Перемешивание и способы перемешивания

Рис.11 – Барабанная мешалка 

На рис. 12 изображена дисковая мешалка, применяемая для перемешивания жидкостей с разным удельным весом. Мешалка состоит из; двух дисков 1, укрепленных на небольшом расстоянии друг от друга на вертикальном валу и вращающихся с большой скоростью в направляющих цилиндрах 2. Каждый из дисков снабжен отверстиями специальной формы. Для того чтобы устранить вращение жидкости, на крышке сосуда, в котором ведется перемешивание, укреплены три вертикальные перегородки 3.

 

Рис.12 – Дисковая мешалка.

Вибрационные мешалки имеют вал с закрепленными на нем одним или несколькими перфорированными дисками (рис.13). Диски совершают возвратно-поступательное движение, при котором достигается интенсивное перемешивание содержимого аппарата.

Энергия, потребляемая мешалками этого  типа невелика. Они используются для  перемешивания жидких смесей и суспензий  преимущественно в аппаратах, работающих под давлением. Время, необходимое  для растворения, гомогенизации, диспергирования  при использовании вибрационных мешалок значительно сокращается. Поверхность жидкости при перемешивании  этими мешалками остается спокойной, воронки не образуется. Вибрационные мешалки изготовляются диаметром до 300 мм и применяются в аппаратах ёмкостью не более 3 м3.

Рис.13 – Устройство дисков вибрационных мешалок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Барботажное перемешивание.

Барботажным называется метод перемешивания  жидкостей и суспензий путем пропускания через них объем потока диспергированного газа. Применение этого метода особенно целесообразно в тех случаях, когда газ или отдельные его компоненты (например, кислород воздуха) должны вступать в химическую реакцию с перемешиваемой жидкостью.

Этот способ перемешивания применяют  для маловязких жидкостей. В качестве перемешивающего агента используют воздух, водяной пар, азот и другие газы. При перемешивании этим способом в нижней части аппарата устанавливают  барботер—устройство, обеспечивающее распределение газа (пара) по площади  поперечного сечения аппарата (рис. 14). Обычно в качестве барботера используют перфорированные трубы. Выходное сечение отверстий для выхода газа должно быть меньше сечения коллектора в несколько десятков раз, чтобы обеспечить достаточное сопротивление на выходе газа в жидкость и его более равномерное распределение по отдельным отверстиям. Желательно упорядочить движение жидкости, создавая восходящий поток в центральной части аппарата и нисходящий (опускной) поток у стенок аппарата. Для этого в центре аппарата необходимо установить специальную подъемную трубу.

При использовании того или иного  газа в качестве барботирующего агента необходимо учитывать возможность  образования взрывоопасных смесей, а также взаимодействия перемешиваемого  продукта с барботирующим газом.

Достоинствами барботажного перемешивания  являются отсутствие движущихся частей, простота устройства и легкость поддержания  твердой фазы суспензии на получение  сжатого газа и его применимость только для маловязких жидкостей. Заметим, что интенсивность перемешивания  при прочих равных условиях возрастает, и удельный расход воздуха падает по мере увеличения высоты слоя жидкости.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Гидравлическое перемешивание.

При компаундировании нефтепродуктов, особенно светлых, этот метод обеспечивает достаточно хорошее перемешивание.

Достаточно эффективным и простым приспособлением для улучшения процесса циркуляционного перемешивания является установка на дне емкости крестовины (маточника) с мелкими отверстиями на отводящих трубках.

 Если поток движется по трубопроводу при турбулентном режиме, происходит перемешивание за счет образующихся при этом вихрей. Чем выше степень турбулентности, тем интенсивнее перемешивание. При применении их происходит весьма энергичное перемешивание лишь в направлении, перпендикулярном оси движения потока .В осевом направлении перемешивание не обеспечивается.

Поэтому для получения хорошо перемешанной смеси постоянного состава необходимо, чтобы в трубопровод, центробежный насос или в дросселирующее устройство, применяемые для перемешивания, компоненты подавались непрерывно и  в строго постоянном требуемом соотношении.

При гидравлическом способе перемешивания  используют диафрагмовые, инжекторные  и циркуляционные смесители.

Диафрагмовый смеситель (рис.15) часто применяется для непрерывного смешения при очистке светлых нефтепродуктов. Он представляет трубу, разделенную несколькими перегородками (диафрагмы) с отверстиями в них, через которые прокачиваются при помощи насоса две жидкости, подлежащие смешению. При прохождении жидкости через отверстия диафрагмы скорость ее значительно возрастает, и жидкость приобретает интенсивное турбулентное движение, способствующее хорошему перемешиванию.

Для получения наибольшего завихрения потока и лучшего перемешивания  применяют диафрагмы различной  конструкции. Диафрагмы имеют одно или несколько круглых, звездообразных или другой формы отверстий. Иногда диафрагмы делают в виде перегородок, попеременно перекрывающих сечение  корпуса но 0,65-0,75 его диаметра. Расстояние между диафрагмами обычно принимается равным 0,3 м.

При устройстве диафрагмового смесителя  необходимо, чтобы площадь отверстий  могла пропускать потребное количество смешиваемого продукта без образования чрезмерного противодавления.

Инжекторный смеситель, содержащий корпус с радиальным патрубком подвода жидкости и сопло, установленное по оси корпуса и подсоединенное к источнику пара, и камеру смешения с центральным каналом, состоящую из двух размещенных последовательно по потоку участков: конфузора и цилиндрического, при этом сопло и центральный канал включены в поток последовательно, а конфузор соединен с полостью корпуса кольцевым соплом, образованным внешней поверхностью выходного конца сопла и внутренней поверхностью входа конфузора, отличающийся тем, что камера смешения герметично соединена с выходным торцом корпуса, образуя прямой по потоку гидроканал.

Инжекторный смеситель используют для непрерывного перемешивания  при выщелачивании бензина раствором  гидроксида натрия. При прохождении  бензина через центральное сопло  создается пониженное давление в  смесительной камере, куда подсасывается  раствор NaOH. Смесь интенсивно перемешивается в диффузоре и далее нагнетается в резервуар.

Конструкция инжекторных смесителей проста. Быстро изнашиваются только сопло  и диффузор, поэтому их изготовляют  легко сменяемыми, а также из коррозионно-стойких и эрозионно-стойких металлов. Существуют также многосопельные инжекторные смесители, которые применяют при большой производительности смесительных станций. В камерах этих смесителей установлено несколько сопел параллельно друг другу.

Инжекторные смесители желательно по возможности располагать ниже уровня в емкости, чтобы реагент  поступал к инжектору с некоторым  подпором. Это дает возможность в  более широких пределах регулировать величину коэффициента инъекции, иначе  коэффициента подмешивания и, равного  отношению количества инжектируемого потока (реагента) к количеству рабочего реагента (дистиллята).