В промышленном производстве для приготовления суспензий, эмульсий, взвесей применяют процессы перемешивания. Часто перемешивание необходимо так же для ускорения некоторых химических реакций. Самым распространенным способом перемешивания в жидких средах является механическое перемешивание, которое производится при помощи специальных технических агрегатов – пропеллерных, лопастных, турбинных, якорных и рамных мешалок.
Химические и физические свойства жидкостей различны, поэтому и механизмы для перемешивания отличаются по своим характеристикам и рабочим параметрам. Для механического перемешивания жидкостей с небольшой вязкостью, для прямого смешивания жидкостей, для растворения веществ с небольшим удельным весом применяется лопастная мешалка. Для перемешивания жидкостей с малой вязкостью и осадками, содержащими твердые частицы, используется пропеллерная мешалка. Пропеллерные мешалки не применяются в производстве, где необходимо смешивать жидкости с большой вязкостью, либо с включением твердой фазы большого удельного веса. Пропеллерная мешалка является основным видом оборудования при производстве кислот, щелочей, соков, напитков. Для интенсивного перемешивания применяется турбинная мешалка открытого и закрытого типа. Этот вид оборудования используется также для тонкого диспергирования и быстрого растворения. Область применения турбинных мешалок – производство смол и нефтепродуктов.
В некоторых случаях на производстве необходимо провести химическую реакцию между газом и жидкостью. Для этого предусмотрено специальное оборудование – мешалка с лопастным барабаном. Оборудование считается высокопроизводительным, если перемешивание происходит эффективно, а расход энергии, при этом, остается небольшим. Лопастная мешалка имеет простое устройство и невысокую стоимость. Недостатком аппарата является слабый осевой поток, что приводит к интенсивному перемешиванию слоев жидкости, находящихся вблизи лопастей. Чтобы увеличить турбулентность, применяется многорядная двухлопастная мешалка (для аппаратов большой высоты). Для эффективного перемешивания очень вязких жидкостей и однородных пастообразных материалов подходит ленточная мешалка (разновидность лопастных мешалок). При вращении ленточной мешалки стенки барабана очищаются от налипающего состава.
Якорная мешалка, используются для перемешивания низковязких жидкостей, когда необходимо усилить турбулентность поверхностных слоев реакционной массы. Мешалка с горизонтальными и вертикальными лопастями (рамная мешалка) улучшает качество перемешивания. Листовая мешалка отличается большим размером лопастей, и используются для проведения некоторых химических реакций, интенсификации процессов теплообмена при перемешивании маловязких жидкостей. Для процессов перемешивания, гомогенизации и суспензирования применяется погружная мешалка. Широко используются в сельскохозяйственных работах и для очистки сточных вод.
Мешалки делятся на быстроходные и тихоходные.
К быстроходным мешалкам относятся пропеллерная, турбинная, дисковая и лопастная мешалка. Эти мешалки в зависимости от формы лопаток (лопастей) и способа их установки могут создавать радиальный, осевой и радиально-осевой потоки жидкости.
Закрытая турбинная мешалка, а также открытая турбинная мешалка с прямыми или изогнутыми лопатками создают радиальный поток жидкости. Пропеллерная и шнековая мешалка с диффузором могут обеспечивать осевой поток. Турбинная мешалка с установленными с наклоном к плоскости вращения мешалки лопатками создают радиально-осевой поток.
Быстроходные мешалки чаще всего работают в аппаратах с отражающими перегородками в емкости. Отсутствие перегородок приводит к завихрению жидкости и образованию воронки. На рис. 1 схематически показано движение потоков жидкости при работе быстроходных мешалок.
Рис. 1. Схема работы турбинных и пропеллерных быстроходных мешалок:
а – турбинная, емкость с перегородками; б – пропеллерная, емкость с перегородками; в – турбинная или пропеллерная, емкость без перегородок.
Перегородки могут быть расположены у самой стенки емкости аппарата либо на некотором расстоянии от нее, устанавливаться под углом относительно радиуса вращения мешалки, а также иметь высоту, равную или меньше уровня жидкости. Если в аппарате с мешалкой находится спиральный змеевик, рекомендуется устанавливать перегородки внутри змеевика, которые могут служить ему опорой. Варианты расположения перегородок в емкости аппаратов показаны па рис. 2. Расположение а применяется для жидкостей небольшой вязкости, приближающейся к вязкости воды, расположение б – для жидкостей средней вязкости. Для этого случая расположение а привело бы к образованию застойных зон вокруг перегородки. Для жидкостей с большой вязкостью применение перегородок не обязательно.
Рис. 2. Способы установки перегородок:
а – для жидкостей с небольшой вязкостью; б – для жидкостей со средней вязкостью; в – для жидкостей с большой вязкостью; г – для сосуда со змеевиком.
К тихоходным мешалкам относится лопастная, якорная и рамная мешалка. Они создают главным образом окружной поток жидкости, т. е. жидкость вращается вокруг оси аппарата. В эту группу входят также шнековая и ленточная мешалка.
Существуют специальные конструкции мешалок, например мешалки, создающие большие напряжения сдвига, (фактически ими могут быть некоторые типы турбинных мешалок), вибрационные, скребковые мешалки и т. д.
Компания ООО «СамЛит» специализируется на производстве аппаратов для перемешивания различных по своей природе составов. Оборудование отличается надежностью, высокими техническими возможностями, оптимальными габаритами. Мешалки, производимые компанией, поставляются на все предприятия, где необходимо получать составы с определенными физико-химическими свойствами. Компания так же производит специальные мешалки, по техническому заданию заказчика.