Классификация и принцип действия машин для

Смешения жидких материалов

 

Классификация смесителей

Смешение — процесс, при котором два или более компонентов переме­шиваются в определенном соотношении для получения определенной однородности готовой массы.

Периодический процесс смешения обычно осуществляется в замкнутом сосуде; при этом все компоненты, подлежащие перемешиванию, загру­жаются в требуемой пропорции в сосуд и перемешиваются в течение определенного времени, после чего выгружаются из сосуда. Время, доста­точное для получения качественной смеси, называется временем смешения.

Непрерывный процесс смешения — это процесс, в котором перемеши­вание материала происходит непрерывно и рабочий объем перемешиваю­щего устройства все время загружен материалами.

В промышленности пластических масс процессы смешения широко применяются во многих этапах производства. Так, например, смешение необходимо для приготовления различных суспензий, эмульсий и одно­родных смесей, а также для интенсификации процессов тепло - и массообмена.

Смесители по принципу действия подразделяются:

1 - механические мешалки: подразделяются на лопастные, пропеллерные, турбинные и специальные

2 - пневматические.

В зависимости от частоты вращения мешалки условно делятся на тихоходные (лопастные, рамные, якорные, листовые) и быстроходные (турбинные и пропеллерные).

 

Выбор мешалок и их характеристики

 

Аппараты с перемешивающими устройствами применяют для самых различных целей. Основной задачей перемешивания является равномерное распределение вещества или температуры в перемешиваемом объеме.

Тип мешалки Область применения	Отношение размаха мешалки к диаметру аппарата	Окружная скорость конца мешалки, м/с	Вязкость перемешиваемой среды, мПа×с
Лопастные Перемешивание, растворение жидкостей, эмульгирование, медленное растворение твердых веществ, взмучивания легких осадков	0,55 – 0,7	1,5 - 5	1 - 3000
Листовые Перемешивание, растворение жидкостей малой вязкости, взвешивание твердого вещества	0,5	0,7 - 5	1 - 50
Якорные Перемешивание вязких и тяжелых жидкостей, предотвращение выпадения осадка на стенках и днище	0,85 – 0,98	0,5 – 4,5	1 - 10000
Турбинная закрытого типа Перемешивание, растворение жидкостей, суспензирование, перемешивание жидкостей различного удельного веса	0,25 – 0,33	2,5 - 12	1 - 40000
Турбинная открытого типа Перемешивание, растворение жидкостей, суспензирование, эмульгирование, выравнивание температур	0,25 – 0,33	25 - 9	1 - 40000
Пропеллерная Перемешевание, растворение, эмульгирование, взмучивание осадков, выравнивание температур	0,25 – 0,33	3,6 - 16	1 - 40000

 

Лопастные мешалки

Лопастные мешалки применяются для смешения жидко­стей, обладающих небольшой вязкостью, для растворения и суспензирования твердых веществ, имеющих малую плотность. Мешалка состоит из цилиндрического сосуда 1 с коническим днищем и плоской крышкой. В сосуде смонтирован вертикальный вал 2 с лопастями 3. Вал приводится от электродвигателя через шкив 4 ременной и зубчатую 5 передачи.

Мощность N, потребную для привода мешалки, можно с достаточной точностью подсчитать по формуле:

N= (1,24×c×z×l×h×sin b×v³×p)/g×n

где с - коэффициент, зависящий от формы лопастей и отношения длины лопасти к ее высоте к; с = 1,1; 1,15; 1,19;1,29; 1,4; 2,

z - число лопастей; п – КПД привода.

r - плотность суспензии в кг/л³; l - длина лопасти в ж;

h - высота лопасти в м, V - скорость у конца лопасти в м/с;

b - угол наклона лопасти к горизонтальной плоскости;

 

Пропеллерные мешалки

Применяются для интенсивного перемешивания жидкостей, имеющих небольшую вязкость, для взмучивания осадков, содержащих до 10% твердой фазы с размерами частиц до 0,15 мм, а также для приготовления суспензий и эмульсий.

Лопасти 1 пропеллерной мешалки изготовляют с переменным накло­ном плоскости от 0 до — рад. Лопасти закрепляют на ступице 2, которую насаживают на вал 5. Во многих случаях используют вертикальные валы, расположенные по оси аппарата. Обычно применяют мешалки с тремя лопастями, но встречаются мешалки с двумя и четырьмя лопа­стями. Число лопастей на валу зависит от высоты слоя жидкости в аппа­рате и условий перемешивания. Лопасти, вращаясь в жидкости, переме­щают ее по спирали. Чтобы улучшить циркуляцию жидкости и переме­шивание, пропеллер часто устанавливают внутри цилиндрического патрубка, открытого с торцовых сторон. Такие патрубки служат для создания направления движения жидкости и называются стаканами (диффузорами).

Количество жидкости перемещаемой пропеллером:

M=0,4×R² ×V×r×П

где R - радиус окружности, описываемой крайней точкой лопасти, в м,

р — плотность суспензии в кг/м³,

V – скорость у конца лопасти.

 

Турбинные мешалки

Турбинные мешалки применяются для интенсивного смешения жидкостей для тонкого диспергирования, быстрого растворения или выделения осадков в больших объемах.

Турбинка 1 помещена в направляющую чашу 2. Всасывающая часть тубинки пропущена через днище чаши вблизи от дна корпуса 3 аппарата. Жидкость всасывается из нижней зоны, отбрасывается турбинкой к стенкам чаши и направляется в верхнюю зону, где поток распределяется по всему сечению сосуда и затем вдоль стенок корпуса опускается к всасывающему отверстию турбинки. Такая циркуляция создает хорошее перемешивание содержимого при значительной вязкости среды. Турбинка насажена на вертикальный вал 4,который приводится от электродвигателя 5 через клиноременную передачу 6.

Турбинная мешалка

Мощность N на валу турбинной мешалки определяется по формуле:

N= (9,6×r×V_t ×H)/n

где r - плотность суспензии в кг/м³;

n - общий к. п. д. = 0,7-0,8;

Vt - количество жидкости, прогоняемой турбинкой в единицу времени, м³/с;

Н - напор, развиваемый турбинкой, м.