Применение аппаратов с механическим перемешиванием


Аппараты с механическим перемешиванием

Аппараты с механическим смешением чрезвычайно разнообразны.  Разнообразие применяемых аппаратов связано с эффективностью данных типов аппаратов и широтой их использования.

Аппарат с механическим перемешивающим устройством – схема – 1.

Схема цилиндрического аппарата непрерывного действия с мешалкой
Схема цилиндрического аппарата непрерывного действия с мешалкой

Цилиндрический аппарат 1 непрерывного действия с мешалкой 2, установленной внутри цилиндрической насадки 3, которая в свою очередь размещена на оси корпуса аппарата. Реагенты поступают в аппарат через патрубки 4, а готовый продукт выходит из аппарата через патрубок 5. Мешалка обеспечивает интенсивное смешивание реагентов внутри цилиндрической насадки и создает двухциркуляционное течение в меридиональной плоскости аппарата. То есть внутри насадки создается область локального смешивания (микросмешения), отмеченная римской цифрой I, а во всем объеме двухциркуляционное течение осуществляет макросмешение реагентов (отмечено цифрой II).

Аппарат с механическим перемешивающим устройством – схема – 2.
Флотомашина
Флотомашина – аппарат с областями локального смешенивания

Пример аппарата, в котором созданы несколько областей микросмешения. Изображены продольный разрез (рис. а) и поперечный разрез (рис. б) прямоугольного аппарата (флотомашины). В корпус 1 через устройство ввода 2 подается пульпа, вдоль корпуса установлены несколько блоков импеллеров-статоров 3, пульпа удаляется из аппарата через сливной карман 4, выше блоков импеллеров-статоров установлена успокоительная сетка 5, на поверхность пульпы установлены пеногоны 6, сгоняющие верхние слои пульпы в приемные карманы 7. Вдоль аппарата движется основной поток, который в поперечной плоскости также создает двухциркуляционное течение, которое охватывает весь объем аппарата и осуществляет макросмешение сред (отмечено цифрой I). В зазорах между импеллером и статором создаются области с высокими сдвиговыми напряжениями — области микросмешения (обозначены цифрой II), а выше сетки 5 создается область с небольшим сдвиговым течением, спокойная область — область микросмешения для всплытия без разрушения агрегатов твердая частица — пузырек (обозначена цифрой III).

Аппарат с механическим перемешивающим устройством – схема – 3.
Аппарат с возвратно-поступательным движением дисков
Аппарат с возвратно-поступательным движением дисков

Приведена схема аппарата, в котором зоны микросмешения перемещаются в пространстве со временем. Поток попадает в корпус 1 через патрубок 2 и движется вниз. В корпусе установлен вал с дисковыми насадками 3, в которых имеются отверстия 4, равномерно распределенные по всей поверхности дисковых насадок. Насадки с помощью привода 7 совершают возвратно-поступательное движение. Жидкость проходит через отверстия в насадках, при этом вблизи насадок возникают зоны с повышенными сдвиговыми напряжениями —зоны микросмешения (обозначены цифрой I). Так как насадки совершают возвратно-поступательное движение, то и зоны микросмешения совершают также возвратно-поступательное движение. Жидкость в аппарате разделяется по плотности, более легкая фракция удаляется из аппарата через патрубок 5, а более тяжелая через патрубок 6. Движения фракций вверх и вниз осуществляют макросмешение сред в аппарате, обозначено цифрой II.

Аппарат с механическим перемешивающим устройством – схема – 4.
Аппарат с многовальной планетарной мешалкой
Аппарат с многовальной планетарной мешалкой

Аппарат с периодически возникающими и перемещающимися в объеме зонами микросмешения представлен на (рис. а). Аппарат как периодического, так и непрерывного действия. Реагенты подаются в корпус 1 через патрубки 2, 3, а готовый продукт отводится через патрубок 4. На оси аппарата установлен вал с мешалкой 5, вал соединен с приводом 6, который обеспечивает непрерывное периодическое изменение угловой скорости вращения мешалки. Когда замедляется угловая скорость вращения мешалки, скорости лопастей мешалки отстают от скорости вращения среды, в результате перед лопастями образуются вихреобразования—зоны с повышенной энергией турбулентных пульсаций (рис. б), которые отрываются от лопастей и уходят вглубь потока и далее исчезают, при ускорении данные зоны микросмешения появляются перед лопастями (рис. в). Таким образом, в рассмотренном аппарате периодически возникают зоны микросмешения (обозначенные цифрой I), которые взаимодействуют с основным усредненным потоком среды в аппарате, который и обеспечивает макросмешение в аппарате.

Типы аппаратов с механическим перемешиванием:

1. Смешение за счет движения стенок и элементов, прикрепленных к стенкам:
  • За счет вращения вокруг оси аппарата.
  • За счет возвратнопоступательного движения аппарата.
2. Смешение за счет элементов, движущихся относительно корпуса.
3. Смешение за счет одновременного движения движущихся элементов внутри корпуса, как прикрепленных к корпусу, так и не прикрепленных.

Классификация по характеру установки мешалок:

  1. Одновальные и одноуровневые (одноярусные) аппараты с мешалками
  2. Многоуровневые (многоярусные) аппараты с мешалками
  3. Многовальные аппараты с мешалками
  4. Многовальные и многоярусные аппараты с мешалками
  5. Аппараты с возвратно-поступательным движением рабочих органов

Окончательный выбор мешалки делают, исходя из технологического назначения аппарата и вязкости перемешиваемой среды.