Jednostkowe procesy fizyczne. Mieszanie.

MIESZANIE
Zastosowanie mieszania
1. Przygotowanie substancji do reakcji chemicznych
- rozpuszczenie reagentów
2. W trakcie reakcji chemicznych
- homogenizacja układów niejednorodnych
- wyrównywanie stęŜeń
- wyrównywanie temperatury
3. Krystalizacja
- zapobieganie agregacji osadu
- zapobieganie oklejania ścian reaktora
- utworzenie zawiesiny odpowiedniej do przeniesienia na filtr
4. Ekstrakcja
- wymieszanie faz
Efektywność mieszania zaleŜy od:
-
lepkości cieczy
temperatury
cięŜarów właściwych
wzajemnej rozpuszczalności
Mieszanie jest procesem bardzo energochłonnym. Dlatego w sposób racjonalny naleŜy
dostosować do potrzeb typ mieszadła oraz intensywność mieszania.
ZaleŜnie od stanu skupienia mieszanych ciał, urządzenia do mieszania dzieli się na:
- Urządzenia do mieszania ciał stałych
- Urządzenia do mieszania cieczy z cieczami lub ciałami stałymi
- Urządzenia do mieszania gazów z gazami, cieczami i ciałami stałymi.
Mieszalnik bębnowy (3) słuŜy do mieszania ciał stałych. Jest to metalowy bęben
z włazem, przez który wsypuje się substancje. Do ścian bębna przymocowane są
przegrody, dzięki którym podczas ruchu obrotowego przesypują się materiały stałe.
Po wymieszaniu mieszanina wysypywana jest przez właz.
Do mieszania cieczy z cieczami i ciałami stałymi uŜywa się wielu typów mieszadeł.
Mieszadło łopatkowe
Mieszadła łopatkowe zbudowane są z łopatek przymocowanych do prowadnicy. Ruch
obrotowy cieczy wywołany tym mieszadłem jest równomierny i nie do końca efektywny.
Dlatego często stosuje się system wyposaŜony dodatkowo w tzw. łamacze.
Te przyspawane do ścian reaktora nieruchome elementy, dodatkowo zaburzają wirowy
ruch cieczy zwiększając sprawność systemu.
Na tej samej zasadzie działają mieszadła ramowe i kotwicowe.
Mieszadło ramowe
Mieszadła kotwicowe
Mieszadło odśrodkowe - Furowicza
Odmienną konstrukcję ma mieszadło odśrodkowe Furowicza . Zbudowane jest ono
z systemu rur – dyfuzorów. Wprowadzenie tego systemu w ruch obrotowy wymusza
przepływ mieszanej cieczy przez dyfuzory powodując jej intensywny ruch w reaktorze.
Mieszadło tarczowe
Mieszadło tarczowe charakteryzuje bardzo duŜa powierzchnia mieszalnika. Napotyka
on bardzo duŜy opór stawiany przez ciecz. Aby ten opór zmniejszyć w tarczy wycięte są
cylindryczne otwory. Umiejscowienie włazu wlotowego na szczycie reaktora wymusza
ukośny montaŜ prowadnicy mieszadła.
Mieszadło planetarne
Bardzo oryginalna jest konstrukcja mieszadła planetarnego, które stosowane jest
w duŜych pojemnikach ze znaczną ilością osadu. Mieszadło to obraca się w dwóch
płaszczyznach: wokół osi pionowej, oraz poprzez przekładnię, łopatki obracają się równieŜ
wokół osi poziomej.
Mieszadła klasyczne z propellerem
Najczęściej stosowane są klasyczne mieszadła z propellerem, którego kształty
determinują typ ruchu mieszanej cieczy. Stosowane są łopatki proste, turbiny, ślimaki prawo
i lewoskrętne, które umieszcza się przy dnie reaktora albo tuŜ pod powierzchnią cieczy. Jest
ona wypychana w górę lub w dół reaktora w zaleŜności od wygięcia propellera i kierunku
obrotów mieszadła
SYSTEM MIESZANIA VISCO-JET
VISCO-JET to przykład nowoczesnego systemu mieszania, w którym niewielkie
elementy mieszadła, poprzez zoptymalizowaną konstrukcję, zapewniają ekonomiczny sposób
homogenizowania zawartości nawet duŜych reaktorów.
MIESZANIE PNEUMATYCZNE
Ten typ urządzeń stosuje się do mieszania gazów z cieczami oraz do mieszania
kilku cieczy ze sobą w przypadku gdy ciecze te są agresywne chemicznie i mogą uszkadzać
klasyczne mieszadła. System ten nie zawiera Ŝadnych ruchomych elementów.
Na dno reaktora dostarczany jest spręŜony gaz (azot), który przez szczeliny w dzwonowej
pokrywie wydostaje się do cieczy skutecznie ją mieszając. Urządzenie to nosi nazwę bełkota
dzwonowa. Znacznie prostsza jest bełkota (barboter) w postaci zwykłej rury z wywierconymi
otworkami, przez które wydobywa się gaz.
W procesie mieszania waŜne jest, aby kształt mieszadła dostosowany był do kształtu
reaktora i celu w jakim mieszanie się wykonuje. Zapewnia to dobry, uzasadniony
ekonomicznie efekt tego procesu.