения мешалки разделяют на быстроходные и тихоходные.К быстроходной относятся мешалки пропеллерные,турбинные всех видов,лопастные,фрезерные.К тихоходным мешалкам относятся рамная, якорная, шнековая, спиральная, двойная разнонаправленная
ленточная,листовая с отверстиями,лопастная с различными по геометрии формой лопастей.
Так же мешалки различают по назначению процесса перемешивания (диспергирование, суспензирование, гомогенизирование,растворение,взмучивание…).
Механические мешалки по устройству и формы лопастей импеллера подразделяют на основные группы:1) пропеллерные -импеллер с винтовыми лопастями, 2) лопастные -импеллер с плоскими лопастями, 3) турбинные открытого типа и закрытые-импеллер в виде ротора центробежного насоса 4) специальные -рамные,якорные,шнековые,ленточные. Один из важных факторов это эффективность процесса перемешивания.
В различных процессах эффективность перемешивания определяется по-разному.При суспендировании, эффективность перемешивания хар-ся скоростью достижения равномерности и равномерное распределение твердых частиц в жидкости.Перемешивание для интенсификации теплообмена, эффективность определяется возрастанием коэфф., теплоотдачи в перемешиваемой среде. Интенсивность перемешивания в значительной мере зависит от наличия тех или иных внутренних неподвижных устройств. По функциональному назначению мешалки можно подразделить на три группы: I) для организации потока; 2) теплообменные: 3) технологические трубопроводы (для подачи жидких и газообразных компонентов) и трубопроводы для размещения конрольно-измерительных приборов.
В качестве внутренних теплообменных устройств в аппаратах объемом менее 5м3 змеевик обычно устанавливают соосно с валом перемешивающего устройства, а в аппаратах большого объема может быть использовано несколько змеевиков, расположенных по периферии. Концентрическое расположение двух и более змеевиков нежелательно ввиду ухудшения перемешивания и теплообмена в межтрубном пространстве.

Лопастная мешалка.Механическая лопастная мешалка это устройство, состоящие из механического привода(редуктор,мотор-редуктор) соединенного через муфту или напрямую с валом мешалки на катаром жестко закреплен импеллер(или несколько импеллеров) как минимум с двумя(двухлопастная мешалка), тремя(трехлопастная разного вида) или четырьмя лопастями(четырех лопастная мешалка).Определение лопастная мешалка включает в себя подгруппу: специальные мешалки и мешалки особого назначения.К этой подгруппе относятся- мешалка якорная,мешалка рамная и листовая мешалка. Одно из достоинств групп лопастных мешалок - простая конструкция и стоимость изготовления,если не требуется создать специальные условия процесса перемешивания.Лопастная мешалка способна перемешивать тот слой жидкости, который находится в близости от лопастей,это связанно с неспособностью создать осевой поток перемешиваемой жидкости в емкости,в следствии чего лопастная мешалка применяется в основном для низковязких жидкостей.

Пропеллерная мешалка.Пропеллерная мешалка применяется в процессе производства и перемешивания таких продуктов как кислота,щелочь,подготовака реактивов, соки, напитки и т.п. Рабочая часть пропеллерной мешалки является импеллер,на катаром приварены или закреплены с помощью болтов фасонные лопасти.Лопасти могут быть прямые под наклоном или изогнутыми по профилю похожий на профиль гребного винта.В основном достаточно и широко используются трехлопастные импеллера пропеллерной мешалки.В зависимости от высоты емкости или аппарата,на валу пропеллерной мешалки, который может распологаться как вертикально,так и горизонтально,либо наклонно,могут устанавливать ряд импеллеров.Более обтекаемая форма импеллера пропеллерной мешалки, при одинаковом числе Рейнольдса, потребляет меньше мощности, чем мешалка иного вида. Пропеллерная мешалка имеет более сложную конструкцию и значит более дороже в изготовлении.Эффективность пропеллерной мешалки значительно зависит от формы емкости или аппарата,а так же расположение в емкости или аппарате самой мешалки. Пропеллерная мешалка намного более эффективно применяется в емкости или аппарате цилиндрической формы с выпуклым дном.Установка пропеллерной мешалки в прямоугольном баке,квадратном или емкости и аппарате с плоским либо вогнутым дном, интенсивность перемешивания мешалкой падает из за образования застойных зон.
Турбинная мешалка.Турбинная мешалка применяется в производстве нефтепродуктов,суспензии,смол,образование взвеси, растворение,химические реакции, абсорбция газов,интенсификация теплообмена.Турбинная мешалка имеет импеллер в форме колеса водяной турбины с наклонными,плоскими либо криволинейной лопатками,закрепленный жестко на вертикальном валу.Турбинная мешалка в емкости или аппарате создает в основном радиальный поток жидкости продукта. При больших оборотах турбинной мешалки возможно образование тангенциального (кругового) течения наряду с радиальным потоком жидкости в емкости или аппарате аппарата в следствие чего возможно образование воронки. В таких случаях в емкости или аппарате обязательно устанавливаются отражательные перегородки. Турбинная мешалка интенсивно перемешивает весь объем емкости или аппарата.
Фрезерная мешалка представляет собой диск с лопастями в форме зубьев.Такая мешалка обеспечивает высокую разность скоростей мешалки и потока обтекающей жидкости. Фрезерные мешалки применяют для приготовления тонкодисперсных суспензий.
Быстроходные,лопастные,турбинные,пропеллерные мешалки, различаются способностью создавать осевое циркуляционное течение. В аппаратах без внутренних устройств эти мешалки обеспечивают насосный эффект, в двое превышающим насосный эффект обычных мешалок (тихоходных).

Для организации потока наиболее часто используют отражательные перегородки, основное назначение которых уменьшение окружной составляющей скорости при соответствующем увеличении осевой и радиальной составляющих. Для увеличения в аппарате насосного эффекта служат направляющие трубы (диффузоры). Их применяют как при ламинарном, так и при турбулентном режиме перемешивания, причем в первом случае в сочетании со шнековыми, а во втором с пропеллерными (винтовыми) мешалками.

Якорная мешалка и рамная мешалка.Емкости и аппараты для перемешивания,выполненные с рубашкой или змеевиком для обогрева продукта,в процессе нагрева возможно выпадение осадка или загрязнение,налипание продукта на нагревающей поверхности.Для предотвращение этого используют перемешивание с помощью рамной или якорной мешалки.Форма якорной или рамной мешалки стремятся сделать,так чтобы она максимально повторяла внутренний профиль емкости или аппарата,а так же диаметр мешалки.Вращаясь,рамная,якорная мешалка очищает дно и стенки емкости и аппарата от осадков и налипающих частей продукта.
Большинство задач перемешивания , реализовывается использованием ограниченного числа конструкций мешалок.Перемешивание при ламинарном режиме высоко и особо высоких сред используют мешалки скребковые,ленточные со скребками,шнековые.Для интенсификации теплообмена преймущественно используют скребковые мешалки где с помощью пружин крепятся скребки и обеспечивая тем самым плотное прилегание к стенкам емкости или аппарата.
Перемешивание жидкостей небольшой вязкости ( в аппаратах или емкостях с рубашкой обогрева обычно для подвода теплоты) используют тихоходные мешалки, якорные и рамные. Отношение диаметра аппарата или емкости к диаметру мешалки 1.05-1,25, используют для перемешивания суспензий, частицы которых характеризуются склонностью к налипанию на стенки.
Следует отметить, что целесообразность использования мешалок тех или иных конструкции часто определяется особенностями технологии их изготовления. Например, при гуммировании или эмалировании мешалок наличие острых углов и кромок препятствует образованию надежного покрытия. Для гуммирования удобны лопастные мешалки, а для эмалирования мешалки из сплющенных труб. За последние годы из новых конструкций мешалок в практику перемешивания прочно вошли только эмалированные из сплошных труб и фрезерные.
Процесс перемешивания используется для приготовления суспензий,эмульсии,смесей,гомогенизация растворов,интенсификация тепловых и массообменных процессов,био и химических реакции.Основные и важные характеристики любого процесса перемешивания это: эффективность,интенсивность перемешивания,расход энергии требуемой для перемешивания.Наиболее распространненый способ перемешивания в жидких средах это перемешивание механическое с помощью мешалки следующего вида : пропеллерная,рамная,лопастная,турбинная,открытая,закрытая,специальные мешалки.
В процессе перемешивания происходит тесное соприкосновение частиц и непрерывное обновление поверхности взаимодействия веществ. В следствие этого при перемешивание значительно ускоряются процессы массообмена, например такие,как растворение в жидкости твердых веществ,протекание большинства химических реакций и процесс теплообмена. Перемешивание способствует процессу ускорения абсорбции, выпаривания и основным процессам химических технологий.
Перемешивание - это процесс многократного перемещения частиц неоднородной текучей среды друг относительно друга во всем объеме емкости или аппарата, происходящий за счет импульсов,среде с мешалкой, струей жидкости или газа.Перемешивание с помощью мешалки - обязательное условие успешного проведения многих самых разнообразных технологических операций. На производстве перемешивание с помощью мешалки осуществляют в целях:
а) обеспечения равномерного распределения и дробления,измельчения до заданной дисперсности(диспергирование) газа в жидкости или жидкости в жидкости,а также равномерного распределения твердых частиц в объеме жидкости;
б) интенсификации нагревания или охлаждения обрабатываемых масс в емкости или аппарате, а также обеспечения равномерного распределения температуры в перемешиваемой емкости или аппарате;
в) интенсификации массообмена в перемешиваемой среде, а также равномерного распределения растворенного вещества в перемешиваемой массе.
Таким образом, перемешивание с помощью механической мешалки оказывает решающее влияние и на скорость различных процессов химических превращений, поскольку в промышленных условиях скорость этих процессов определяется не только химической кинетикой, а в значительной мере условиями передачи теплоты и массы.
В зависимости от целей и условий проведения процесса применяют емкости и аппараты с перемешивающими устройствами(мешалками) различных конструкций.
Помимо механического перемешивания, применяют также перемешивание сжатым воздухом. Иногда перемешивание жидкости происходит многократным перекачиванием насосами через емкость или аппарат, путем циркуляции в замкнутом контуре.Перемешивание воздухом и перемешивание насосом требует относительно большого расхода энергии, а перемешивание с использованием воздуха,может вызвать окисление или испарение продуктов. Основными характеристиками любого процесса перемешивания являются расход энергии и эффективность перемешивания
Емкости и аппараты с мешалкой
Наиболее распространены в настоящее время емкости и аппараты с вращающимися механическими мешалками разных типов пропеллерная,лопастная,турбинная.рамная,якорная,шнековая,ленточная. При перемешивании такими видами мешалок возникает сложное трехмерное течение жидкости. Первичным в этом течении является тангенциальное движение, которое в пространстве, ограниченном дном и стенками емкости,аппарата и свободной поверхностью жидкости, вызывает радиальные и аксиальные потоки.
Поскольку аналитического описания поля скоростей в емкости и аппарата с мешалками до настоящего времени получить не удалось, то их характеризуют технологической интенсивностью и эффективностью перемешивания.Интенсивностью I действия емкости или аппарата с мешалкой называют возможность достижения некоторого заданного, строго определенного технологического результату (качества перемешивания) за определенное время t In=const=f(t).
При одинаковой частоте вращения n действие мешалки будет тем более интенсивным, чем меньше время перемешивания.
Если требуемое качество перемешивания может быть обеспе-чено лишь при частоте вращения мешалки, не меньше некоторой определяющей величины, то интенсивность будет выражаться:
It=const=F(n)
Ясно, что при одинаковом времени достижения заданного тех-нологического результата, действие мешалки будет тем более ин-тенсивным, чем с меньшей частотой она вращается.
Эффективностью Е емкости и аппарата с перемешивающими устройствами(мешалками) будем называть возможность достижения заданного технологического результата (качества перемешивания) при затрате определенной работы Nt
E=f(Nt) где N-мощность потребляемой мешалкой
Очевидно, что действие мешалки тем более эффективно, чем меньше работы затрачивается на достижение требуемого технологического результата.
Мощность, потребляемая механическими мешалками, зависит от многих факторов. Методы и расчетные формулы для определения мощности потребляемой мешалкой, еще не могут считаться достаточно полными.
Рассматривая течение жидкости в аппаратах или емкости с мешалкой для описания процесса при установившемся режиме можно воспользоваться общим критериальным уравнением
Eu=f(ReFrГ1…)
где Eu -критерий Эйлера, являющийся мерой отношения сил давления к силам инерции; Re-критерий РеЙнольдса, являющийся мерой отношения сил инерции к силамвязкости;
Fr -критерий Фруда, являющийся мерой отношения сил инерции к силе тяжести;
Для емкости и аппарата с вращающимися механическими мешалками определяющим линейным размером целесообразно принять диаметр мешалки dM.Действительную скорость перемешиваемой жидкости установить трудно,эту величину заменяют пропорциональной ей величиной - произведением пйк, а вместо потери давления вводят значение потребляемой мощности. Тогда критерии гидродинамического подобия могут быть приведены к виду: критерии мощности являющийся безразмерным выражением мощности, затрачиваемой
на перемешивание мешалкой;, Kn=N/pn3xd5m
Таким образом, при условии геометрического подобия обобщенная зависимость для определения мощности на валу мешалки будет иметь вид:
N/(pn3d5m)=C(pxnxd2m)mx((n2xdm)/g)n
В тех случаях, когда на поверхности однородной жидкости не образуется воронка (например, при установке отражательных пе-регородок в емкости), влияние силы тяжести будет пренебрежимо малым, и уравнение можно упростить:
KN=CRem


Вертикальные и горизонтальные емкости и аппараты,расчет и надежность механических перемешивающих устройств емкостей и аппаратов с мешалками

Существует большое число емкостей и аппаратов, в которых можно выделить два важных комплекса деталей: корпус, являющийся вертикальной или горизонтальной емкостью, снабженной штуцерами, опорными лапами, поверхностями теплообмена, и механическое перемешивающее устройство (мешалка). В механическое перемешивающее устройство(мешалка) входят одна или несколько мешалок, вал с опорными устройствами, уплотнением и приводом.В зависимости от положения в пространстве оси емкости или аппарата, различают вертикальные и горизонтальные аппараты с мешалками. Однако использование горизонтальных аппаратов с мешалками связано с повышенными затратами, что и обусловливает их более редкое применение.Наиболее распространены в промышленности емкости и аппараты с одним механическим перемешивающим устройством (мешалка), расположенным по оси корпуса. Находят широкое применение вертикальные емкости и аппараты с переносными, вертикальными или наклонными мешалками(механическое перемешивающее устройство) или со свободной установкой мешалки (механическое перемешивающее устройство) на дополнительные подшипники. Имеются также емкости и аппараты с шарнирно закрепленным валом мешалки.
Мешалки разделяют на тихоходные (рамная, якорная, частично лопастная), частота вращения вала которых - до 1 об/с, и быстроходная лопастная мешалка, турбинная, пропеллерная,винтовая и специальные мешалки, частота вращения которых 1-50 об/с.
Валы емкостей и аппаратов с мешалками (механическое перемешивающее устройство)бывают сплошные и полые. Валы изготовляют полыми, если они выполняют дополнительную функцию подводящей магистрали. Валы могут быть постоянного сечения и, реже, переменного.
Наименее долговечным узлом мешалки(механическое перемешивающее устройство) являются подшипники вала (в основном подшипники качения), надежность работы которых в большой степени зависит от условий смазки и защиты от воздействия коррозионных и абразивных сред.
Для обеспечения указанных условий подшипники устанавливают в специальные опорные стойки, отделяемые от реакционного объема емкости или аппарата уплотнением вала. Вследствие этого консольные валы имеют большой вылет - до 50-100 диаметров вала, что обусловливает незначительную жесткость таких валов. В резуль-тате часто возникают высокие напряжения в материале вала и большие деформации вала из-за инерционных и гидродинамических нагрузок, что приводит к выходу из строя уплотнения и подшипников.Важнейшим узлом механического перемешивающего устройства (мешалки) емкостей и аппаратов, работающих под избыточным давлением, являются уплотнения. Распространенные простые по конструкции и в обслуживании, но недолговечные сальниковые уплотнения вытесняются торцовыми уплотнениями. Однако и эти уплотнения могут быть достаточно перспективными при условии незначительного биения динамически или статически изогнутого вала.Привод вращающейся мешалки в основном электрический, обычно состоящий из электродвигателя, редуктора и соединительных муфт. Часто применяют мотор-редукторы.При шарнирном закреплении валов, особенно в емкостях и аппаратах под налив (в которых нет потребности в торцовых уплотнениях), вал мешалки соединяют с валом редуктора с помощью универсальной шарнирной муфты. Следует отметить, что надежность привода непосредственно зависит от податливости соединения вала мешалки с валом привода.Перевешивающие устройства должны обладать высокой прочностью, жесткостью, виброустойчивостью, герметичностью, износостойкостью и коррозионной стойкостью. Недостаточная жесткость вала емкостей и аппаратов часто приводит к выходу из строя уплотнений или к механическому изнашиванию элементов привода из-за малыхзазоров между вращающимися и неподвижными деталями. Принестационарном вращении валов с механическим перемешивающим устройством, возникают динамические прогибы, которые должны быть строго учтены с помощью инженерных расчетов.При проектировании валов различного оборудования, в том числе и устройств для механического перемешивания(мешалки), важным является достаточно правильный выбор расчетных схем для различных вариантов закрепления вала в подшипниках. Обычно используют в качестве шарнирно неподвижной опоры радиальный шарикоподшипник, воспринимающий радиальную и осевую нагрузку. Такой же подшипник, воспринимающий только радиальную нагрузку и имеющий возможность несколько смещаться в осевом направлении, применяют в качестве шарнирно подвижной опоры. Середина подшипника совпадает с центром опорного шарнира. Место расположения жесткой заделки, вала тихоходного планетарного редуктора совпадает с плоскостью крепления редуктора к опорной стойке механического перемешивающего устройства.
Шарнирно-подвижной опорой можно считать концевой подшипник вала, если его длина меньше или равна диаметру вала. Если два участка вала соединены продольно-свертной муфтой, вал считается неразрезным.
Шарнирно-неподвижной опорой считается соединение консольного вала мешалки с валом привода с помощью универсальной шарнирной муфты.
В расчетах механических перемешивающих устройств массы мешалок, дисков, пакета железа ротора электродвигателя можно считать сосредоточенными в их центрах масс, вследствие незначительного гироскопического момента.
В некоторых случаях для увеличения жесткости и несущей способности вала в одной опоре устанавливают два подшипника качения. Соответствующий анализ показал, что для консольных валов с такими опорами незначительное увеличение жесткости связано с резким увеличением (в 3-5 раз) реакций в сдвоенных подшипниках по сравнению с одиночными. Больший эффект по повышению жесткости системы эта конструкция опор дает для однопролетного вала. Однако нужно иметь в виду, если расстояние между сдвоенными подшипниками будет больше двух диаметров вала, то такие опоры можно считать заделками.
Таким образом, переход к применению в опоре двух подшипников может превращать статически определимый, самоустанавливающийся вал в статически неопределимую систему, характеризующуюся меньшей надежностью. Такой результат получается и при применении многопролетных валов.
Результаты наблюдений свидетельствуют о том, что область надежной эксплуатации валов перемешивающих устройств,мешалок лежит главным образом ниже первой критической скорости и реже в промежутке между первой и второй критическими скоростями.
На основании этого можно заключить, что определение критических скоростей для типовых схем представляет наибольший интерес.
Анализ различных конструктивных схем валов приводит к выводам, что в группе консольных валов, а также показанных на рис., наибольший коэффициент а2 и, следовательно, максимальная критическая скорость будут у однопролетного консольного вала с жесткой верхней опорой, а минимальная у однопролетного вала на шарнирных опорах.
Между этими двумя схемами валов находится схема однопролетного консольного вала с шарнирными опорами.
Механическим перемешивающим устройством с однопролетным шарнирно закрепленным валом с консолью следует отдавать предпочтение при конструировании наиболее надежных аппаратов. В данной статически определимой системе менее сказываются дефекты производства и влияние распределения рабочих нагрузок по несущим элементам. Условия сборки облегчены, так как оба подшипника вала установлены в одной опорной стойке, в результате легко обеспечить соосность расточек под подшипники. Кроме того, подшипники редуктора освобождены от воздействия нагрузок, связанных с монтажными перекосами вала мешалки.
Следует отметить дефектность конструкции мешалки, когда вал соединен с тихоходным валом редуктора с помощью продольно-свертной муфты.
В данном случае возникают большие инерционные и гидродинамические нагрузки, передаваемые от главного вала на подшипники и зубчатые передачи редуктора. В этом случае наблюдаются частые поломки редукторов.
Рассматривая однопролетные валы с концевыми подшипниками, следует отдавать предпочтение валам на двух шарнирных опорах. Для таких систем в основном определяющей характеристикой является прочность вала при заданном крутящем моменте, на виброустойчивость.
В связи с этим, при расчете валов перемешивающих устройств необходимо В начале приближенно определить диаметр виброустойчивого вала. Распределенные и сосредоточенные массы при этом приводятся к одной точке невесомого вала.
От действительной схемы весомого однопролетного вала с консолью, следует перейти к расчетной схеме .
При проектировании механических перемешивающих устройств (мешалки)важным является расчет на жесткость и прочность. Жесткость и прочность валов определяются значением динамических нагрузок, к которым относят, во-первых, центробежные силы инерции, действующие на сосредоточенные и распределенные массы деталей и вала, вращающихся с некоторым смещением относительно оси подшипников и, во-вторых, нагрузки, обусловленные сопротивлением перемешивающих сред. В аппаратах, в которых перемешиваются жидкие среды, необходимо учитывать гидродинамические поперечные нагрузки тогда, если имеются местные сопротивления, например трубы передавливания отражательной перегородки, гильзы термометра и змеевики, расположенные вне зоны вращения мешалки и т. п.

Рис.Аппарат с лопастной мешалкой:
1-мотор-редуктор;2-зубчатая муфта;3-продольно-свертная муфта;4-уплотнение вала;5-отражательнаяперегородка;6-лопастная мешалка;7-труба передавливания;8-корпус аппарата
Яндекс цитирования Каталог предприятий и поставщиков на ROSSIBNEFT.ru OBOOBO.RU - оборудование, продажа оборудования, покупка оборудования ЦЕМЕНТ.РУ - цемент, бетон, сухие смеси
Справочник сельскохозяйственных компаний России Oborot.ru - информационные и интернет-технологии для вашего бизнеса Prime RSS - Крупнейший каталог блогов, новостных лент и RSS
 
Главная | КОНТАКТЫ | МЕШАЛКИ | ЕМКОСТИ С МЕШАЛКОЙ | ЛЕНТОЧНЫЕ СМЕСИТЕЛИ | БУНКЕР - ПИТАТЕЛЬ | РОТОРНЫЕ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛИ | ОПРОСНЫЕ ЛИСТЫ | ОБОРУДОВАНИЕ В НАЛИЧИИ | ВОВПРОС - ОТВЕТ | СЕРТИФИКАТЫ | УСЛУГИ | ПРАЙС ЛИСТ | НОВОСТИ КОМПАНИИ | ВАКАНСИИ | ЗАКАЗЧИКИ | ВИДЕО | СТАТЬИ | Главная Карта Сайта
Copyright 2016. All rights reserved.
Назад к содержимому | Назад к главному меню