Перемешивание газ – жидкость


Пропеллерная и турбинная открытая мешалки широко используются на различных производствах для механического смешения газожидкостных сред. Данные мешалки отличаются принципом смешивания. Турбинная мешалка образовывает значительные сдвиговые напряжения, которые позволяют диспергировать газ. Пропеллерная мешалка формирует напряженное циркуляционное течение в осевой плоскости, предоставляющее возможность при перемешивании трехфазных сред действенно суспендировать твердые частицы.

Одной из вариаций турбинной мешалки является открытая турбинная мешалка, имеющая лопасти, расположенные под углом 45 градусов по отношению к вертикали. Этот тип мешалок дает возможность использовать преимущества открытой турбинной и пропеллерной мешалок. То есть производит как высокие сдвиговые напряжения, так и интенсивное циркуляционное течение.

При осуществлении механического смешения газов жидкостей за лопастями мешалок образуются значительные газовые каверны. В зависимости от скорости вращения мешалок образуются три типа газовых полостей. Так, при работе мешалки на малых скоростях, появляется большая газовая полость, которая может занять почти всю область, расположенную за лопастью мешалки. Изменение угловой скорости вращения мешалки вызывает обратно пропорциональное изменение газовой полости. Т. е. при увеличении скорости, полость уменьшается и превращается в вихревые газовые формирования, опускающиеся с лопастей агрегата. При последующем увеличении скорости газовая полость изменит положение с внешнего края к внутреннему краю лопасти мешалки.>

На потребляемую мощность большое влияние оказывает газовая фаза. Так, с повышением скорости подачи производимая мощность мешалки сокращается.

Падение потребляемой мощности вызывается из-за наличия диспергированных газовых пузырьков. Образование пузырьков приводит к понижению усредненной плотности среды.

На потребляемую мощность влияет также тип газовой полости, которая появляется за лопастями. Большую степень влияния лопастей на окружающую среду можно наблюдать на низких скоростях вращения. Это происходит из-за окружения внешних концов лопастей жидкостью.

Также немаловажным фактором, влияющим на потребляемую мощность, является радиус мешалки, возведенный в пятую степень.

Зависимость скорости вращения и потребляемой мощности обратная, то есть газовая полость, охватывающая всю тыловую поверхность лопасти, образующаяся при увеличении скорости, порождает крупномасштабные вихревые образования. При меньшей скорости эти вихреобразования жидкостные, что означает большее количество энергии, которое необходимо для придания им необходимой кинетической энергии. Продолжающее увеличение скорости приводит к уменьшению размеров газовой полости и возрастанию потребляемой мощности. Дальнейшее увеличение скорости приводит росту потребляемой мощности из-за смещения полости из газа к внутреннему краю лопасти.

Источник: forbaby.org.ua