Пневматическое перемешивание

Пневматическое перемешивание (барботирование) применяется в тех случаях, когда воздух (или какой-либо другой газ) является одним из веществ, вступающих в реакцию, или нужен для интенсификации хими­ческого или биологического процесса (например, для аэрации при изго­товлении пенициллина). Этот способ перемешивания очень эффективен, но, очевидно, применим лишь в тех случаях, когда с жидкостями или веществами, в них растворенными или взвешенными, не происходит не­желательных побочных явлений (окисление, осмоление, улетучивание ценных веществ и др.). Воздушная мешалка представляет собой перфо­рированную кольцевую трубку или решетку, установленную в горизон­тальном положении. Трубку или решетку обычно помещают у дна и покрывают ею или всю поверхность дна, или только часть его соответ­ственно цели перемешивания. Для глубоких сосудов барботер пред­ставляет вертикальную трубку с подачей воздуха через отверстия в ее стенках или через коническую перфорированную насадку на нижнем конусе трубки. Воздух (или газ) для барботирования подается под давлением, достаточным для создания необходимого скоростного напо­ра и преодоления гидростатического сопротивления столба перемеши­ваемой жидкости.

МЕХАНИЧЕСКОЕ ПЕРЕМЕШИВАНИЕ

Основной деталью любой мешалки является одна или несколько раз­личающихся по форме лопастей, закрепленных на вращающемся валу. Вал приводится в движение при помощи обычной зубчатой передачи, чаще всего непосредственно от электродвигателя. В зависимости от формы и устройства лопастей различают мешалки: лопастные, пропел­лерные, турбинные. По числу оборотов мешалки делятся на тихоходные и быстроходные. У тихоходных мешалок скорость вращения не превы­шает 1 об/с.

В зависимости от того, какой поток образуют мешалки в сосуде, раз­личают мешалки, создающие радиальное, аксиальное (осевое), танген­циальное и смешанное течение. На практике в большинстве случаев име­ет место смешанное течение жидкости, которое является сложением 2—3 основных видов движения. Мешалки могут быть стационарными и переносными. В первом случае они смонтированы в емкости, составляя с ней неразрывное целое.

Лопастные мешалки,

Лопастные мешалки являются наиболее старым типом перемешиваю­щих механизмов. По своему устройству они наиболее простые, вслед­ствие чего широко распространены.

Мешалки с вертикальными лопатками. Конструкция такой мешалки показана на рис. 38. Лопатки у мешалки прямоугольного сечения и рас­положены перпендикулярно к оси вала. Оказывая своей плоской частью давление на жидкость, лопатки заставляют ее вращаться в на­правлении вращения мешалки (тангенциальный поток). При этом за лопаткой возникает разрежение, вызывающее подсасывание жидкости из окружающей среды. В результате подсасывания и обтекания частей жидкости через кромки лопаток создаются необходимые турбулентные

,.

вихри по контуру лопаток. Однако перемешива­ние в вертикальном направлении ничтожно; его можно улучшить, если мешалки будут иметь 2— 3 пары лопаток. В этом случае перемешивание жидкостей происходит в 2—3 горизонтальных плоскостях. Этого же можно достигнуть, если тангенциальное течение в сосуде изменить на радиальное, при котором жидкость будет течь от мешалки перпендикулярно к оси ее вращения. Это преобразование осуществляется путем уве­личения числа оборотов мешалки.

С целью уменьшения образования вокруг вала воронки и предупреждения выброса жид­кости через край аппарата скорость вращения ограничивается 80 об/с.

Рис. 38. Мешалка с вер­тикальными лопатками.

Мешалки с наклонными лопатками. Такие ме­шалки позволяют перемешивание в горизонталь­ных плоскостях совместить с перемешиванием в вертикальном направлении. Направление верти­кальных токов жидкости зависит от того, под

каким углом установлены лопатки. Если они поставлены под острым уг­лом (<90°), т. е. верхний край лопатки будет идти вперед, то жидкость отбрасывается вниз. В том случае, если лопатки будут поставлены под тупым углом (>90°), т. е. вперед идет нижний край, жидкость отбрасы­вается вверх. Наконец, путем установки лопаток под разными углами можно создать перекрестные токи и тем самым обеспечить хорошее пе­ремешивание жидкости во всех направлениях.

Рамные мешалки (рис. 39). Имеют то же назначение: обеспечить перемешивание жидкости во всех ее слоях.

Якорные мешалки. Устанавливаются в тех случаях, когда дно котла является сферическим. Такие мешалки (рис. 40) придаются выпари­тельным чашам. Скорость вращения до 80 об/мин.

Планетарные мешалки. Производят перемешивание как в горизон­тальном, так и в вертикальном направлениях (рис. 41) Состоят из центральной мешалки и боковых мешалок, связанных с главной мешал­кой системой зубчатых передач. Боковые мешалки имеют двойное вра­щение: общее с центральной мешалкой и частное вокруг своей оси. Ло­патки боковых мешалок находятся в других плоскостях, чем у главной мешалки. Планетарная мешалка вращается медленно, тем не менее она весьма эффективна благодаря большому объему жидкости, захва­тываемой мешалками. Планетарные мешалки пригодны для перемеши­вания мазей и суспензий, а также для изготовления эмульсий, которые легко образуются из их компонентов.

Пропеллерные мешалки; /

У пропеллерных мешалок лопатки имеют постепенно меняющийся на­клон по длине радиуса, причем этот наклон изменяется почти от 0° у вала до 90° на конце лопатки. В связи с этим различные участки -лопатки будут отражать частицы жидкости под разными углами. В ре­зультате возникают встречные токи, способствующие лучшему переме­шиванию. Перемешивание пропеллерными мешалками происходит под действием движения жидкости, возникающего в результате сложения двух потоков: 1) аксиального, обусловленного напором пропеллера (ос­новного) и 2) спирального вихревого потока всего содержимого, вы-\ званного разными скоростями слоев жидкости на различном расстоянии от мешалки.

6—163

L

Рис. 39. Рамная мешалка.

Рис. 40. Якорная мешалка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1!111!!1|ШНШ!111!1П1!!!ПШ	М1Ш1П11ШШ111111Ш1М	ш
|
i	i
i	I	1.........
	i