Способи перемішування
Найбільшого поширення в промисловості набули наступні способи перемішування:
— пневматичне перемішування — барботаж газу або пари через рідке середовище;
— циркуляційне перемішування — багаторазове прокачування рідини (газу) через робочу зону за допомогою насосів або вентиляторів;
— механічне перемішування — лопатевими або іншими мішалками з обертальним (рідше — поступальним) їх рухом.
Крім того, для перемішування середовищ використовують і ряд інших прийомів: використання нерухомих турбулізаторів в потоці середовища, що підлягає перемішуванню; взаємодія перемішуваних середовищ (інжекція, зустрічні струмені); вібраційне і пульсаційне перемішування та ін
Пневматичне перемішування здійснюється шляхом пропускання газу через шар перемішуваної рідини. Стислий газ (зазвичай повітря) поступає в апарат, наповнений рідиною. Газ розподіляється барботером, шо с горизонтально розташованою у днища апарата перфорованою трубою.
Для більш рівномірного розподілу газу за об’ємом апарата труби зігнуті по колу або спіралі. Іноді барботер виконують у вигляді ряду паралельних прямих труб. Газ, що виходить через отвори в трубах, перемішує рідину у вертикальному і горизонтальному напрямах.
Витрата стислого повітря під час барботування складає 0,4… 1,0 м3/хв. залежно від потрібної інтенсивності перемішування. Перемішування повітрям можна застосовувати для рідких середовищ з в’язкістю до 0,2 Па с.
Пневматичне перемішування найефективніше у випадку необхідності роботи з агресивними середовищами, коли інші перемішуючі пристрої (мішалки, насоси) швидко виходять з ладу. Спосіб економічно вигідний, коли необхідно окисляти середовище, що перемішується, або газ утворюється в результаті хімічної реакції і не знаходить застосування на виробництві.
Достоїнства способу — простота схеми, висока інтенсивність перемішування. Недоліки способу — віднесення бризок і супутні йому втрати корисної рідини.
Циркуляційне перемішування здійснюється за допомогою насосів (відцентрових або пропелерних), розташованих зовні або всередині об’єму перемішуваного рідкого середовища (пульпи, суспензії, емульсії і т. п.). У першому випадку циркуляція має назву зовнішня, в другому — внутрішня.
При зовнішньому циркуляційному перемішуванні рідина, що знаходиться в апараті, забирається зовнішнім насосом і повертається в той же робочий об’єм в апараті. При внутрішній циркуляції робоче колесо відцентрового насоса (без корпусу) засмоктує і викидає рідину по його периферії, залучаючи до руху весь робочий об’єм рідини. У обох варіантах циркуляційного перемішування багаторазове прокачування рідкого середовища через робочий об’єм приводить до вирівнювання властивостей цього середовища в різних частинах апарата.
У разі перемішування в’язких рідин і густих пульп витрати енергії істотно зростають (перш за все через швидке збільшення потрібних кратностей циркуляції). Це приводить до помітного дорожчання циркуляційного перемішування порівняно з використанням механічних мішалок. Не можна також ігнорувати можливу корозію трубопроводів і апаратури, що спричиняється циркулюючою під натиском рідиною.
Кратність циркуляції — це відношення секундної продуктивності циркуляційного насоса до об’єму рідини у апараті.
Достоїнства способу — простота схеми, висока інтенсивність перемішування.
Механічне перемішування в рідкому середовищі здійснюється за допомогою мішалок різного типу. Мішалка найчастіше є комбінацією лопатей, насаджених на вал, що обертається. Лопаті мішалок можуть мати різноманітну геометричну форму, яка визначає назву мішалки.