§ 1.1 Назначение и виды перемешивания. Типы конструкций мешалок. Способы крепления мешалок к валу
Назначение и виды (способы) перемешивания
Перемешивание широко применяют в химической промышленности для получения однородных жидких смесей взаимно растворимых компонентов, приготовления эмульсий, ускорения процесса растворения твердой фазы в жидкой, увеличения скорости химических реакций, интенсификации процессов теплообмена.
Основная задача перемешивания – равномерное распределение вещества или температуры в перемешиваемом объеме.
Перемешивание может осуществляться разными способами, основными из которых являются:
- Механический (с помощью мешалок);
- Пневматический (с помощью сжатого газа);
- Вибрационный.
В настоящее время наибольшее распространение получил механический способ перемешивания с помощью различных перемешивающих устройств (мешалок).
Типы конструкций мешалок
При выборе типа мешалки и ее параметров учитывают требования процесса, свойства жидкости (вязкость, наличие осадка и др.), форму аппарата и другие факторы.
В зависимости от числа оборотов мешалки условно делят на:
- Тихоходные (лопастные, рамные, листовые, якорные);
- Быстроходные (турбинные, пропеллерные).
Рассмотрим основные типы мешалок:
Лопастные мешалки состоят (рисунок а) из двух лопастей 1, приваренных к ступице 2. Ступицу собирают из двух половин, соединяемых четырьмя болтами 4, и устанавливают с помощью шпоночного соединения на валу. Также выпускают усиленные лопастные мешалки (рисунок б) у которых к лопастям и ступице приваривают горизонтальные ребра 3.
Лопастные мешалки применяют при вязкости среды μс = 1 ÷ 3000 (МН × с)/м2 и окружной скорости v = 1,5 ÷ 5 м/с для перемешивания взаимно растворимых жидкостей; взвешивания твердых частиц в жидкости с массовым содержанием их до 90%; медленного растворения кристаллических, аморфных или волокнистых веществ; выравнивания температур; перемешивания в процессах кристаллизации.
Листовые мешалки (рисунок а) состоят из высоких лопастей 1 (листов), приваренных к верхней 2 и нижней 3 ступицам. В лопастях выполнены два отверстия диаметром от 60 до 180 мм.
При усиленном исполнении (рисунок б) к листам и ступице приваривают два горизонтальных и два вертикальных ребра 4.
Рекомендуется применять листовые мешалки при μс = 1 ÷ 50 (МН × с)/м2 и v = 0,5 ÷ 5 м/с для растворения жидкостей малой вязкости, растворения кристаллических веществ и интенсификации теплообмена.
Якорные мешалки изготовляют в нормальном (рисунок а) или усиленном (рисунок б) исполнении. Устройства состоят из изогнутых по форме якоря лопастей 1, приваренных к разборной ступице 2. Для придания жесткости к лопастям приваривают ребра 3. При усиленном исполнении к верхней ступице приваривают перекладину 4 с ребрами 5
Якорные мешалки применяют при μс = 1 ÷ 10000 (МН × с)/м2 и v = 0,5 ÷ 5,5 м/с для перемешивания вязких и тяжелых жидкостей, интенсификации теплообмена, предотвращения выпадения осадка на стенках аппаратов.
Рамные мешалки состоят (см. рисунок) из двух лопастей 1, приваренных к нижней разборной ступице 3, и двух перекладин 4, приваренных к верхней и средней ступицам 2. Для придания жесткости к лопастям и перекладинам с обеих сторон приваривают ребра 5.
Рамные устройства применяют для тех же целей, что и якорные, при μс = 10 ÷ 10000 (МН × с)/м2 и v = 0,8 ÷ 7 м/с или при μс = 10000 ÷ 40000 (МН × с)/м2 и v = 0,8 ÷ 4 м/с.
Турбинные мешалки изготовляют открытыми (рисунок а) и закрытыми (рисунок б). Открытые устройства выполняют цельными или составными из двух половин. Они представляют собой диск 3, в центре которого вварена ступица 2. К диску приварены прямоугольные лопасти 1. Закрытая конструкция имеет лопасти с коническими срезами, к которым приварены верхний и нижний конусы.
Открытые турбинные мешалки применяют при μс = 1 ÷ 40000 (МН × с)/м2 и v = 2,5 ÷ 10 м/с,
закрытые – при μс = 1 ÷ 25000 (МН × с)/м2 и v = 2,5 ÷ 12 м/с.
.
Пропеллерные мешалки конструктивно представляют собой ступицу (см. рисунок), к которой приварены три наклонные лопасти с правым (исполнение I) или левым (исполнение II) наклоном; последнее – для двухрядных перемешивающих устройств.
Пропеллерные мешалки применяют при μс = 1 ÷ 100 (МН × с)/м2 и v = 3,8 ÷ 16 м/с.
Способы крепления мешалок к валу
Ступицу мешалки крепят на валу с помощью шпонки и стопорных устройств, препятствующих осевому смещению.
В случае установки мешалки в середине вала ее закрепляют стопорным винтом 1 (рисунок а), при установке на конце вала – концевой гайкой (рисунок б) или с помощью полуколец, которые закладываются в кольцевую выточку на валу (рисунок в).
