Перемішування в рідкій фазі

Перемішування

Перемішування використовується в хімічній промисловості для приготування розчинів, для розчинення твердої фази в рідині, для інтенсифікації теплообмінних і масообмінних процесів.

Способи перемішування:

- перемішування в рідкому середовищі;

- перемішування в твердому середовищі;

- перемішування сипучих та пастоподібних рідин (змішування).

Цей процес використовують в хімічній технології для отримання емульсій і суспензій, а також для інтенсифікації теплових, дифузійних і хімічних процесів.

Перемішування в рідкому середовищі здійснюється трьома способами: механічним, пневматичним і циркуляційним.

Основні питання, які розглядаються при вивченні процесу перемішування в рідкому середовищі є інтенсивність і ефективність перемішування, а також розхід енергії на проведення процесу.

Інтенсивність перемішування визначається кількістю енергії, що вводиться в одиницю об'єму перемішуючого середовища за одиницю часу. Інтенсивність перемішування зумовлює характер руху даної рідини в апараті. Цей характер визначається числом Rе. Отже, при перемішуванні в даній рідині число Rе є мірою інтенсивності перемішування. Інтенсивність перемішування повинна назначатись виходячи з умов досягання максимального технологічного ефекту перемішування при мінімальних енергетичних затратах.

Технологічний ефект процесу перемішування, або ефективність перемішування, є характеристикою якості процесу.

При використанні перемішування для інтенсифікації теплових, дифузійних і хімічних процесів ефективність перемішування можна характеризувати відношенням коефіцієнтів швидкості процесів при перемішуванні і без перемішування (відношення коефіцієнтів теплопередачі масопередачі і відношення швидкостей реакції хімічного перетворення).

При використанні перемішування в процесах отримання суспензій і емульсій ефективність перемішування можна характеризувати рівномірністю розподілу фаз в суспензії або емульсії.

Нехай в апараті знаходиться рідина і дрібні тверді частинки. При непрацюючій мішалці тверді частинки розміщуються на дні апарату у вигляді шару певної товщини. Позначимо через Vp і V._Т - об'єми відповідно рідини і твердих частинок в апараті в м³;

р_р і р_Т - відповідно густини рідини і твердих частинок в кг/м³.

Якщо при працюючій мішалці досягається повне змішування фаз, тобто рівномірне розподілення твердих частинок по всьому об'ємі рідини, то вміст твердих частинок в будь-якому заміру отриманої суміші, який взятий з різних зон апарату, буде рівний середній концентрації твердої фази в суспензії (в%(мас.)):

При недостатньо повному перемішуванні фаз вміст твердих частинок в різних замірах буде відрізнятися від х_с.

Відношення різниці Dx=x-x_c до найбільш можливого його значення характеризує рівномірність розподілення фаз в тих зонах, звідки зроблений замір. При повному змішуванні різниці Dt рівні нулю, при неповному змішуванні вони відрізняються від нуля і можуть бути як позитивними:

так і негативними:

Рівномірність розподілення фаз у всьому об’ємі апарату можна виразити співвідношенням:

(5.1.1)

де Dx' - позитивна різниця х - х_с

100 - Хс - найбільше з можливих позитивних значень різниці Dх',

m - число замірів, в котрих різниця х - х_с позитивна,

Dх" - від'ємна різниця х - х_с,

х_с - найбільше (за абсолютною величиною)можливе від'ємне значення різниці Dх",

п - число замірів, в котрих різниця х - х_с від'ємна.

Як випливає з (5.1.1), рівномірність розподілення фаз може змінюватись в межах від 0 до 1. Коли досягається повне змішування, рівномірність розподілення фаз рівна 1.

Дата добавления: 2014-01-04