Оборудование для смешивания: преимущества и недостатки

оборудование для смешивания

Смесительные приборы применяют для получения однородных и высокодисперсных эмульсий из различных легко- и трудносмешивеамых компонентов. О качестве полученного продукта судят благодаря размерам частиц компонентов: чем выше дисперсность, тем более устойчивой и стабильной является эмульсия и, соответственно, выше ее качество. В наше время оборудование для смешивания все интенсивнее используются в таких отраслях промышленности, как нефтехимическая, пищевая, строительная, в сельском хозяйстве, теплоэнергетике и т.д. для решения задач перемешивания, диспергирования и массообмена.

Классификация смесителей

Наиболее понятной и простой является классификация смешивающих устройств на основании принципа их работы. В соответствии с ним смесители делят на:

  • механические (пневмоустройства, коллоидные мельницы, золотники, мешалки и т.д.);
  • кавитационные с подвижными элементами (роторные, пьезоэлектрические, вибрационные, струйные);
  • кавитационные статические (плоские, вихревые, объемные).

Механические смесители

Являются представителями традиционной технологии смешивания компонентов в жидкостных потоках, базирующейся на механической обработке среды.

Коллоидная мельница

В пищевой, химической, фармацевтической и других отраслях промышленности широко распространены механические устройства для смешивания типа коллоидная мельница. В ее состав входят вращающийся ротор и неподвижный статор. Между ними оставляют небольшой зазор величиной порядка 0,2-0,6 мм.

Эмульсию получают за счет «перетирания» компонентов в данном зазоре. Размер капель обрабатываемых веществ можно уменьшать за счет уменьшения зазора между ротором и статором или же увеличения скорости вращения ротора.

Существующие коллоидные мельницы, обеспечивающие повышенную дисперсность и гомогенность полученных эмульсий. К ним можно отнести модель КЛМ торговой марки GlobeCore. Кроме стандартных подходов в ней имеются сложнее микрорельефы ротора и статора, создающие дополнительную турбулентность, которая «разрывает» частицы продукта. Такие технические решения позволяют получить дисперсность 1-5 мкм.

К механическому способу получения эмульсий также относят воздействие воздуха или пара. К недостаткам метода относят взрывоопасность при обработке воздухом некоторых компонентов. Ориентировочная дисперсность эмульсии составляет 15-30 мкм.

Кавитационные смесители

Функционируют за счет разрушительного воздействия кавитации на поверхности, вблизи которых она протекает. К недостаткам метода относят шумность, вибрацию, нестабильность работы оборудования, преждевременную поломку рабочих органов и т.д. Кроме негативных явлений, приведенных выше, кавитационные смесители обладают и рядом положительных: очистка поверхностей, гомогенизация, эмульгирование, диспергирование, пенообразование и газификация.

Кавитационные смесители с подвижными элементами

К этому типу устройств относятся ультразвуковые смесители, работающие за счет звуковых волн в обрабатываемой упругой среде. Диапазон колебаний при этом может составлять от 5 до 40 кГц и даже выше.

Роторно-пульсационные аппараты

Используют акустические колебания звуковых частот, возникающих в результате периодического перекрывания пазов в статоре зубцами вращающегося ротора.

Кавитационные статические смесители

Среди статических гидродинамических устройств стоит выделить генераторы плоского, вихревого и объемного типов. Плоские и объемные генераторы обеспечивают получение эмульсии высокого качества и относительно большую производительность при незначительных габаритных размерах самих агрегатов.

Основное преимущество плоского генератора перед объемным – это возможность получения более стабильного двухмерного потока и сохранение автомодельности течения в проточной части генератора.

Генераторы вихревого слоя

В генераторах вихревого типа возникают мощные кавитационные явления и пульсации давления за счет тангенциального выхода рабочей жидкости из тонкого отверстия, последующего разворота, завихрения и выхода в рабочую камеру с повышенным давлением, где и происходит схлопывание кавитационных пузырьков.

К недостаткам смешивающего устройства данного типа относят ограничения на расход рабочей жидкости и размер твердой фазы, накладываемые небольшим проходным сечением генератора. А также ограничения на подающее оборудование и энергозатраты, возникающее вследствие высоких рабочих давлений (до 10 МПа).