Перемешивание в жидких средах Технические способы получения жидких и газовых неоднородных систем. Виды перемешивания. Эффективность и интенсивность перемешивания, методы их оценки. P асчет мощности на механическое перемешивание

Перемешивание Перемешивание состоит в многократном относительном перемещении макрочастиц объема среды под действием импульса ( количества движения ), передаваемого ей побудителем - струей жидкости или газа, насосом, мешалкой и т. д. процесс перемешивания используют для получения однородной или неоднородной жидкостной системы.

Цели перемешивания перемешивание жидкости с жидкостью, жидкости с твёрдым веществом, жидкости с газом ; перемешивание с целью сохранения гетерогенной системы и предотвращения расслоения, выпадения осадка или всплывание лёгких фракций ; перемешивание с целью интенсификации тепло – и массообменных процессов.

Оценочные характеристики перемешивания интенсивность перемешивания, степень перемешивания, ключевой компонент.

Оценочные характеристики перемешивания Ключевой компонент - вещество, которое вносят в жидкость для перемешивания. Степень перемешивания - взаимное распределение компонентов после перемешивания : где x - относительная концентрация ключевого компонента во взятых пробах ; n число проб.

Относительная концентрация где Ф i - массовая доля ключевого компонента в пробе, Ф 0 - массовая доля ключевого компонента в системе,

Интенсивность перемешивания Продолжительность достижения технологического результата. где К - интенсивность перемешивания, с -1 τ - продолжительность перемешивания, с

Технологический эффект Отношение скорости процесса при перемешивании и без ; Равномерность расположения фаз в суспензии или эмульсии

Виды перемешивания перемешивание механическое ; перемешивание пневматическое ; перемешивание циркуляционное ; перемешивание в потоке путём создания искусственной турбулизации.

Механическое перемешивание Основано на применении различного рода мешалок, располагаемых в каких - либо емкостях и совершающих вращательное движение, которое и осуществляет перемешивание компонентов, содержащихся в емкости за счет циркуляции жидкости

Виды мешалок однолопастные ; многолопастные ; пропеллерные ; якорные ; турбинные ; рамные ; шнековые. Лопастные и рамные используются для перемешивания маловязких жидкостей, пропеллерные – жидкостей умеренной вязкости, турбинные – невязких и вязких систем, якорные и шнековые – высоковязких и пластичных систем.

Виды мешалок

Модифицированные критерии Значение критерия Рейнольдса позволяет определить режим перемешивания : Re м 100 – турбулентный режим.

Критерий Рейнольдса Критерий Рейнольдса в случае процессов перемешивания имеет следующий вид : где n - частота вращения мешалки, с -1; d - диаметр мешалки, м ; γ - коэффициент кинематической вязкости перемешиваемой жидкости,

Критерий Эйлера ( модифицированный ) где ΔΡ - разность давлений между передней ( со стороны набегания потока ) и задней плоскостями мешалки, Па ; K N - фактор мощности ; Ρ - плотность перемешиваемой системы,

Пневматическое перемешивание Через жидкую систему барботируют газ ( воздух или пар ). Не рекомендуется использовать при перемешивании вязких жидкостей, при перемешивании систем, содержащих жир и вещества, способные к окислению

Пневматическое перемешивание 1 – барботер ; 2 – корпус ; 3 - паропровод

Циркуляционное перемешивание Жидкостную систему многократно пропускают через насос по замкнутому циклу « насос - емкость ». Используют для получения устойчивых эмульсий или суспензий Насосы центробежные или струйные ;

Перемешивание в потоке путем создания искусственной турбулизации За счет многократного изменения направления движения потока, приводящее к возникновению интенсивной турбулизации, или за счет движения жидкости то в радиально расширяющемся, то в радиально сходящемся потоке. Жидкости не вязкие, взаимнорастворимые