Скачать презентацию
Идет загрузка презентации. Пожалуйста, подождите
1
ПЕРЕМЕШИВАНИЕ Сергей Чекрыжов
2
Цели перемешивания В химической промышленности перемешивание в жидких средах применяется: для приготовления растворов, эмульсий, суспензий, с целью сохранения гетерогенной системы и предотвращения расслоения или выпадения осадка; для интенсификации химических, тепловых и диффузионных процессов.
3
Перемешивание Суть перемешивание состоит в многократном относительном перемещении макрочастиц объема среды под действием импульса - количества движения, передаваемого ей например струей жидкости или газа, насосом, мешалкой и т.д.
4
Количественные характеристики процесса перемешивания интенсивность перемешивания, степень перемешивания, ключевой компонент.
5
Перемешивание Различают два основных способа перемешивания в жидких средах: механический (с помощью мешалок различных конструкций) и пневматический (сжатым воздухом или инертным газом). Кроме того, применяют перемешивание в трубопроводах (за счет турбулентного режима течения компонентов), циркуляционное (многократное прокачивание жидкости через систему аппарат- циркуляционный насос) и перемешивание в соплах.
6
Способы перемешивания
7
Механическое перемешивание Наибольшее распространение в практике получил механический способ. Большинство аппаратов с механическими мешалками представляют собой вертикальную цилиндрическую емкость, на корпус которой установлено перемешивающее устройство, включающее вертикально расположенный вал, на котором размещены одна или несколько (до 4-х) мешалок, уплотнение вала, привод и муфту, соединяющую вал привода с валом мешалки (рис. 3.2).
8
Способы перемешивания
9
Интенсивность перемешивания определяется затратами энергии на единицу расхода перемещаемой жидкости. Мерой интенсивности перемешивания может служить отношение затрат мощности к объему или массе перемешиваемой жидкости, а для механической мешалки - число оборотов при фиксированной продолжительности процесса.
10
Эффективность перемешивающего устройства является характеристикой качества проведения процесса. Способ ее оценки определяется целью перемешивания, например при суспензировании эффективность определяется степенью равномерности распределения твердой фазы в объеме аппарата, при интенсификации тепловых и диффузионных процессов - отношением коэффициентов тепло- и массоотдачи с перемешиванием и без него. В каждом конкретном случае эффективность должна соотноситься с расходом энергии и времени на проведение процесса.
11
Движение жидкости при перемешивании
12
Условия применения мешалок 1) установка на вал нескольких мешалок допускается при невозможности обеспечить требуемый режим перемешивания одной мешалкой и если отношение высоты заполнения аппарата к его диаметру >1.3; 2) при размещении на валу нескольких мешалок их конструкция и размеры должны быть одинаковыми, расстояние между соседними мешалками не должно быть меньше их диаметра d ; 3) высота установки нижней мешалки над днищем аппарата при должна быть в пределах, но не выше H / 2; при - в пределах, но не выше D/4.
13
Конструкции механических мешалок
14
Лопастные мешалки Лопастные мешалки (рис. 3.4) создают в аппаратах тангенциальные и радиальные потоки, применяются для перемешивания взаимнорастворимых маловязких жидкостей ( < 0.5 Па*с), суспензирования легких осадков, медленного растворения кристаллических веществ. Основные параметры: d = мм, h/d= 0.1, критерий гидродинамического подобия D/d = , частота вращения n = /мин, коэффициент гидравлического сопротивления = К их достоинствам можно отнести простоту и низкую стоимость, надежность в работе, к недостаткам - малую интенсивность перемешивания густых и вязких жидкостей, непригодность для перемешивания легко расслаивающихся веществ.
15
Конструкции механических мешалок
16
К этой же группе можно отнести рамные и якорные мешалки (рис 3.5), применяемые для перемешивания вязких и тяжелых жидкостей (0.25 <
17
Конструкции механических мешалок
18
Пропеллерные (трехлопастные) мешалки создают в аппарате преимущественно осевые потоки и применяются для интенсивного перемешивания маловязких жидкостей, взмучивания осадков (до 10% твердой фазы, размеры частиц до 0.15 мм), для приготовления суспензий и эмульсий. Основные параметры: d = мм, = 3-6, n= /мин, = Для улучшения циркуляции жидкости мешалку иногда устанавливают внутри диффузора. Достоинства пропеллерных мешалок: высокая интенсивность перемешивания при умеренном расходе энергии, невысокая стоимость. Недостатки: малая эффективность перемешивания вязких жидкостей ( >0.6 Па*с), ограниченный объем интенсивно перемешиваемой жидкости, непригодность для смешивания жидкостей с твердыми веществами большой плотности.
19
Конструкции механических мешалок
21
Турбинные мешалки (рис. 3.7) могут быть открытые и закрытые. Они создают в аппарате преимущественно радиальные потоки применяются для интенсивного перемешивания вязких жидкостей ( < 1 Па*с для открытых и < 5 Па*с для закрытых), тонкого диспергирования и быстрого растворения, получения суспензий, содержащих до 60% твердой фазы с размерами частиц до 1.5 мм для открытых и до 2.5 мм для закрытых мешалок. Закрытые мешалки иногда устанавливают внутри неподвижного направляющего аппарата с изогнутыми лопатками. Основные параметры:d = мм, = 3- 6,n = /мин, = 8.4. Турбинные мешалки отличает высокая интенсивность, эффективность перемешивания вязких жидкостей, пригодность для организации непрерывных процессов. Недостатки: сложность изготовления и высокая стоимость.
23
Специальные мешалки
24
Вибрационные мешалки, валы которых движутся возвратно-поступательно, применяются для осуществления перемешивания в аппаратах объемом до 3 м.куб. преимущественно при повышенном давлении. Замена традиционных мешалок на вибрационные обычно приводит к снижению затрат энергии на перемешивание и сокращению времени, необходимого для растворения, эмульгирования, суспензирования.
25
Специальные мешалки Дисковые мешалки применяются для перемешивания жидкостей в объеме до 4 м3 и допускают скорости вращения до /мин, диаметр диска. Иногда их края делают зубчатыми (фрезерная, пила). Барабанные (клетьевые) мешалки создают значительный осевой поток и применяются для проведения газожидкостных реакций, получения эмульсий, взмучивания осадков при отношении высоты столба жидкости в аппарате к диаметру мешалки не менее 10.. Валы всасывающих (импеллерных) мешалок помещают внутри неподвижной газоподводящей трубы, на конце которой установлен статор с лопастями. Их применяют для обеспечения хорошего контакта газа с жидкостью при интенсивном перемешивании. Для перемешивания неньютоновских жидкостей применяют ленточные и шнековые мешалки
28
Расчет механических перемешивающих устройств
29
Рекомендуемый метод расчета пригоден для турбулентного режима перемешивания, когда значения центробежного критерия Рейнольдса превосходят Здесь n - частота вращения мешалки в 1/с, - кинематическая вязкость перемешиваемой среды в м.кв/с. Целью расчета является проверка применимости аппарата выбранной конструкции для реализации указанного технологического процесса.
30
Условные обозначения - число мешалок на валу перемешивающего устройства - коэффициент мощности перемешивания;
31
Условные обозначения - параметр высоты заполнения аппарата ( l = 4 для аппарата с отражательными перегородками и l = 8 - без перегородок, p= 2 для полностью заполненного и p= 1 для аппарата со свободной поверхностью жидкости),
32
Условные обозначения относительная осредненная окружная скорость жидкости в аппарате; - число внутренних устройств в аппарате, - коэффициент сопротивления i-го внутреннего устройства; - площадь проекции i -го внутреннего устройства на плоскость, перпендикулярную направлению вращения мешалки; - радиус установки i -го внутреннего устройства; - относительная окружная скорость жидкости на расстоянии от оси вращения.
33
Условные обозначения относительная осредненная окружная скорость жидкости в аппарате; - число внутренних устройств в аппарате, - коэффициент сопротивления i-го внутреннего устройства; - площадь проекции i -го внутреннего устройства на плоскость, перпендикулярную направлению вращения мешалки; - радиус установки i -го внутреннего устройства; - относительная окружная скорость жидкости на расстоянии от оси вращения.
Еще похожие презентации в нашем архиве:
