Перемішування в рідкому середовищі

Незалежно від того, що змішується з рідиною – газ, рідина або тверде тіло, розрізняють два види перемішування в рідкому середовищі: механічне і пневматичне.

Механічне перемішування.

Механічне перемішування здійснюється за допомогою мішалок. Мішалка складається з однієї або декількох пар лопатей різної форми.

Основними факторами, що характеризують роботу мішалок, є: витрати потужності та ефективність перемішування.

Ефективність перемішування.

Ефективність перемішування є характеристикою якості процесу. В даний час цю якісну характеристику виражають по-різному, в залежності від технологічного призначення перемішування.

При застосуванні перемішування для інтенсифікації теплових, дифузійних і хімічних процесів ефективність перемішування можна характеризувати відношенням коефіцієнтів швидкості процесів при перемішуванні і без перемішування (відношення коефіцієнтів теплопередачі, масопередачі і відношення швидкостей реакції хімічного перетворення).

При застосуванні перемішування для отримання суспензії або емульсії ефективність перемішування можна характеризувати рівномірністю розподілу фаз в суспензії або емульсії. Нехай в апараті знаходяться рідина і дрібні тверді частинки. Позначимо через V_р і V_т об’єми відповідно рідини і твердих частинок в апараті, _р і _т – відповідно густина рідини і твердих часток.

Якщо в результаті перемішування досягнуто рівномірний розподіл твердих частинок по всьому об’єму рідини, то середній вміст твердих частинок в будь-якій пробі отриманої суміші, взятої з різних зон апарата, складе (у масових %):

(2.288)

При недостатньому перемішуванні вміст твердих частинок в пробах буде відрізнятися від x_c. Відношення різниці ∆x=x-x_c,це найбільш можливе її значення, характеризує рівномірність розподілу фаз в тих зонах, звідки взято пробу. При повному змішанні їх різниці дорівнюють нулю, при неповному змішанні вони відмінні від нуля і можуть бути як додатними, так і від’ємними.

Номер проби

а)

Ефективність перемішування, що забезпечує розподіл фаз у всьому об’ємі апарата можна виразити співвідношенням:

, (2.289)

де ∆x′ - додатні різниці x-x_c, 100 – x_c – найбільше можливе додатнє значення різниці ∆x′,m – число проб, в яких різниця x-x_c додатня, ∆x′′ - від’ємні різниці x-x_c, x_с – найбільше (по абсолютній величині) можливе від’ємне значення різниці ∆x′′, n – число проб, в яких різниця x-x_c від’ємна.

Ефективність перемішування змінюється від нуля до одиниці. Коли досягається повне змішування, ефективність розподілу фаз дорівнює одиниці. При застосуванні перемішування для отримання емульсії ефективність перемішування характеризується величиною частинок дисперсної фази, що утворяться.