Выбор типа мешалки

Эффективность перемешивания жидких сред оценивается степенью однородности β получаемой смеси

 

β = 1 – (а / b),

где: а – среднее для нескольких зон объема отклонение от средней концентрации, %;

b – средняя концентрация основного компонента в различных зонах аппарата, %.

 

b = Vт · ρт · 100 / (Vж · ρ_ж + Vт · ρ_т),

где: Vт и Vж – объемы твердых частиц и жидкости, м3;

ρ_т и ρ_ж – плотности твердых частиц и жидкости, кг/м3.

 

Наиболее распространенными конструкциями мешалок являются лопастные, пропеллерные, турбинные закрытого типа и якорные. Лопастные и якорные мешалки относятся к тихоходным и совершают от 20 до 120 об/мин (лопастные) и 50 – 60 об/мин (якорные). Лопастные мешалки используются для перемешивания жидкостей с небольшой вязкостью, но они непригодны для перемешивания легко расслаивающихся веществ. Якорные применяются для густых и вязких масс.

К быстроходным (скорость вращения 2 – 30 об/с) относятся пропеллерные и турбинные мешалки. Пропеллерные мешалки используют для скоростного перемешивания растворов с небольшой вязкостью, для проведения химических реакций в жидкой среде и для приготовления суспензий и эмульсий. Турбинные мешалки эффективны для перемешивания жидкостей различной вязкости и суспензий с высоким содержанием взвешенных частиц, для быстрого растворения, интенсификации теплообмена и проведения химических реакций.

Характеристика мешалок и перемешиваемых ими жидкостей приведена в таблице 1.

 

Таблица 1

 

Мешалки	Аппарат	Жидкость
Тип	d/D	b/d	h/d	S/d	Окружная скорость, м/с	H/Д	μ, Па●с	ρ, кг/м3
Лопастная Пропеллерная Турбинная закрытого типа Якорная	0,6-0,7 0,15-0,4 0,25-0,35   0,95-0,98	0,1 0,06   0,2   0,07	0,1-0,3 1,2-2,0     0,5-1,0   0,01-0,06	- 1-2 -   -	1,5-5,0 3,8-16,0     2,5-12,0   0,5-4,0	0,8-1,3 1,0-1,5     1,0-1,5   0,8-1,2	1,0-3,0 2,0-6,0     25,0	800-1900 800-1900     800-1900   800-1900

 

где: d – диаметр мешалки, м; b – ширина лопасти, м; h – расстояние от основания мешалки до днища аппарата, м; Н – высота слоя жидкости в аппарате, м; D – внутренний диаметр аппарата, м.

При получении суспензий достигается такое число оборотов мешалки, при котором значение осевой составляющей скорости потока равно или больше скорости осаждения наиболее крупных твердых частиц.

Частоту вращения мешалки n (в об/с), при которой достигается практически равномерное распределение твердой фазы во всем объеме суспензии, находят по формуле

 

n = C1 · (Dx / dy),

где: ∆ρ – разность плотностей частиц и среды, кг/м3; dч – эквивалентный диаметр твердых частиц, м; D и d – внутренний диаметр аппарата и диаметр мешалки, м; ρс – плотность среды или смеси, кг/м3. Значения коэффициента с1 и показателей степеней х1 и у1 приведены в таблице2.

Частоту вращения n (в об/с) мешалки при перемешивании эмульсий рассчитывают по формуле

 

n = с2 ∆ р0,315 σ0,185 Dх / (рс dу),

где: σ – поверхностное натяжение смеси, Дж/м2. Значения коэффициента с2 и показателей

степеней х2 и у2 приведены в таблице2.

 

Таблица 2

Мешалка	Значения коэффициентов и показателей степеней
C1	X1	y1	C2	x2	y2
Лопастная Пропеллерная Турбинная закрытая	46,4 20,6 14,7			3,02 6,05 4,72	1,3 0,67 0,67	2,17 1,54 1,54

 

Число оборотов мешалки при гомогенизации жидкостей определяется из зависимости

 

n τ = сτ = const,

где: n – число оборотов мешалки, об/с;

τ – время перемешивания.

Значения сτ для различных мешалок приведены в таблице3.

 

Таблица 3

Тип мешалки	D/d	Сτ
Турбинная закрытого типа
	81,5
Турбинная открытого типа
	99,5
Листовая		20,5
1,5
Лопастная		96,5
Пропеллерная с диффузором		66,2
Пропеллерная		96,5
Якорная	1,15