Турбинная мешалка
Применяются в производстве смол, нефтепродуктов. Импеллер турбинной мешалки представляет собой форму колеса водяной турбины с наклонными,плоскими или особой формы лопатками, закрепленными,на валу. В емкостях и аппаратах с турбинной мешалкой создаётся как правило радиальный поток жидкости. Если турбинная мешалка работает на больших оборотах то вероятно возникновение кругового (тангенциального) течения жидкости в емкости или аппарате в следствии чего образуется воронка. В таком случае в емкости или аппарате устанавливается отражательные перегородки,на небольшом расстоянии от стенок емкости или аппарата, чтобы исключить застойные зоны при перемешивании или диспергировании. Закрытые турбинные мешалки, образуют намного более выраженный радиальный поток,чем открытые турбинные мешалки. Закрытые турбинные мешалки представляют собой два диска которые сверху и снизу привариваются к лопастям и имеют отверстия в центре для циркуляции жидкости.Параллельно оси вала поступает жидкость и далее она выбрасывается в радиальном направлении, достигая удаленных точек емкости или аппарата. Турбинные закрытые и открытые мешалки обеспечивают интенсивное перемешивание всего объема жидкости находящегося в емкости или аппарате. Потребляемая мощность турбинных мешалок, работающих в емкостях и аппаратах при турбулентном режиме перемешивания и отражательными перегородками, не зависит от вязкости перемешиваемой среды. Мешалки данного типа могут быть использованы для продукта, вязкость которого изменяется во время перемешивания. Также широко применяют турбинные мешалки и для образования взвесей ( для закрытых мешалок размер частиц достигает до 25 мм), растворения,проведение химической реакции, абсорбция газов,интенсификация теплообмена.
Пропеллерная мешалка
Применяются в производстве кислот, реактивов,щелочей, напитков и соков. Основная рабочая часть пропеллерной мешалки это импеллер, может быть выполнен с несколькими лопастями,прямыми или изогнутым,повторяющий профиль гребного винта.Более распространены трехлопастные импеллеры. Вал мешалки,может быть расположен горизонтально,вертикально или наклонно. На валу мешалки устанавливается один или несколько импеллеров(в зависимости от высоты слоя жидкости). При одинаковом числе Рейнольдса в виду более обтекаемой формы, пропеллерные мешалки потребляют мощность меньшую, чем мешалки иных типов. Эффективность пропеллерных мешалок зависит от геометрической формы емкости или аппарата, а так же само расположение в емкости мешалки.Такие мешалки целесообразно использовать в емкостях и аппаратах цилиндрической формы и выпуклым днищем. В прямоугольных емкостях или аппаратах имеющими плоское или вогнутое днище, интенсивность перемешивания заметно падает так,как велико образование застойных зон. Для перемешивания больших объемов жидкостей,а так же получение направленного потока жидкости в емкостях, используют диффузор, либо направляющий аппарат . Диффузор для пропеллерной мешалки представляет из себя небольшой конический или цилиндрический стакан, внутри которого размещается пропеллерная мешалка.При отсутствие диффузора и использование большого числа оборотов вращения пропеллерной мешалки в емкости или аппарате целесообразно и эффективно устанавливать отражательные перегородки. Пропеллерная мешалка перемешивает жидкости вязкость у которых не более 2-10s мн-сек/м?, используется так же для растворения, быстрого перемешивания, образование взвеси,химические реакции в жидкой среде,гомогенизация относительно больших объемов жидкости, образования маловязких эмульсий.Соотношение основных размеров пропеллерной мешалки: d(диаметр мешалки) =0,2-0,5 D , s(шаг винта) = (1,0-3,0) D,h(расстояние от дна сосуда) = (0,5-1,0) d, Н(высота уровня жидкости в сосуде) = o (0,8-1,2) D. Число оборотов мешалок достигает до 40 об./ в секунду, угловая скорость до 15 м/сек.
Шнековая мешалка
Шнековые машины нашли применение и используются в химической промышленности для дозирования ,транспортировки продуктов.Выполнение технологических операций таких как,смешивание высоко-вязких сред и химические реакции в них,плавление, уплотнение,растворение, сушка сыпучих материалов и т.п.
Технологии где используется экструдер-реактор,обычно совмещают раздельные процессы: смешивание, формование изделия и химические реакции.В связи с этим ,возникают новые задачи, связанные с отводом тепла, выделяющегося в процессе переработки, изменением структуры потока и т.д. Обеспечение выполнения оптимальных условий происходимых процессов, сопутствующих выше сказанным операциям, невозможно без знаний потоков гидродинамики и тепловых условий в шнековых машинах, которые являются основой для анализа процессов смешивания, температурной гомогенизации массы и диспергирования.
Несмотря на успехи достигнутые в области переработки высоковязких жидкостей,по сей день продолжается поиск новых идей и приемов.Большое внимание уделяется использованию жидких и газообразных смазок. Ограниченность применения связано, с мало-изученностью данной проблемы,а проводимые исследования в этой области представляют в основном патентный характер.
Исследования и изучение ряда совокупностей явлений и закономерностей, сопровождающих процесс переработки высоковязких сред при использовании жидких и газообразных смазок,очень актуально и открывает возможности реализации невостребованных резервов роста производительности, снижение материалоемкости и энергоемкости, улучшение эксплуатационных характеристик изделий.
Теоретический и практический интерес, представляет разработка физических и математических моделей потока жидкостей с маловязким пристенным слоем в шнековых машинах.
Разработанные математические модели течения высоковязких жидкостей в шнековых машинах, алгоритмы и программы, позволяющие определить кинематические, динамические и энергетические характеристики течений высоковязких жидкостей, дают возможность проводить сравнительный анализ энергетических и качественных характеристик существующих и новых устройств создающих различные варианты структуры потоков при проектировании и эксплуатации шнековых машин.
Лопастные мешалки
Лопастная мешалка-это механизм , состоящий из двух и более числа лопастей, прямоугольной формы,импеллер с лопастями крепится на вращающемся валу, вертикальном или наклонном. К лопастным мешалкам специального назначения так же относятся мешалки якорные, рамные и листовые.Среди основных достоинств мешалок лопастного типа это ,относительно небольшая стоимость изготовления и несложность конструкции,удобство и простота в обслуживании.Недостаток лопастных мешалок это слабый осевой поток который не обеспечивает полное перемешивание всего объема жидкости в емкости или аппарате.Из-за незначительного создания осевого потока, лопастная мешалка перемешивает в основном те слои жидкости, которые расположенны в близости от лопастей мешалки. В объеме перемешиваемой жидкости развитие турбулентности происходит медленно и циркуляция жидкости невелика исходя из этого лопастные мешалки рекомендуется использовать для перемешивания низковязких жидкостей.
Для увеличения турбулентности при перемешивании лопастной мешалкой в емкостях и аппаратах с большим отношением высоты емкости к диаметру, применяется многорядная двухлопастная мешалка с закрепленными на валу несколькими рядами мешалок,которые повернуты друг относительно друга на 90 градусов. Расстояние между рядами устанавливают в следующем соотношении от 0,3-0,8D гдеD диаметр мешалки, в зависимости от вязкости среды.
В емкостях обогреваемых с помощью рубашек обогрева или змеевиков,при перемешивании низковязких жидкостей,возможно выпадение осадков или налипание на обогреваемы стенки емкости или аппарата продукта перемешивания. Для этого используются якорная или рамная мешалка,форма которых близка к внутренней форме и диаметру емкости или аппарата.При вращении рамной или якорной мешалки они очищают дно и стенки аппарата или емкости от осевших продуктов перемешивания.
Листовая мешалка обеспечивает тангенциальное течение перемешиваемой жидкости и имеет лопасти большей ширины, чем у лопастной мешалки.Кроме тангенциального потока, который является основным,кромки мешалки создают так же вихревые потоки,которые возникают при обтекании жидкостью пластины. Листовая мешалка применяется для перемешивания маловязких жидкостей вязкость которых менее 50 мн-сек/м?, проведении химических реакций ,растворение, интенсификация процессов теплообмена.Для растворения используется листовая мешалка в лопастях которых проделаны отверстия.Вращаясь, на выходе из отверстий лопастей образуются струи,которые способствуют растворению твердых веществ. Соотношения диаметров мешалки и емкости для лопастных мешалок: d = (0,66-0,9) D (d- диаметр мешалки; D — внутренний диаметр аппарата), b= (0,1-0,2) D(b-ширина лопасти мешалки),Н = (0,8-1,3) D,(Н- высота уровня жидкости в сосуде), расстояние от импеллера мешалки до дна сосуда 0,3D.Размеры лопастных мешалок могут изменяться в зависимости от вязкости перемешиваемой среды.Размеры листовых мешалок: d = (0,3-0,5) D, b = (0,5-1,0) D, h = (0,2-0,5) D