Сравнительная характеристика и область применения механических мешалок

Выбор и сравнительная характеристика различных мешалок обусловлены целью перемешивания, объемом аппарата, физико-химическими свойствами компонентов системы, нормами технологического процесса и экономическими показателями.

Лопастные мешалки (см. рис. 6.2) состоят из двух или более лопастей прямоугольного сечения, закрепленных на вращающемся валу. К лопастным мешалкам относят также якорные, рамные и листовые мешалки. Основные достоинства лопастных мешалок – простота устройства и невысокая стоимость. Лопастные мешалки применяют для перемешивания жидкостей, вязкость которых не превышает 10³ мПа×с. Для перемешивания более вязких жидкостей используют якорные или рамные мешалки. Они имеют форму, соответствующую внутренней форме аппарата. При вращении эти мешалки очищают стенки и дно аппарата от загрязнения. Листовые мешалки имеют лопасти большой ширины и обеспечивают тангенциальное течение перемешиваемой среды. Листовые мешалки применяют для перемешивания маловязких жидкостей (менее 50 мПа·с), интенсификации теплообмена, при проведении химических реакций в объеме и растворении.

Винтовые и трехлопастные мешалки (см. рис. 6.3, б, д) выполняют в форме лопастей, изогнутыми по профилю гребного винта или установленные наклонно к плоскости вращения. Эти мешалки потребляют меньшую мощность, чем мешалки других типов, и имеют высокую скорость вращения. Они создают преимущественно осевые потоки и, как следствие, большой насосный эффект. Применяют их для перемешивания жидкостей вязкостью не более 2·10³ мПа×с, для растворения, получения суспензий, быстрого перемешивания, создания маловязких эмульсий и гомогенизации в больших объемах жидкости.

Турбинные мешалки (см. рис. 6.3, в, г) имеют форму колес водяных турбин с плоскими, наклонными или криволинейными лопатками, укрепленными, как правило, на вертикальном валу. Турбинные мешалки создают преимущественно радиальные потоки жидкости и обеспечивают интенсивное перемешивание во всем объеме аппарата. Мощность, потребляемая турбинными мешалками, в аппаратах с отражательными перегородками при турбулентном режиме практически не зависит от вязкости среды. Поэтому мешалки этого типа пригодны для перемешивания смесей, вязкость которых изменяется при перемешивании, для получения суспензий с размером частиц до 25 мм, растворения, абсорбции, интенсификации теплообмена.

Рисунок 6.12 – Аппарат с прецессирующей мешалкой

Прецессионные мешалки (рис. 6.12) целесообразно применять, когда объем сосуда превышает 20 м³. Вал прецессирующей мешалки соединен с валом привода шарниром Гука. При вращении вал мешалки отклоняется от вертикали и движется по образующей конуса (прецессирует) с некоторой угловой скоростью.

Рисунок 6.13 – Аппарат с многорядной мешалкой

Таким образом, при небольших размерах рабочего органа = 1/6÷1/8, удается осуществлять достаточно равномерное перемешивание в сосудах объемом до нескольких сотен кубических метров. Кроме того, исключаются недолговечные концевые подшипники вала мешалки, увеличи­ваются примерно в четыре раза критические скорости колебаний вала, что позволяет более чем в два раза снизить диаметр жестких консольных валов. Прецессионные мешалки имеют меньшие мощность, габариты и массу привода, вследствие чего возрастает долговечность работы мотора редуктора, так как его тихоходный вал почти полностью освобождается от неуравновешенных нагрузок гидродинамического происхождения.

Все механические мешалки, при их установке в аппаратах с большим отношением высоты к диаметру делают многорядными (рис. 6.13). Расстояние между отдельными рядами выбирают в пределах (0,3÷0,8) , где – диаметр мешалки.

Шнековые и ленточные мешалки (см. рис. 6.4, б, в) применяют для перемешивания высоковязких жидкостей (больше 3·10³ Па·с).