Перемешивание жидкостей часто проводят путем пропускания через них мелких пузырьков газа (воздуха) или пара. Такое перемешивание называют барботированием, а соответствующие приспособления барботерами. Способ перемешивания путем барботирования газа или пара является весьма простым и применяется особенно часто в тех случаях, когда одним из перемешиваемых веществ является газ или воздух, или когда одновременно с перемешиванием ведут нагрев «острым» паром.
Простейшее приспособление для барботирования состоит из открытой трубы, опущенной до дна резервуара с перемешиваемой жидкостью.
Воздух выходит через нижний конец трубы и, поднимаясь кверху, увлекает за собой частицы жидкости. При этом возникают токи жидкости, интенсивностью которых возрастает (до некоторого предела) с увеличением скорости воздуха.
Во избежание ударов струи воздуха о днище аппарата конец трубы изгибают горизонтально.
Для более равномерного и интенсивного перемешивания устраивают барботеры из нескольких горизонтально расположенных труб со многими отверстиями (рис. 1).
Рис. 1. Воздушный барботер
Трубы необходимо устанавливать строго горизонтально, чтобы воздух при выходе из отверстий преодолевал одинаковое гидравлическое сопротивление и равномерно выходил из всех отверстий; кроме того, для лучшего перемешивания и уменьшения вредных потерь рекомендуется отверстия в трубах размешать по винтовой линии. Диаметр отверстий барботера выбирают возможно меньшим для лучшего распределения воздуха в жидкости; но для того чтобы не происходило засорение отверстий, они обычно имеют диаметр 3-6 мм.
Иногда вместо труб вблизи дна аппарата устанавливают колокол с зубчатыми краями для дробления воздуха или газа на мелкие пузырьки.
Воздух или газ подаются под давлением, достаточным для создания скоростного напора в трубопроводе, а также преодоления сопротивления трения и гидростатического сопротивления столба перемешиваемой жидкости в резервуаре:
где y1-уд. вес газа в кгс/м8
72-уд. вес жидкости в кгс/м3
Н-высота слоя жидкости в резервуаре в м.
При расчете барботеров можно принимать расход воздуха в 1 мин. на 1м2 свободной поверхности резервуара ориентировочно равным:
При слабом перемешивании 0,4 m3;
При перемешивании средней интенсивности . . 0,8 ;
При весьма интенсивном перемешивании … 1
Барботирование обладает преимуществами перед механическим перемешиванием в тех случаях, когда перемешиваемая жидкость отличается большой химической активностью и быстро разрушает механические мешалки. Однако при барботировании могут увлекаться с воздухом ценные летучие пары и газы, содержащиеся в жидкости, и могут возникнуть нежелательные побочные процессы окисления и осмоления перемешиваемой жидкости. Расход энергии; на барботирование больше, чем на механическое перемешивание.
А.Г. Касаткин
Основные процессы и аппараты химической технологии
(Глава VI. Перемешивание материалов / Перемешивание в жидкой среде)