4. Пневматическое перемешивание

Пневматическое перемешивание сжатым инертным газом или воздухом используют, когда перемешиваемая жидкость отличается большой химической активностью и быстро разрушает механические мешалки. Перемешивание сжатым газом является малоинтенсивным процессом. Расход энергии при пневматическом перемешивании больше, чем при механическом. Пневматическое перемешивание не применяют для обработки летучих жидкостей в связи со значительными потерями перемешиваемого продукта. Перемешивание воздухом может сопровождаться окислением или осмолением веществ. Перемешивание сжатым газом проводят в аппаратах, снабженных специальными устройствами — барботером или центральной циркуляционной трубой. Барботер представляет собой расположенные по дну аппарата трубы с отверстиями, с помощью которых осуществляется барботаж газа через слой обрабатываемой жидкости. При циркуляционном (эрлифтном) перемешивании газ подают в циркуляционную трубу. Пузырьки газа увлекают за собой вверх по трубе жидкость, находящуюся в сосуде, которая затем опускается вниз в кольцевом пространстве между трубой и стенками аппарата, обеспечивая циркуляционное перемешивание жидкости. При расчете пневматических мешалок определяют необходимое давление и расход газа. Давление газа может быть рассчитано с помощью уравнения Бернулли:

где

H – высота столба перемешивания жидкости,

– скорость воздуха в трубе (–40 м/сек),

и- плотность перемешиваемой жидкости и газа,

- сумма коэффициентов местных сопротивлений,

- коэффициент трения,

l и d – длина и диаметр трубы,

p₀ – давление над жидкостью в аппарате.

Для ориентировочных расчетов потери давления в трубопроводе можно принимать равными 20% сопротивления столба жидкости. Тогда уравнение Бернулли принимает вид:

Объемный расход газа V (м³/ч) можно определить по эмпирической формуле V=kFp, где

F — поверхность спокойной жидкости в аппарате, м²; р— давление воздуха, бар; k— опытный коэффициент.

При слабом перемешивании k = 0,24—0,30, при малоинтенсивном 0,35—0,50 и интенсивном 0,45—0,60. Расчет по формуле дает значение объемного расхода газа при давлении, равном 1 бару. При расчете барботеров расход воздуха на 1 м² свободной поверх­ности можно принимать равным: для слабого перемешивания — 0,4 м³/мин, для среднего — 0,8 м³/мин для интенсивного—1,0 м³/мин.

5. Циркуляционное и поточное перемешивание.

При транспортировании жидкости по данным трубам с большой скоростью происходит интенсивное перемешивание – турбулизация потока. Поэтому для перемешивания жидкостей, содержащихся в аппарате, достаточно поставить рядом с аппаратом циркуляционный насос, который в течение некоторого времени будет перекачивать жидкость. Такое перемешивание называют циркуляционным. Эффективность перемешивания значительно возрастает, если жидкость в аппарате распыляется или вводится тангенциально. Интенсивность циркуляционного перемешивания зависит от расхода жидкости в циркуляционном насосе и объёма самого аппарата. Для смешивания чистых жидкостей, например, спирта-сырца и воды при ректификации спирта, используют струйные насосы. При этом перемешивание происходит в потоке и называется поточным. Для перемешивания невязких жидкостей в трубопроводах устраивают смесители, рабочий орган которых выполнен из последовательно установленных разнозакрученных шнеков или турбинок. Поточное перемешивание осуществляется за счёт кинетической энергии потоков. Эти же устройства можно использовать для перемешивания жидкостей и газов.

В бродильных производствах применяют полочные смесители. На полках смешивается патока и вода. При этом холодная и горячая вода подаётся на разные полки по зонам, что позволяет поддерживать заданную температуру.