Что понимают под барботажным способом перемешивания

Мешалки и перемешивающие устройства | ООО «СамЛит»

Пневматическое перемешивание путем барботирования

Перемешивание жидкостей часто проводят путем пропускания через них мелких пузырьков газа (воздуха) или пара. Такое перемешивание называют барботированием, а соответствующие приспособления барботерами. Способ перемешивания путем барботирования газа или пара является весьма простым и применяется особенно часто в тех случаях, когда одним из перемешиваемых веществ является газ или воздух, или когда одновременно с перемешиванием ведут нагрев «острым» паром.

Простейшее приспособление для барботирования состоит из открытой трубы, опущенной до дна резервуара с перемешиваемой жидкостью.

Воздух выходит через нижний конец трубы и, поднимаясь кверху, увлекает за собой частицы жидкости. При этом возникают токи жидкости, интенсивностью которых возрастает (до некоторого предела) с увеличением скорости воздуха.

Во избежание ударов струи воздуха о днище аппарата конец трубы изгибают горизонтально.

Для более равномерного и интенсивного перемешивания устраивают барботеры из нескольких горизонтально расположенных труб со многими отверстиями (рис. 1).

Рис. 1. Воздушный барботер

Трубы необходимо устанавливать строго горизонтально, чтобы воздух при выходе из отверстий преодолевал одинаковое гидравлическое сопротивление и равномерно выходил из всех отверстий; кроме того, для лучшего перемешивания и уменьшения вредных потерь рекомендуется отверстия в трубах размешать по винтовой линии. Диаметр отверстий барботера выбирают возможно меньшим для лучшего распределения воздуха в жидкости; но для того чтобы не происходило засорение отверстий, они обычно имеют диаметр 3-6 мм.

Иногда вместо труб вблизи дна аппарата устанавливают колокол с зубчатыми краями для дробления воздуха или газа на мелкие пузырьки.

Воздух или газ подаются под давлением, достаточным для создания скоростного напора в трубопроводе, а также преодоления сопротивления трения и гидростатического сопротивления столба перемешиваемой жидкости в резервуаре:

где y1-уд. вес газа в кгс/м8
72-уд. вес жидкости в кгс/м3
Н-высота слоя жидкости в резервуаре в м.

При расчете барботеров можно принимать расход воздуха в 1 мин. на 1м2 свободной поверхности резервуара ориентировочно равным:

При слабом перемешивании 0,4 m3;
При перемешивании средней интенсивности . . 0,8 ;
При весьма интенсивном перемешивании … 1

Барботирование обладает преимуществами перед механическим перемешиванием в тех случаях, когда перемешиваемая жидкость отличается большой химической активностью и быстро разрушает механические мешалки. Однако при барботировании могут увлекаться с воздухом ценные летучие пары и газы, содержащиеся в жидкости, и могут возникнуть нежелательные побочные процессы окисления и осмоления перемешиваемой жидкости. Расход энергии; на барботирование больше, чем на механическое перемешивание.

А.Г. Касаткин
Основные процессы и аппараты химической технологии
(Глава VI. Перемешивание материалов / Перемешивание в жидкой среде)

Источник

Барботажные смесители жидкостей и суспензий

Барботажный метод перемешивания жидкостей и суспензий заключается в пропускании через среду потока диспергированного газа.

Барботажное перемешивание применяется:

· если газ или отдельные его составляющие должны вступать в химическую реакцию с перемешиваемой жидкостью;

· в процессах массообмена между жидкостями и газами;

· в процессах массообмена между жидкостями и парами.

Схемы барботажных перемешивающих аппаратов:

Эффективность работы и преимущества барботажного устройства

Одним из ключевых условий эффективной работы барботажного перемешивающего устройства является равномерное распределение потока диспергированного газа по поперечному сечению аппарата. В устройствах с небольшим диаметром это условие обеспечивает пористая плита или перфорированная решетка с мелкими отверстиями. В аппаратах среднего размера применяется трубчатый барботер (труба с отверстиями, изогнутая в форме спирали). В больших устройствах, работающих с более вязкими веществами, барботер используется в сочетании с лопастной мешалкой. Помимо этого, аппараты больших и средних размеров могут оснащаться внешними и внутренними циркуляционными устройствами.

К достоинствам барботажного перемешивания принято относить:

· отсутствие движущихся частей;

· легкость поддержания твердой фазы суспензии во взвешенном состоянии.

Недостатком является высокий расход энергии на получение сжатого газа и его применимость только с жидкостями, характеризующимися невысоким уровнем вязкости.

Смешение потоков

При смешении потоков смешивание происходит на основе движущейся энергии протекающей жидкости в результате отклонения, разделения и турбулентного завихрения. Смешение происходит в трубе со встроенными неподвижными механизмами или с помощью другого смешивающего устройства. Такие аппараты получили название статичных смесителей. Самыми распространенными устройствами смешения потоков являются смесительные трубы (трубчатые смесители), струйные смесители, смесительные клапаны и центробежные насосы.

Смесительные трубы

Трубчатый смеситель это отрезок трубы. В него встроены различного рода неподвижные набивки: пластинчатые, гребенчатые.

Набивки размещаются в трубе с разными углами наклона и поворотами на 90º. Смешиваемые жидкости поступают на впускную сторону. В местах перехода секций пластин жидкости разделяются на отдельные потоки, поворачивают и подаются вновь уже при другом диаметре трубы.

Смешивание двух отдельных потоков жидкостей высокой вязкости (смолах) происходит посредством диффузии. Необходимая длина смесительной трубы при этом около 10 – 15 диаметров этой трубы.

При турбулентном течении газов или жидкостей со средней и низкой вязкостью преобладает турбулентное завихрение. Необходимая длина смесительной трубы при этом около 2 – 5 диаметров этой трубы.

Смесительные трубы служат не только для смешивания жидкостей и газов друг с другом, но и для эмульгирования нерастворимых жидкостей в других жидкостях.

Преимущества смесительной трубы в сравнении с механическими и пневматическими смешивающими устройствами заключается в том, что отсутствуют подвижные механизмы и отдельная смесительная ёмкость. Это исключает необходимость в техническом обслуживании.

Недостатками являются значительные потери давления в сравнении с пустотелой трубой. Также есть вероятность засорения при забивании проёмов между пластинами набивок.

Струйные смесители

В струйных смесителях (насосах) жидкость подаётся под давлением. Поперечное сечение сопла сужено, что ведёт к увеличению скорости подачи.

Статическое давление при этом резко падает и идёт подсос примешиваемой жидкости.

В смесительном диффузоре и трубопроводе создаётся высокая турбулентность, которая ведёт к интенсивному перемешиванию двух жидкостей.

Замешивание, втирание

Замешивание – это процесс приготовления смесей высокой вязкости, густотёртых смесей с консистенцией мази или пасты. Процесс представляет собой ряд повторяющихся операций. Это разминания, растягивания, сдвиги, разделения и перекладывания с места на место.

Втирание служит для получения из твёрдого вещества (порошка) при добавлении жидкости при постоянном помешивании массы в виде пасты или теста. Жидкость распределяется в порошке, смачивая частицы порошка. Влажная масса превращается в рыхлый комок. Органические вещества набухают и, растворяясь, превращаются в липкую жидкость, которая, в свою очередь, образует тестообразную массу.

В процессе замешивания и втирания в продукте происходит измельчение гранул и частиц порошка. Это обуславливается большими сдвигающими и срезающими нагрузками.

При реализации данных процессов находят применение планетарные смесители, гребковые месилки и червячные пластикаторы.

Планетарный промышленный смеситель

Планетарный смеситель применяется для получения лёгких пастообразных масс.

Он оснащён вальцами, которых может быть один, два или три. Вместе со смесительными органами они вращаются в передвижном баке планетарного смесителя. Вальцы вращаются вокруг своей оси и планетарно вокруг центральной оси смесительной ёмкости. При вращении они интенсивно перемешивают массу, соскребая прилипшие куски со стенок.

Источник

Пневматическое перемешивание

Плюсы и минусы пневматического перемешивания.

Плюсы:

1. Пневматическое перемешивание сжатым инертным газом или воздухом используют, когда перемешиваемая жидкость отличается большой химической активностью и быстро разрушает механические мешалки.
2. Надежность конструкции, т.к. нет движущихся механизмов.
3. Простота обслуживания (по сравнению с механическими мешалками).
4. Низкая стоимость (по сравнению с механическими мешалками).

Минусы:

1. Процесс пневматического перемешивания является малоинтенисивным процессом, в связи с этим расход энергии при перемешивании сжатым газом или воздухом значительно больше, чем при механическом перемешивании.
2. Пневматическое перемешивание не применим для обработки летучих жидкостей в связи со значительными потерями перемешиваемого продукта.
3. Перемешивание воздухом может сопровождаться окислением или осмолением веществ.
4. Наличие пневматической линии (если перемешивание происходит при помощи воздуха).
5. Дополнительные расходы на приобретение инертного газа и на оборудование для работы с инертными газами.

Виды пневматического перемешивания.

Выделяют два вида устройств, которые устанавливают в аппараты:

1. барботер;
2. центральная циркуляционная труба.

Барботер представляет собой расположенные по дну аппарата трубы с отверстиями, с помощью которых осуществляется барботаж газа через слой обрабатываемой жидкости.

При циркуляционном перемешивании (эрлифтовом) 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 стеками аппарата, обеспечивая циркуляционное перемешивание жидкости.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Барботажное перемешивание

Основные методы перемешивания: 1) механическое перемешивание, осуществляемое с помощью мешалок, имеющих вращательное движение; 2) барботажное перемешивание , осуществляемое путем подачи в жидкость газа, распределяемого в виде пузырьков; 3) смешение в потоке жидкости с помощью неподвижных устройств. В барботажном перемешивании участвуют пузырьки газа, всплывающие в жидкости. Барботаж, приводит к циркуляции, обусловленной тем, что плотность жидкости превышает плотность газожидкостной смеси. Такой метод перемешивания как специальный используется сравнительно редко и главным образом, для жидких сред, основным компонентом которых является вода. Однако с ним часто приходится иметь дело в массообменных процессах, проводимых в аппаратах с контактными устройствами, на которых происходит барботаж газа ( или пара) через жидкость. [16]

Эффективное перемешивание жидких реагентов может быть осуществлено в результате барботажа инертного газа или газообразных реагирующих веществ через жидкость. Барботажное перемешивание целесообразно применять для жидких реагентов, которые могут оказывать сильное коррозионное воздействие на механическую мешалку и уплотнение вала. Одновременно барботирующии газ может служить теплоносителем. Конструкция реактора при барботажном перемешивании значительно проще, чем при механическом и циркуляционном перемешивании. Барботажное перемешивание используется при взаимодействии газообразных углеводородов с жидкими, а также для перемешивания водных растворов твердых веществ, когда барботирующии инертный газ может уносить только пары воды. [18]

Для перемешивания растворов при титровании, так же как и в лабораторных приборах, используют стержневые и магнитные мешалки с электрическим и иногда пневматическим приводом. Барботажное перемешивание отличается весьма большой надежностью благодаря отсутствию движущихся механических частей, уплотнений и взрывоопасного привода. При этом обычно не удается получить такую скорость перемешивания, как при механическом перемешивании, так как подачу воздуха приходится ограничивать, чтобы избежать нежелательного воздействия на индикаторные электроды пузырьков воздуха и образования большого количества, пены. Однако время перемешивания барботажем для многих случаев приемлемо и обычно удается создать такую конструкцию барбо-тажной мешалки, которая снижает до допустимых пределов воздействие пузырьков воздуха на индикаторные электроды тигро-метра. Перемешивание барботированием, однако, принципиально неприменимо при некоторых видах фотометрических и высокочастотных способах титрования. [20]

Основные методы перемешивания: 1) механическое перемешивание, осуществляемое с помощью мешалок, имеющих вращательное движение; 2) барботажное перемешивание, осуществляемое путем подачи в жидкость газа, распределяемого в виде пузырьков; 3) смешение в потоке жидкости с помощью неподвижных устройств. В барботажном перемешивании участвуют пузырьки газа, всплывающие в жидкости. Барботаж, приводит к циркуляции, обусловленной тем, что плотность жидкости превышает плотность газожидкостной смеси. Такой метод перемешивания как специальный используется сравнительно редко и главным образом, для жидких сред, основным компонентом которых является вода. Однако с ним часто приходится иметь дело в массообменных процессах, проводимых в аппаратах с контактными устройствами, на которых происходит барботаж газа ( или пара) через жидкость. [21]

Барботажное перемешивание целесообразно применять для процессов перемешивания жидких реагентов, которые могут оказывать сильное коррозионное воздействие на механическую мешалку. Одновременно барботирую-щий газ может служить теплоносителем. При барботажном перемешивании важно, чтобы перемешиваемая среда имела низкую летучесть. Вследствие этого оно редко применяется для перемешивания органических веществ. [22]

Эффективное перемешивание жидких реагентов может быть осуществлено в результате барботажа инертного газа или газообразных реагирующих веществ через жидкость. Барботажное перемешивание целесообразно применять для жидких реагентов, которые могут оказывать сильное коррозионное воздействие на механическую мешалку и уплотнение вала. Одновременно барботирующии газ может служить теплоносителем. Конструкция реактора при барботажном перемешивании значительно проще, чем при механическом и циркуляционном перемешивании. Барботажное перемешивание используется при взаимодействии газообразных углеводородов с жидкими, а также для перемешивания водных растворов твердых веществ, когда барботирующии инертный газ может уносить только пары воды. [23]

Применяя в качестве вспомогательной жидкости воду, можно сравнительно просто ( например, с помощью напорного бака 8 с переливной трубой) обеспечить постоянство ее расхода. Шкала прибора линейная и может быть определена расчетным путем без градуировки прибора на рабочей среде. Для определения расхода Gn достаточно измерять разности средних по сечению температур потоков рабочей среды и вспомогательной жидкости. Задача усреднения температуры основного потока достигается его турбу-лизацией при помощи вентиля, дросселя, колена или барботажного перемешивания сжатым воздухом или газом. [25]

В гомогенных реакторах процесс протекает в одной фазе и не сопровождается фазовыми переходами. Отсутствие переноса вещества пли энергии через границу раздела фаз является основным признаком гомогенных процессов. При этом совсем не обязательно, чтобы реактор содержал только одну фазу. Он может быть заполнен инертной твердой насадкой для уменьшения продольного перемешивания или в него может подаваться инертное жидкое либо газообразное вещество для барботажного перемешивания или создания эрлифта. Однако если в реакторе не происходит обмен веществом пли энергией между фазами, то он должен быть бтнесен к гомогенным. [26]

Дело в том, что при работе пневматической системы пульсации происходит двойное преобразование энергии — сначала из электрической в энергию сжатого компрессором воздуха, а лишь затем, с помощью пульсатора и различных устройств — в энергию механических колебаний жидкости в реакторе; кроме того, требуется энергия для привода пульсатора. На всех этапах превращения энергии из одного вида в другой происходят потери ее. Это создает впечатление, что энергозатраты должны быть больше, чем при подводе энергии с меньшим числом преобразований, например в механических мешалках или при барботажном перемешивании . [28]

Эффективное перемешивание жидких реагентов может быть осуществлено в результате барботажа инертного газа или газообразных реагирующих веществ через жидкость. Барботажное перемешивание целесообразно применять для жидких реагентов, которые могут оказывать сильное коррозионное воздействие на механическую мешалку и уплотнение вала. Одновременно барботирующии газ может служить теплоносителем. Конструкция реактора при барботажном перемешивании значительно проще, чем при механическом и циркуляционном перемешивании. Барботажное перемешивание используется при взаимодействии газообразных углеводородов с жидкими, а также для перемешивания водных растворов твердых веществ, когда барботирующии инертный газ может уносить только пары воды. [29]

Источник