3. Конструкции механических мешалок

По типу организации потоков жидкости в аппарате различают мешалки, обеспечивающие преимущественно тангенциальное, радиальное или осевое течение (рис. 3.3). В промышленных аппаратах с мешалками возможны различные сочетания этих типов течения. По устройству лопастей различают мешалки лопастные, пропеллерные, турбинные и специальные.

Лопастные мешалки (рис. 3.4) создают в аппаратах тангенциальные и радиальные потоки, применяются для перемешивания взаимнорастворимых маловязких жидкостей ( < 0.5 Па*с), суспензирования легких осадков, медленного растворения кристаллических веществ. Основные параметры: = 80-2500 мм, = 0.1, критерий гидродинамического подобия = / = 1.5-2.5, частота вращения = 15-80 1/мин, коэффициент гидравлического сопротивления = 0.88. К их достоинствам можно отнести простоту и низкую стоимость, надежность в работе, к недостаткам - малую интенсивность перемешивания густых и вязких жидкостей, непригодность для перемешивания легко расслаивающихся веществ.

К этой же группе можно отнести рамные и якорные мешалки (рис 3.5), применяемые для перемешивания вязких и тяжелых жидкостей (0.25 < 10 Па*с), суспензирования в вязких средах. Их использование для интенсификации теплообмена в аппаратах с рубашками или змеевиками предотвращает загрязнение теплопередающих поверхностей. Для рамных и якорных мешалок = 10-60 1/мин, = 200-2500 мм, = 1.28. Параметры рамных: = 1.1-1.3, = 0.8-1, = 0.07, якорных: =  1.15-1.5, = 0.7,  = 0.1.

Пропеллерные (трехлопастные) мешалки (рис. 3.6) создают в аппарате преимущественно осевые потоки и применяются для интенсивного перемешивания маловязких жидкостей, взмучивания осадков (до 10% твердой фазы, размеры частиц до 0.15 мм), для приготовления суспензий и эмульсий. Основные параметры: = 80-2500 мм, = 3-6,  = 100-1000 1/мин, = 0.56. Для улучшения циркуляции жидкости мешалку иногда устанавливают внутри диффузора. Достоинства пропеллерных мешалок: высокая интенсивность перемешивания при умеренном расходе энергии, невысокая стоимость. Недостатки: малая эффективность перемешивания вязких жидкостей ( >0.6 Па*с), ограниченный объем интенсивно перемешиваемой жидкости, непригодность для смешивания жидкостей с твердыми веществами большой плотности.

Турбинные мешалки (рис. 3.7) могут быть открытые и закрытые. Они создают в аппарате преимущественно радиальные потоки (при расположении лопастей под углом - и осевые), применяются для интенсивного перемешивания вязких жидкостей ( < 1 Па*с для открытых и < 5 Па*с для закрытых), тонкого диспергирования и быстрого растворения, получения суспензий, содержащих до 60% твердой фазы с размерами частиц до 1.5 мм для открытых и до 2.5 мм для закрытых мешалок. Закрытые мешалки иногда устанавливают внутри неподвижного направляющего аппарата с изогнутыми лопатками. Основные параметры: = 80-2500 мм, = 3-6,  = 100-350 1/мин, = 8.4. Турбинные мешалки отличает высокая интенсивность, эффективность перемешивания вязких жидкостей, пригодность для организации непрерывных процессов. Недостатки: сложность изготовления и высокая стоимость.

К специальным (рис. 3.8) относят мешалки, менее распространенные, чем рассмотренные выше, например используемые для реализации конкретных процессов или сравнительно новые.

Вибрационные мешалки, валы которых движутся возвратно-поступательно, применяются для осуществления перемешивания в аппаратах объемом до 3 м.куб. преимущественно при повышенном давлении. Замена традиционных мешалок на вибрационные обычно приводит к снижению затрат энергии на перемешивание и сокращению времени, необходимого для растворения, эмульгирования, суспензирования. Дисковые мешалки применяются для перемешивания жидкостей в объеме до 4 м3 и допускают скорости вращения до 3500 1/мин, диаметр диска . Иногда их края делают зубчатыми (фрезерная, пила). Барабанные (клетьевые) мешалки создают значительный осевой поток и применяются для проведения газожидкостных реакций, получения эмульсий, взмучивания осадков при отношении высоты столба жидкости в аппарате к диаметру мешалки не менее 10.. Валы всасывающих (импеллерных) мешалок помещают внутри неподвижной газоподводящей трубы, на конце которой установлен статор с лопастями. Их применяют для обеспечения хорошего контакта газа с жидкостью при интенсивном перемешивании. Для перемешивания неньютоновских жидкостей применяют ленточные и шнековые мешалки.