Жидкостей и твердых материалов

Перемешивание жидкостей производится с целью получения эмуль­сий, суспензий и растворов. Перемешивание используется для приготовле­ния готовых продуктов или для интенсифика­ции химических, массо- и теплообменных про­цессов. На производстве широко применяется механическое перемешивание с помощью раз­личных вращающихся устройств, барботажное (за счет пропускания газов через слой жидко­сти) и гидравлическое (при смешении потоков различных жидкостей в трубопроводах, насосах и других устройствах).

Смесители (аппараты для механиче­ского перемешивания жидкостей) состоят из корпуса 2, перемешивающего устройства (ме­шалки) 3 и механического привода 1 (рис. 4.1). Мешалки могут иметь различную форму и устройство, в соответствии с которыми они называются лопастными, якорными, пропеллерными, турбинными, дисковыми и другими.

Схемы барботажного смесителя и смесителя с циркуляционным насосом приведены на рис. 4.2 и 4.3. Такие смесители обычно используются для перемешивания маловязких жидко­стей.

Перемешивание сжатым воздухом происходит сравнительно медлен­но и при значительном расходе энергии. Помимо этого, перемешивание

воздухом часто сопровождается окислением продуктов и испарением жид­костей. Если допускается обводнение продуктов и необходим одновремен­ный их нагрев, вместо газа (воздуха) в барботеры подают водяной пар. При чрезмерном расходе сжатого газа или пара существует опасность вы­броса жидкости из аппарата.

Для перемешивания вязких продуктов (клеев, резиновых композиций и тому подобных продуктов), а также порошковых или зернистых мате­риалов используются винтовые и ленточные мешатели, а также каландры.

На рис. 4.4 показан ленточный мешатель. Внутри корпуса 3 та­кого смесительного устройства имеются два вращающихся в противоположные стороны перемеши­вающих устройства, имеющих вид изо­гнутых лент 1.

Привод рабочих органов рассмот­ренных выше меша­лок производится не от электродвигателей, а через редуктор с зубчатой или червячной переда­чей, так как число оборотов лопастных мешалок составляет 10-100 об/мин, пропеллерных - 150-1000 об/мин, турбинных - 100-400 об/мин и ленточ­ных мешателей - 5-50 об/мин. При выборе типа перемешивающих уст­ройств учитывают целый ряд факторов. Так, лопастные мешалки, несмотря на простоту устройства и дешевизну изготовления, используются для гру­бого смешения жидкостей, не склонных к расслаиванию, для растворения и суспендирования твердых веществ, обладающих малой плотностью. Вяз­кость перемешиваемых жидкостей обычно лежит в пределах 0,005-0,2 Па·с (вязкость воды при 20 °С составляет 10^-3 Па·с). Пропеллерные ме­шалки обеспечивают более интенсивное перемешивание по сравнению с лопастными мешалками, используются для приготовления суспензий и эмульсий с вязкостью 0,05-0,2 Па·с, но не применяются для смешивания жидкостей с твердыми веществами с размерами частиц более 0,15 мм. Турбинные мешалки лишены недостатков лопастных и пропеллерных ме­шалок: они обеспечивают интенсивное перемешивание и смешивание жидкостей различной вязкости (до 500 Па·с), тонкое диспергирование и быстрое растворение, применимы для смешивания с жидкостями и раство­рением в них твердых материалов с размером частиц до 25 мм. Однако турбинные мешалки сложны в изготовлении и эксплуатации.

Все смесители с механическим приводом рабочих органов подверже­ны вибрациям, биениям мешалок, а барботажные смесители, работающие на водяном паре, вибрируют и производят сильный шум из-за быстрой конденсации пузырьков пара в слое жидкости с образованием ударных волн. При интенсивном перемешивании жидкостей с высоким удельным объемным сопротивлением и твердых диэлектрических материалов суще­ствует опасность их статической электризации. Высокие потенциалы заря­дов статического электричества наблюдаются при каландровании каучуко­вых композиций и приготовлении резинового клея в мешателях.