Механическое перемешивание и механические перемешивающие устройства

Дата добавления: 2014-07-19 | Просмотров: 1710

Наибольшее распространение в химической промышленности получило перемешивание с введением в перемешиваемую среду механической энергии из внешнего источника. Механическое перемешивание осуществляется с помощью мешалок, которым сообщается вращательное движение либо непосредственно от электродвигателя, либо через редуктор или клиноременную передачу. Известны также мешалки с возвратно-поступательным движением, имеющие привод от механического или электромагнитного вибратора.

Как уже отмечалось, при медленном движении в вязкой среде тела любой формы в тонком слое жидкости, примыкающем к его поверхности, образуется ламинарный пограничный слой, форма и толщина которого зависят от формы и размеров тела, скорости и физических свойств жидкости.

При увеличении скорости движения происходит отрыв пограничного слоя от поверхности тела в точках, где скорость жидкости является наибольшей, например у кромок вертикальной пластины, и образование турбулентного кормового следа за движущимся телом. Начало отрыва пограничного слоя характеризуется резким возрастанием сопротивления среды движению тела. Окружная скорость имеет наибольшее значение на периферии мешалки, т.к. эта величина пропорциональна диаметру мешалки. У периферии мешалки, как следует из уравнения Бернулли, образуется зона пониженного давления, куда устремляется жидкость, находящаяся в аппарате. Это течение, а также радиальные потоки, возникающие под действием центробежных сил при вращательном движении мешалки, приводят к интенсивному перемешиванию содержимого аппарата.

Обычно аппарат для перемешивания представляет собой вертикальный сосуд, ось вращения которого совпадает с осью аппарата.

Объем аппаратов может составлять от нескольких долей до нескольких тысяч кубических метров. Основными узлами таких аппаратов являются корпус, привод и вал с мешалкой.

Рис. 9.1. Схема аппарата для перемешивания жидких сред

Мешалка является рабочим элементом устройства и закрепляется на валу. Привод может быть осуществлен непосредственно от электродвигателя (для быстроходных мешалок) либо через редуктор или клиноременную передачу.

В аппаратах, в которых перемешиваются токсичные жидкости, особое внимание уделяется борьбе с утечкой жидкости и ее паров. Основная трудность заключается в обеспечении уплотнения вала, так как сальниковые и торцовые уплотнения не обеспечивают герметичность аппаратов даже при подаче в торцевые уплотнения герметизирующей и одновременно охлаждающей жидкости. Полная герметизация достигается путем установки магнитных муфт, без выхода наружу вращающихся частей. Вал мешалки непосредственно крепится на валу электродвигателя. Изоляция статора электродвигателя достигается применением герметичного экрана из немагнитных материалов, через который передается вращающий момент от электромагнитного поля статора.

Для охлаждения магнитных муфт в них подается охлаждающая жидкость.

По устройству лопастей различают мешалки лопастные, пропеллерные, турбинные и специальные. По типу создаваемого мешалкой потока жидкости в аппарате различают мешалки, обеспечивающие преимущественно тангенциальное, радиальное и осевое течения.

При тангенциальном течении жидкость в аппарате движется преимущественно по концентрическим окружностям, параллельным плоскости вращения мешалки, т. е. послойно. Перемешивание происходит за счет вихрей, возникающих на кромках мешалки. Качество перемешивания будет наихудшим, когда скорость вращения жидкости равна скорости вращения мешалки.

Радиальное течение возникает за счет центробежной силы и характеризуется направленным движением жидкости от мешалки к стенкам аппарата перпендикулярно оси вращения мешалки.

Осевое течение жидкости направлено параллельно оси вращения мешалки и обеспечивает перемешивание жидкос­ти по высоте аппарата.