Перемешивание в жидких средах.

Перемешивание применяется для приготовления суспензий и эмульсий, для приготовления растворов, для ускорения тепловых, диффузионных и химических процессов (турбулизация потока).

Применяют специальные аппараты называемые смесителями.

Способ перемешивания зависит от целей. Для создания суспензий необходимы срезающие усилия, а при турбулизации потока способ перемешивания направлен на снижение концентрационных и температурных градиентов, кроме того турбулизация потока приводит к снижению толщины пограничного слоя.

Различают:

1.Механическое перемешивание (используют вращающее устройство с мешалкой).

2.Гидромеханическое перемешивание (перемешивание в трубах за счет постоянного изменения скорости движения, путем принудительной циркуляции раствора через аппарат)

3.Пневматическое перемешивание(за счет пропускания через слой инертного газа).

4.С помощью ультразвука (наложение на систему колебаний высокой частоты).

Эффективность перемешивания оценивается в зависимости от цели и определяется соотношением, какой-то константы без перемешивания к этой же константе с перемешиванием. Интенсивность перемешивания определяется либо вращением достижения заданного технологического результата при фиксированном числе оборотов, либо числом оборотов мешалки при фиксированном времени перемешивания.

Расход энергии на перемешивание определяется мощностью электродвигателя. Мощность зависит от диаметра мешалки d_m, числа оборотов мешалки(n), плотности(𝜌) и вязкости среды(μ), от g.

·

= C ( ·

-Критерий мощности перемешивающего устройства

( =

= - модифицированный критерий Фруда.

Критерий мощности перемешивающего устройства:

Величина зависит от режима перемешивания и определяется по графику, где каждая линия соответствует своему типу мешалки.

Режимы перемешивания:

1.Ламинарный - мощность расходуются в основном на преодоление сил вязкостного трения. <30.В этом режиме преобладает тангенциальное направление движению жидкости (по кругу вместе с лопатками мешалки).

2.Турбулентный (30< <10⁵). Возрастает сопротивление среды, за счет образования вихрей, и помимо тангенциального начинает иметь значение радиальное движение центробежной силы.

3.Автомодельный режим ( >10⁵). Расход будет определяться преодолением силы инерции. Помимо тангенциального и радиального движения может быть осевое движение.

Типы перемешивающих устройств (механических):

1.Лопастные мешалки.Выбор типа мешалки определяется вязкостью среды, которая перемешивается. Лопастные мешалки в основном образуют тангенциальное движение, осевое движение незначительно. Скорость вращения лопастной мешалки не более 5м/c при n=20-80 об/мин.

2.Пропеллерные мешалки

Пропеллерные мешалки создают скорость до 15м/c при n=40 об/мин. Кроме тангенциального движения создают осевое перемешивание. Используют в аппаратах цилиндрического типа.

3.Турбинные мешалки.