3. Механические перемешивающие устройства

255

стадия, определяющая скорость подвода реагентов в зону реакции, не является лимитирующей.

С целью увеличения турбулентности среды при перемешивании ло- пастными мешалками в аппаратах с большим отношением высоты к диа- метру используют многорядные двухлопастные мешалки с уста- новкой на валу нескольких рядов мешалок, повернутых друг относи- тельно друга на 90°. Расстояние между отдельными рядами выбирают в пределах (0,3—О,8с0, где с! — диаметр мешалки, в зависимости от вяз- кости перемешиваемой среды.

Для перемешивания жидкостей вязкостью не более 10⁴ мн-сек/м², а также для перемешивания в аппаратах, обогреваемых с помощью ру- башки или внутренних змеевиков, в тех случаях, когда возможно выпа- дение осадка или загрязнение теплопередающей поверхности, применяют якорные (рис. У1-5) или рамные (рис. У1-6) мешалки. Они имеют форму, соответствующую внутренней форме аппарата, и диаметр,

близкий к внутреннему диаметру аппара- та или змеевика. При вращении эти мешалки очищают стенки и дно аппарата от налипающих загрязнений.

Рис. У1-5. Якорная мешалка.

Рис. УІ-6. Рамная мешалка.

ЛГУ

Рис. УІ-7. - Листовая мешалка.

Листовые мешалки (рис. У1-7) имеют лопасти большей ширины, чем у лопастных мешалок, и относятся к мешалкам, обеспечивающим тангенциальное течение перемешиваемой среды. Кроме чисто танген­циального потока, который является преобладающим, верхние и нижние кромки мешалки создают вихревые потоки, подобные тем, которые воз­никают при обтекании жидкостью плоской пластины с острыми краями (рис. VI-!). При больших скоростях вращения листовой мешалки на тан­генциальный поток накладывается радиальное течение, вызванное цен­тробежными силами.

Листовые мешалки применяют для перемешивания маловязких жид­костей (вязкостью менее 50 мн-сек1м^г), интенсификации процессов тепло­обмена, при проведении химических реакций в объеме и растворении. Для процессов растворения используют листовые мешалки с отвер­стиями в лопастях. При вращении такой мешалки на выходе из отвер­стий образуются струи, способствующие растворению твердых материалов.

Основные размеры лопастных мешалок изменяются в зависимости от вязкости среды. Обычно для лопастных мешалок принимают следу­ющие соотношения размеров: диаметр мешалки с1 = (0,66—0,9) О (Э — внутренний диаметр аппарата), ширина лопасти мешалки Ь = (0,1—0,2)0, высота уровня жидкости в сосуде Н = (0,8—1,3) £>, расстояние от ме­шалки до дна сосуда /г ^ 0,30. Для листовых мешалок 4 = (0,3—0,5) О, Ь = (0,5—1,0) О, /г = (0,2—0,5) О.

Окружная скорость собственно лопастных и листовых мешалок в за­висимости от вязкости перемешиваемой среды может изменяться в широ­ких пределах (от 0,5—5,Осек^-1), причем с увеличением вязкости и ширины лопасти скорость вращения мешалки уменьшается.

При высоких скоростях вращения лопастных мешалок в аппарате устанавливают отражательные перегородки. Листовые мешалки, как пра­вило, без отражательных перегородок не применяют.

Гл. VI. Перемешивание в жидких средах

Пропеллерные мешалки. Рабочей частью пропеллерной мешалки яв­ляется пропеллер (рис. VI-8) — устройство с несколькими фасонными лопастями, изогнутыми по профилю гребного винта. Наибольшее распро­странение получили трехлопастные пропеллеры. На валу мешалки, ко­торый может быть расположен вертикально, горизонтально или наклонно, в зависимости от высоты слоя жидкости устанавливают один или не­сколько пропеллеров.

Вследствие более обтекаемой формы пропеллерные мешалки при одинаковом числе Рейнольдса потребляют меньшую мощность, чем ме­шалки прочих типов (см. рис. У1-2, кривая 6). Переход в автомодельную область для них наблюдается при относительно низких значениях кри­терия Рейнольдса (Ие_м 10⁴). К достоинствам пропеллерных мешалок следует отнести также относительно высокую скорость вращения и воз­можность непосредственного присоедине-

Пропеллерные мешалки создают преимущественно осевые потоки перемешиваемой среды и, как следствие этого,— большой насосный эффект, что позволяет существенно сократить продолжительность пере­мешивания. Вместе с тем пропеллерные мешалки отличаются сложностью конструкции и сравнительно высокой стоимостью изготовления. Их эффективность сильно зависит от формы аппарата и расположения в нем мешалки. Пропеллерные мешалки следует применять в цилиндриче­ских аппаратах с выпуклыми днищами. При установке их в прямоуголь­ных баках или аппаратах с плоскими или вогнутыми днищами интенсив­ность перемешивания падает вследствие образования застойных зон.

Для улучшения перемешивания больших объемов жидкостей и органи­зации направленного течения жидкости (при большом отношении высоты к диаметру аппарата) в сосудах устанавливают направляющий аппарат, или диффузор (рис. У1-9). Диффузор представляет собой короткий цилиндрический_или конический стакан, внутри которого помещают мешалку. При больших скоростях вращения мешалки в отсут­ствие диффузора в аппарате устанавливают отражательные перегородки.

Пропеллерные мешалки применяют для перемешивания жидкостей вязкостью не более 2-10³ мн-сек/м², для растворения, образования взве­сей, быстрого перемешивания, проведения химических реакций в жид­кой среде, образования маловязких эмульсий и гомогенизации больших объемов жидкости.

Для пропеллерных мешалок принимают следующие соотношения ос­новных размеров: диаметр мешалки (1 = (0,2—0,5) О, шаг винта 5 = = (1,0—3,0) О, расстояние от мешалки до дна сосуда /г = (0,5—1,0) ё, высота уровня жидкости в сосуде Н = (0,8—1,2) В. Число оборотов про­пеллерных мешалок достигает 40 в секунду, окружная скорость — 15 м/сек.

ния мешалки к электродвигателю, чтс приводит к уменьшению механических потерь.

Рис. У1-8. Пропеллерная мешалка.

Рис. У1-9. Пропеллерная мешалка с диффузором:

3 корпус аппарата; 2 — вал; 3 «— пропеллер; 4 >— диффузор.