Конструкции механических мешалок

Механическое перемешивающее устройство состоит из вала, к которому крепится мешалка, и привода. Мешалки делятся на две группы: тихоходные - лопастные, рамные, якорные. Они имеют относительно большие размеры и малую скорость вращения (обычноне более 80 об/мин); быстроходные - пропеллерные и турбинные.

Под тихоходными понимают мешалки, которые при перемешивании осуществляют ламинарное течение жидкости в аппарате. Быстроходные мешалки применяют тогда, когда требуется проводить процесс при переходном или турбулентном режимах движения жидких сред.

Лопастная мешалка (рис.2.75 а, б) имеет две горизонтальные лопасти, укрепленных на вращающемся валу. В случае необходимости сообщения жидкости частичного вертикального перемещения лопасти делают наклонными (обычно угол наклона a = 45°). Для диаметра мешалки принимают d_м = (0,5....0,7)Д, где Д - диаметр аппарата. Окружную скорость на конце лопасти мешалки выбирают в зависимости от вязкости перемешиваемой среды в диапазоне от 1 до 3 м/сек.

Лопастные мешалки применяют для смешивания жидкостей, раство­рения твердых тел, получения суспензий и т.д. При большой высоте аппарата L>>Дна валу устанавливают мешалки в два, три яруса и более.

Рамные мешалки являются комбинацией простых лопастных мешалок с вертикальными и наклонными планками и применяются в случае больших объемов перемешиваемых вязких материалов. Окружные скорости вращения на концах лопастей и отношения d_M/Д такие же, как для лопастных мешалок.

Якорные мешалки получили широкое распространение в промышленности. Их контур соответствует форме сосуда, в котором они расположены. Обычно выдерживают соотношение d_M =0,9Д, но на практике оно может быть и большим. Скорость вращения до 90 об/мин. Якорные мешалки применяют для перемешивания очень вязких жидкостей, особенно если процесс сопровождается нагревом среды через стенки аппарата. Из-за небольшого зазора между краями мешалки и стенками аппарата около последних возникает сильное турбулентное течение, препятствующее перегреванию жидкости и образованию на стенках осадка. При высокой вязкости жидкости мешалка снабжается добавочными горизонтальными или вертикальными лопастями. В соответствии с формой днища различают круглые, эллиптические, треугольные и другие якорные мешалки.

Общим недостатком лопастных, рамных и якорных мешалок является громоздкость и большая пусковая мощность.

Пропеллерные мешалки имеют триили четыре лопасти, расположенные винтообразно. По форме лопасти могут быть овальные, расширяющиеся и с параллельными кромками (рис.2.75 в). Вследствие более обтекаемой формы пропеллерные мешалки при одинаковом числе Рейнольдса потребляют меньшую мощность, по сравнению с мешалками других типов.

Пропеллерные мешалки создают интенсивные вертикальные потоки жидкости, и, как следствие этого, большой насосный эффект, что позволяет существенно сократить продолжительность процесса, особенно в случае перемешивания расслаивающихся жидкостей. Диаметр мешалки выбирают в диапазоне d_M =(0,25...0,33) Д. Окружная скорость этих мешалок до 15 м/сек (2400 об/мин). Они применяются для перемешивания жидкостей вязкостью до 2 Па×с.

Для организации направленного течения жидкости в аппаратах, где Н>Д, мешалку устанавливают в диффузор, который представляет собой короткий цилиндрический или конический стакан.

Пропеллерные мешалки применяют для перемешивания жидкостей, растворения, образования взвесей, проведения химических реакций в жидкой среде, образования маловязких эмульсий и гомогенизации больших объемов жидкости.

Турбинные мешалки охватывают обширную группу весьма разнородных конструкций. Диаметр мешалок выбирают в диапазоне d_M =(0,25…0,5) Д в зависимости от размеров аппарата, причем большие значения берутся для более вязких жидкостей (до 500 Па×с).

Открытые турбинные мешалки с плоскими лопастями высотой (рис.2.75.г) представляют собой диск с укрепленными на нем плоскими лопатками (6-8 штук), расположенными радиально. По ГОСТ 20680-75 диаметр кольцевого диска на котором крепят шесть радиальных лопастей, d₂=0,75d_M, длина лопасти l=0,25d_M. Мешалки этого типа применяют для быстрого суспензирования, растворения твердой фазы, а также диспергирования. Окружная скорость вращения до 7 м/сек.