3. Механические перемешивающие устройства
257
•Турбинные мешалки. Эти мешалки имеют форму колес водяных турбин с плоскими, наклонными или криволинейными лопатками, укреплен- ными, как правило, на вертикальном валу (рис. V1 -10). В аппаратах с турбинными мешалками создаются преимущественно радиальные потоки жидкости. При работе турбинных мешалок с большим числом оборотов наряду с радиальным потоком возможно возникновение тангенциального (кругового) течения содержимого аппарата и образование воронки. В этом случае в аппарате устанавливают отражательные перегородки. Закрытые турбинные мешалки (рис. У1-10, г) в отличие от открытых (рис. VI-10, а, б, в) создают более четко вы-
ЗЙ£
раженный радиальный поток.
Закрытые мешалки имеют два диска с отверстиями в центре для прохода жидкости; диски сверху и снизу привариваются к плоским лопастям. Жидкость поступает в мешалку парал- лельно оси вала, выбрасывает- ся мешалкой в радиальном на- правлении и достигает наибо- лее удаленных точек аппарата.
Турбинные мешалки обеспечи- вают интенсивное перемеши- вание во всем объеме аппа- рата.
При больших значениях отношения высоты к диаметру аппарата применяют м н о » о - рядные турбинные мешалки.
Мощность. потребляемая турбинными мешалками, рабо- тающими в аппаратах с отража- тельными перегородками, при турбулентном режиме переме- шивания практически не зави- сит от вязкости среды. Поэтому мешалки этого типа могут при- меняться для смесей, вязкость которых во время перемеши- вания изменяется.
Турбинные мешалки широко применяют для образования
взвесей (размер частиц для закрытых мешалок может достигать 25 мм), растворения, при проведении химической реакции, абсорбции газов и интенсификации теплообмена. Для перемешивания в больших объемах (например, при гомогенизации жидкостей в хранилищах, объем которых достигает 2500 м3 и более) турбинные мешалки менее пригодны, чем пропеллерные мешалки или сопла (см. ниже).
В зависимости от области применения турбинные мешалки обычно имеют диаметр ё = (0,15—0,65) О при отношении высоты уровня жидкости к диаметру аппарата не более двух. При больших значениях этого отношения используют многорядные мешалки.
Число оборотов мешалки колеблется в пределах 2—5 в секунду, а окружная скорость составляет-3—8 м/сек.
Специальные мешалки. К этой группе относятся мешалки, имеющие более ограниченное применение, чем мешалки рассмотренных выше типов. Некоторые из мешалок описанных ниже конструкций, предложенные сравнительно недавно (дисковые и вибрационные), приобретают в последнее время все более широкое распространение.
А. Г. Касаткин
Рис. У1-10. Турбинные мешалки:
а — открытая с прямыми лопатками; 6 — открытая с криволинейными лопатками; в — открытая с наклонными лопаткам!:; г—закрытая с напраьляющпм аппаратом; I — турбинная мешалка; . Ч — направляющий аппарат.
258 Гл. VI. Перемешивание в жидких средах Барабанные мешалки (рис. VI-11) состоят из двух цилиндрических колец, соединенных между собой вертикальными лопастями прямоугольного сечения. Высота мешалки составляет 1,5—1,6 ее диаметра. Мешалки этой конструкции создают значитель- ный осевой поток и применяются (при отношении высоты столба жидкости в аппарате к диаметру барабана не менее 10) для проведения газо-жидкостных реакций, получения эмульсий и взмучивания осадков. Дисковые мешалки (рис. VI-12) представляют собой одни или несколько глад- ких дисков, вращающихся с большой скоростью на вертикальном валу. Течение жидкости в аппарате происходит в тангенциальном направлении за счет трения жидкости о диск, причем сужающиеся диски создают также осевой поток. Иногда края диска делают зубча- тыми. Диаметр диска составляет 0,1—0,15 диаметра аппарата. Окружная скорость равна 5—35 м/сек, что при небольших размерах диска соответствует очень высоким числам обо- ротов. Потребление энергии колеблется от 0,5 кет для маловязких сред до 20 кет для вяз- ких смесей. Дисковые мешалки применяются для перемешивания жидкостей в объемах до 4 м3. Вибрационные мешалки имеют вал с закрепленными на нем одним или несколь- кими перфорированными дисками (рис. У1-13). Диски совершают возвратнопоступательное дви- жение, при котором достигается интенсивное перемешивание содержимого аппарата. Энергия, потребляемая мешалками этого типа, невелика. Они используются для перемешивания жидких смесей и суспензий преимущественно в аппара- тах, работающих под давлением. Время, необ- ходимое для растворения, гомогенизации, дис- пергирования при использовании вибрационных мешалок, значительно сокращается. Поверхность жидкости при перемешивании этими мешалка- ми остается спокойной, воронки не образуется. Вибрационные мешалки изготовляются диамет- ром до -300 мм и применяются в аппаратах емкостью не более 3 М3: 1 ул\ м/тшл угу^Мгт Рис. У1-11. Барабанная мешалка. Рис. УІ-12. Дисковая мешалка.. Рис. У1-13. Устройство дисков вибрационных мешалок.і