как называется чем мешает раствор
Как приготовить строительный раствор или бетон?
Любое сооружение не обходится без соединительных технологий, основанных на вяжущих веществах. Купить качественный цемент в Москве и купить готовый бетон в Москве можно обратившись в компанию МСК-Регион. Но что делать, если необходим небольшой объём или отсутствует возможность подъезда бетономешалки? Следует прочитать эту статью, подыскать дополнительную разъясняющую информацию, и выполнить замес собственными усилиями. Составление строительных смесей — вполне доступная тема, по сравнению с нанотехнологиями и другими сферами, требующими упорного образования.
В чём разница между цементными и бетонными растворами?
Бетон состоит из вяжущих элементов и наполнителя. Вяжущие — вода и цемент. Наполнители — песок, щебень, керамзит, гравий, вторичный материал (бой кирпича, бетона, асфальта). Используется как базовая смесь для создания прочных изделий, благодаря свойству после затвердения преобразовыватьс я в искусственный камень.
Главное отличие заключается в использовании в бетоне крупного наполнителя, обеспечивающего прочность и плотность изделия.
Как приготовить строительный раствор?
Для начала стоит чётко уяснить что, пропорции используемых компонентов, прямым образом влияют на крепость. И то что, не разумно создавать максимальную прочность для минимальных условий эксплуатации.
Ориентироваться лучше по исходному материалу. Если вы используете кирпич сотой марки, то и цемент должен иметь соответствующие характеристики.
Серьезный замес: как замешать раствор вручную
Задумали залить стяжку или сделать кладку и не знаете, чем замесить раствор? Мы расскажем какую насадку взять для размешивания смеси, чтобы она подходила к дрели, перфоратору, шуруповерту и строительному миксеру.
Результат отделочных работ напрямую зависит от качества и однородности строительной смеси. А чтобы хорошо замешать раствор без профессиональной техники, нужно взять подходящую насадку, коих в природе огромное разнообразие. Мы расскажем о том, как подобрать подходящий венчик. Также объясним, какие насадки можно использовать с дрелью, перфоратором и шуруповертом, а какие только со строительными миксерами.
Конструкция лопастей насадок
Состав строительной смеси, а также планируемая консистенция, влияют на выбор лопасти насадки. Существует по меньшей мере три основных вида, а у каждого вида есть свои «вариации».
Спиралевидные насадки
Лопасти у таких насадок представляют спираль с несколькими витками, заканчивающимися кольцом. Витки могут быть правосторонними и левосторонними. Правосторонние лопасти предназначены для тяжелых цементных и штукатурных растворов. Благодаря правостороннему вращению лопастей (не идет речь о вращении патрона дрели) тяжелые частицы, оседающие на дно ведра, поднимаются вверх, и тем самым смесь становится однородной.
Левосторонние же наоборот смесь опускают сверху вниз, препятствуя разбрызгиванию материала. Такие венчики предназначены для размешивания жидких шпатлевок и лакокрасочных материалов. Если у вас миксер или шуруповерт с функцией реверса, тогда можно обойтись любой насадкой для материалов разной плотности и консистенции.
Прямые венчики
Венчики с прямыми лопастями могут перемешивать ингредиенты только в горизонтальной плоскости. Благодаря такой конструкции полностью исключается возникновение пузырьков воздуха. Такие насадки используют для размешивания смесей на основе гипса, полимерных смол, клеев и герметиков, в которых образование воздуха может привести к снижению эксплуатационных свойств.
В свою очередь насадка прямого типа может иметь лопасть, состоящую из кругляка или плоской трубки. Средняя цена таких венчиков 200 — 300 рублей.
Винтообразные
Насадки такого типа представляют собой венчик с направленными в разные стороны лопастями. Некоторые устройства имеют сразу два винта: нижний имеет правосторонние лопасти, которые поднимают со дна материал, а верхний левосторонние лопасти, которые препятствуют разбрызгиванию смеси.
Используются винтообразные венчики чаще всего для очень жидких растворов, таких как лаки, краски и эмульсии. Нам на практике попадались насадки с пластиковыми и металлическими винтами — разница в замесе особо не ощущается, но металл все же более долговечный.
Узкоспециализированные
Это не отдельный вид, а целый сборник разных венчиков для определенных типов работ. Среди них выделяются такие:
Разновидности хвостовиков насадок
В зависимости от формы хвостовика, насадка может использоваться только с миксером или с дрелью и перфоратором. Вот несколько типов хвостовиков, которые встречаются в насадках для смешивания растворов:
Существуют еще насадки с хвостовиками под конус Морзе, однако они предназначены для промышленного применения и дома их использовать нецелесообразно.
Имеет ли значение длина насадки?
У всех венчиков для строительных миксеров, дрелей и перфораторов есть две стандартные длины: 400 и 600 мм. Но как быть, если нужно замешать 200 л и более? Тут на помощь идут удлинители, которые крепятся к венчикам. Максимальный размер удлинителя, который встречается в продаже, составляет 1000 мм. То есть можно получить насадку длиной 1,4 или 1,6 м.
Зачем вообще удлинять венчик? Для того, чтобы достать до фрагментов смеси на дне и получить действительно однородную консистенцию. Но по нашей практике в 99 % случаев для лчиных нужд удлинителей не требуется.
Техника для работы с насадками:
Как правильно замешивать бетон в бетономешалке
Как правильно замешивать бетон в бетономешалке
Важность бетономешалки при строительстве сложно переоценить. Она является агрегатом принудительного действия, активно перемешивающим лопастями материалы. Для бытового применения (или строительства в объёмах небольшой бригады) установка имеет компактные размеры – до пары метров.
Изготовить строительную или отделочную смесь с её помощью – почти минутное дело. Однако следует знать основные требования к материалам и их соотношения масс и (или) объёмов. Замешивать раствор важно в определенной последовательности – технология достаточно проста.
Используемые компоненты
Базовых частей для любого бетона всего 4: вода, песок, цемент и щебень.
Помимо основных компонентов также задействуются:
Их соотношение с основными рассчитывается на основе количества целевого и описывается в инструкции к веществу. Пропорция обычно выверяется по цементу или готовому объёму.
Цемент: как правильно замешивать бетон в бетономешалке
Цемент является веществом, которое связывает все остальные компоненты. От качества и свойств цемента зависят свойства готового бетона. Частицы песка и другие, более крупные, элементы он схватывает в трёхмерную сеть. Удержание всей такой «конструкции» при внешних нагрузках и является функцией цемента.
Цемент: как правильно замешивать бетон в бетономешалке
Помимо марок выпускают еще и различные виды цемента. Наиболее популярные – портландцемент, белый, шлакопортланд и т.д. В его составе уже могут быть добавки, придающие гидрофобные и сульфатостойкие свойства, снижающие время затвердевания.
В работу берётся цемент не слишком старый – желательно до 2-3 месяцев. Опасность его хранения – в гигроскопичности: материал хорошо впитывает влагу. Поэтому даже при свежей партии важно оценить наличие и твёрдость комочков в мешке.
Если есть возможность открыть мешок, сдавите немного цемента пальцами. При рассыпчатости можно судить о свежести партии, при образовании комков – о залежалости.
Щебень: как правильно замешивать бетон в бетономешалке
Замесить раствор без щебня невозможно. В качестве щебня применяют бой каменных пород – гравий, гранит или иные подобные, имеющиеся под рукой. Основное требование – примерная однородность, без слишком больших кусков и посторонних объектов.
Щебень: как правильно замешивать бетон в бетономешалке
Структура и цвет щебня особой роли не играют, важен размер фракции. Так называется среднестатистический размер одиночного камня. Этот параметр напрямую влияет на прочность будущего бетона.
В связи с этим выделяют щебень следующих фракций:
Первые 3 – гранит, вторые – обычный гравий. Играет роль и форма камней: чем она острее и более шероховатая, тем лучшим будет сцепление в растворе. Неопытные мастера берут для замесов обычную гальку – это недопустимо для прочного бетона.
Песок: как правильно замешивать бетон в бетономешалке
Приготовление бетонной смеси обязательно требует песка – мелкозернистого сыпучего материала, имеющего сравнительно высокую степень чистоты. Задача песка – заполнить имеющиеся пустоты между элементами твёрдого наполнителя и создать пластичность бетона. Он одновременно снижает затраты на цемент и помогает упрочнять высыхающий раствор.
Песок: как правильно замешивать бетон в бетономешалке
Рекомендуется задействовать чистый и по возможности одноцветный песок. Выкапываемый из-под грунта может не подойти – важно получить крупнозернистый светлый материал. По наличию воды лучше подбирать не слишком влажный – иначе с добавлением воды будет сложно угадать.
Также песок не должен содержать глину – это вещество плохо связывается с цементом, не образуя устойчивое соединение.
Вода: как правильно замешивать бетон в бетономешалке
Вода является ключом для образования бетона: она химическим образом воздействует на цемент и другие компоненты, заставляя их создать «вечное» соединение. От чистоты воды зависят прочность и долговечность материала.
Вода: как правильно замешивать бетон в бетономешалке
Для растворов применяется почти любая вода – за исключением солёной и насыщенной химикатами. Пресная (речная, озёрная или колодезная), грунтовая или поверхностная, техническая или та, которой промывали ёмкости и инструмент от цемента – лучшее решение. Жидкость с явным содержанием бытовой химии, нефтепродуктов, сточных вод применять не следует.
Вода задействуется не только на этапе замешивания в качестве одного из компонентов:
Она является основой операций всего производственного цикла. Для замеса же применяется в соотношении от 0,7 до 1,1 частей, приходящихся на 1 часть цемента. Характерно, что при схватывании химических соединений и испарении воды ее количество влияет на качество бетона:
Пропорции смеси
Для оптимального качества будущего бетона важно выдержать пропорции компонентов. Бывалые мастера чувствуют, сколько чего требуется, а для начинающих мастеров рекомендуем такие соотношения:
Пропорции смеси
Марки М450 и выше (М500, М550, М600) относятся уже к особо прочным составам. Последние 3 задействуются для прямого контакта с водой и влажной почвой – для водохранилищ, метро и т.д.
Установка оборудования
Для бетономешалки имеет большое значение предварительная подготовка. Перед загрузкой компонентов важно приготовить механизм:
Работа бетоносмесителя должна быть равномерной и без сильных резких звуков, стуков и треска. Опрокидываемость можно проверить с помощью относительно лёгкой технической воды – иначе при замешивании машина перевернется. Заливаем технической водой половину барабана и плавно изменяем угол его наклона.
Меры безопасности
Формирование замесов проводят с учётом следующих требований.
Порядок загрузки компонентов
При постоянной потоковой работе нет времени оценивать количество по массе, применяется объёмный способ. Отмер сыпучих и жидких компонентов выполняется обычным ведром или мерительной ёмкостью.
В общем порядке загрузка выполняется так:
Очередность загрузки играет роль с точки зрения времени замешивания и расхода электроэнергии. Так, подмечено следующее:
Для эффективной работы механизма и минимальных потерь рекомендуется загружать не более 2/3 или 4/5 объема. Это предотвратит выплескивание жидкости, а положение рукоятки следует варьировать по загрузке. В то же время агрегат нельзя поднимать вертикально вверх – в нижней центральной части перемешивания почти не будет.
Сколько времени мешать бетон в бетономешалке
О том, как долго замешивать бетон в бетономешалке, спорить не приходится – цифры давно известны и проверены. Дорогостоящее ресурсное время и затрачиваемая электроэнергия рассчитывается на уровне считанных минут:
Таким образом, будет достигнута максимально равномерная консистенция, а вода не успеет испариться.
Выгрузку проводят так:
Залезать руками или инструментом внутрь работающего механизма строго запрещено. При необходимости следует остановить вращение.
Журнал «Сырье и Упаковка»
Текущий номер
Ближайшие выставки
Партнеры
Перемешивающие устройства для лабораторий и производства
26.09.2011
Для приготовления суспензий, эмульсий и однородных физических смесей в химической промышленности широко применяют процессы перемешивания. Наиболее распространенный способ перемешивания в жидких средах – механическое перемешивание. Его применяют для приготовления суспензий, взвесей, растворов, реагентов и эмульсий с целью гомогенизирования, суспендирования, растворения, смешения, взмучивания и т.п. Для всего этого используют механические мешалки, которые применяются для перемешивания жидких сред, пастообразных, тестообразных и сыпучих материалов. Когда обычное перемешивание не дает желаемого результата, например при изготовлении тонких эмульсий и суспензий, применяют диспергаторы, в которых, благодаря встроенной системе «ротор-статор», обеспечивается высокая скорость циркуляции продукта и хорошее качество диспергирования при относительно низком потреблении электроэнергии. Механические мешалки в настоящее время – это наиболее распространенные перемешивающие устройства в химической промышленности, о них мы и поговорим в этой статье.
Мешалки применяют не только на производстве, но и в лабораториях. Лабораторное оборудование рассчитано на меньшие объемы, но принципы работы те же. Перемешивающие устройства, сконструированные для обработки небольших количеств продукта, идеальны для разработки новых рецептур. Они обеспечивают возможность безпроблемного масштабирования производства и перенос рецептур и отработанных технологий из лаборатории в производство. Произведя небольшую партию продукта на пилотном оборудовании, можно определить, будет ли продукт принят на рынке, выявить потребность в исходном сырье, добавках, рассчитать расход электроэнергии и запланировать производительность будущих индустриальных установок. Самая простая мешалка состоит, как правило, из трех основных частей, это – двигатель, вал и импеллер с лопастями различного профиля, формы и угла наклона.
По устройству лопастей мешалки разделяются на лопастные, пропеллерные, турбинные, специальные (якорные, рамные, барабанные и др.). По исполнению мешалки могут быть вертикальными, боковыми, донными, погружными. Мешалка может приводиться в движение электродвигателем или пневмодвигателем. По скорости вращения мешалки разделяют на быстроходные (пропеллерные, турбинные, лопастные, фрезерные) и тихоходные (не более 1 об/сек – рамные, якорные, шнековые, спиральные, ленточные, листовые, лопастные). В зависимости от того, какой поток образуют мешалки в емкости или аппаратах, их можно разделить на мешалки, создающие тангенциальное, радиальное, аксиальное и смешанное течения. На практике в большинстве случаев имеет место смешанное течение жидкости, которое является результатом сложения потоков двух или даже трех основных типов. Поэтому сосредоточимся на классификации мешалок, в зависимости от устройства лопастей и попробуем рассмотреть их основные плюсы и минусы.
Лопастные мешалки
Лопастная мешалка (рис. 1) – это механизм, состоящий из двух и более числа лопастей, прямоугольной формы. Импеллер с лопастями крепится на вращающемся валу, вертикальном или наклонном. К лопастным мешалкам специального назначения так же относятся рамные (якорные) и листовые мешалки. Среди основных достоинств мешалок лопастного типа следует назвать относительно небольшую стоимость изготовления и несложность конструкции, удобство и простоту в обслуживании. Частота кружения подобных мешалок колеблется от 18 до 80 об/мин; при повышении частоты вращения выше указанной результативность перемешивания резко уменьшается и растет расход энергии.
Рисунок 1. Лопастная мешалка
Недостаток лопастных мешалок – это слабый осевой поток, который не обеспечивает полного перемешивания всего объема жидкости в емкости или аппарате. Из-за незначительного создания осевого потока, лопастная мешалка перемешивает в основном те слои жидкости, которые расположены вблизи от лопастей мешалки. В объеме перемешиваемой жидкости развитие турбулентности происходит медленно и циркуляция жидкости невелика. Поэтому лопастные мешалки рекомендуется использовать для перемешивания низковязких жидкостей до 100 сПз, они непригодны для перемешивания легко расслаивающихся веществ.
Итак, основным недостатком лопастных мешалок является то, что при их использовании развитие турбулентного движения во всем объеме жидкости происходит очень медленно и циркуляция ничтожна. При использовании лопастных мешалок в перемешиваемой жидкости также наблюдается значительный градиент концентрации. Вихревое движение жидкость приобретает при установке в сосуде с мешалкой отражательных перегородок в виде вертикально поставленных полос. При обтекании жидкостью перегородок за ними образуется зона пониженного давления, в которой возникают вихри. При возрастании числа оборотов вихри отрываются от перегородок и движутся в направлении вращения лопасти. В случае дальнейшего увеличения числа оборотов возникает беспорядочное вихревое движение жидкости, при этом вихри соударяются друг с другом по всему объему жидкости. В этих условиях достигается высокая равномерность и интенсивность перемешивания. В то же время при наличии перегородок, препятствующих вращению всей массы жидкости, резко снижается глубина воронки. Обычно достаточно четырех симметрично установленных радиальных перегородок для улучшения перемешивания. Однако с установкой перегородок возрастает расход энергии на перемешивание.
Также несколько улучшает положение наклон лопастей на 30 и даже 45 ° к оси вала. В результате повышается аксиальное движение жидкости и достигается снижение градиента концентрации в ней, хотя полностью концентрационный градиент не устраняется. Мешалка с наклонными лопастями способна удерживать во взвешенном состоянии частицы, скорость осаждения которых невелика, а также пригодна для перемешивания в случае медленно протекающих химических реакций. Установлено, что в производственных условиях лопастные мешалки всегда обходятся дороже в тех случаях, когда для достижения требуемого технологического эффекта необходим осевой поток. Лопастная мешалка с наклоном лопасти 45 ° при образовании суспензий вызывает в перемешиваемой системе такое же действие, как и пропеллер того же диаметра, но требует при этом втрое больших затрат времени и увеличенного на 25% расхода мощности. Основные области применения лопастных мешалок:
Как уже говорилось, лопастные мешалки простого типа наиболее эффективны при перемешивании маловязких сред (до 100 сПз). Для перемешивания жидкостей с вязкостью свыше 2500 сПз более пригодны рамные мешалки или лопастные мешалки в сосудах с отражательными перегородками. В указанных областях применения лопастные мешалки обеспечивают хорошее перемешивание при небольшом расходе энергии. Лопастные мешалки непригодны для быстрого растворения, тонкого диспергирования, а также для получения суспензий, содержащих твердую фазу большой плотности. Для лучшего перемешивания всего объема жидкости в сосуде на валу устанавливают несколько пар горизонтальных лопастей, т.е. применяют многолопастные (трех, четырех), а также рамные мешалки, состоящие из нескольких горизонтальных и вертикальных, а иногда и наклонных плоских лопастей (см. ниже).
Пропеллерная мешалка
Рабочей частью пропеллерной мешалки является импеллер, лопасти которого изогнуты по профилю гребного винта, т.е. с постепенно меняющимся наклоном, почти от 0° у оси до 90° на конце лопасти (рис. 2). Вращаясь в жидкости, лопасти действуют наподобие винта, а жидкость, окружающая пропеллер, как бы является гайкой и перемещается в направлении оси мешалки. Это осевое движение складывается с круговым перемещением жидкости, благодаря чему возникает ее винтовое движение. Если винтовая поверхность пропеллера правая, а вращение его происходит по часовой стрелке, то осевое движение жидкости направлено вверх.
Рисунок 2. Пропеллерная мешалка
Пропеллер имеет обычно три лопасти, причем на вертикальном валу, в зависимости от высоты слоя жидкости, устанавливают один или несколько пропеллеров. К существенным преимуществам пропеллерных мешалок относятся значительная величина аксиальной составляющей вызываемого ими потока и большой насосный эффект, что позволяет существенно сократить продолжительность перемешивания.
Шаг винта является специфической геометрической характеристикой пропеллерных мешалок. Шагом винта называется расстояние между двумя соседними вершинами винтовой линии, находящимися на образующей цилиндра. Эта величина не может быть непосредственно измерена и ее рассчитывают по уравнению. При большем шаге будет больше насосное, а, следовательно, и перемешивающее действие, но одновременно возрастает потребление энергии.
Более обтекаемая форма импеллера пропеллерной мешалки, при одинаковом числе Рейнольдса, потребляет меньше мощности, чем мешалка иного вида. Пропеллерные мешалки работают без передачи на оборотах электродвигателя, что обеспечивает значительное сокращение потерь механической энергии. Скорость вращения пропеллера составляет 160–1000 об/мин. Диаметр винта обычно составляет 0,25–0,33 диаметра аппарата. Для энергичной циркуляции суспензии пропеллерная мешалка должна делать не менее чем 400 об/мин. При перемешивании вязких жидкостей, а также суспензий и эмульсий, образующих пену, число оборотов уменьшают до 150 об/мин. При высоких скоростях пропеллер может обнажиться вследствие образования воронки. Это можно предотвратить: 1) смещением пропеллера по отношению к оси аппарата на 1/4 его диаметра; 2) наклоном оси пропеллера к оси аппарата на 10–20°; 3) радиальной установкой нескольких пластин по образующим аппарата.
Эффективность пропеллерной мешалки значительно зависит не только от расположения в емкости или аппарате самой мешалки, но и от формы емкости или аппарата. Пропеллерная мешалка намного более эффективно применяется в емкости или аппарате цилиндрической формы с выпуклым дном. Установка пропеллерной мешалки в прямоугольном или квадратном баке, в емкости и аппарате с плоским либо вогнутым дном приводит к тому, что интенсивность перемешивания падает из-за образования застойных зон. В емкости с коническим дном существует оптимальная высота установки пропеллерных мешалок, которая выбирается экспериментально.
Когда требуется направленная циркуляция жидкости внутри аппарата, пропеллер помещают в неподвижную направляющую трубу – диффузор. Диффузор представляет собой цилиндрический стакан без днищ с ножками и тремя выступами для центровки по бокам. Диффузор может быть как стеклянным, так и полимерным. При отсутствии диффузора и использовании большого числа оборотов вращения пропеллерной мешалки в емкости или аппарате целесообразно и эффективно устанавливать отражательные перегородки. В горизонтальных мешалках больших объемов устанавливают два пропеллера и более, причем потоки жидкости, образуемые ими, для лучшего перемешивания должны быть обращены один к другому.
Переносные пропеллерные мешалки представляют собой обычные пропеллерные мешалки, большей частью двухрядные, снабженные струбциной, с помощью которой перемешивающее устройство закрепляется на краю емкости так, что вал может быть расположен вертикально или наклонно. Применяются, в большинстве случаев для перемешивания небольших объемов в полузаводских условиях. Пропеллерные мешалки особенно пригодны для этой цели, так как обладают большим насосным действием. Как правило, переносные мешалки устанавливают эксцентрично, так что отпадает надобность в отражательных перегодках. Сегодня пропеллерные мешалки поставляются с коробками скоростей, позволяющими изменять число оборотов, что еще более облегчает их применение в полупроизводственных условиях.
Пропеллерные мешалки применяются главным образом для следующих целей:
Пропеллерные мешалки пригодны для проведения непрерывных процессов. Однако они неприменимы для гомогенного смешивания и для смешивания вязких жидкостей (более 6000 сПз), а также для смешивания жидкостей с твердыми веществами большой плотности, для образования суспензий легко осаждающихся частиц, для растворения плохо растворяющихся веществ и для абсорбции газа.
Таким образом, основными достоинствами пропеллерной мешалки являются: высокая интенсивность перемешивания и умеренный расход электроэнергии, даже при значительном числе оборотов. Главные недостатки – малая эффективность при перемешивании вязкой жидкости и ограниченный объем интенсивно перемешиваемой жидкости. Кроме того, пропеллерная мешалка имеет более сложную конструкцию, чем лопастная, и значит дороже в изготовлении. Установка и проектирование пропеллерных мешалок требуют очень тщательных расчетов, вычерчивания и изготовления модели, а также проверки качества отливки, что весьма увеличивает накладные расходы.
Турбинная мешалка
Турбинные мешалки бывают двух типов: открытые и закрытые. Импеллер турбинной мешалки имеет форму колеса водяной турбины с наклонными, плоскими или особой формы лопатками, закрепленными на валу (рис. 3). В емкостях и аппаратах с турбинной мешалкой возникает, как правило, радиальный поток жидкости. Если турбинная мешалка работает на больших оборотах, то вероятно возникновение кругового (тангенциального) течения жидкости в емкости или аппарате, в результате чего образуется воронка. В таком случае в емкости или аппарате на небольшом расстоянии от стенок устанавливаются отражательные перегородки, чтобы исключить застойные зоны при перемешивании или диспергировании. Закрытые турбинные мешалки, образуют намного более выраженный радиальный поток, чем открытые турбинные мешалки. Если необходимо создать четко выраженный радиальный поток, кроме колеса (импеллера) устанавливают направляющий аппарат (статор). Статор обеспечивает получение строго радиального течения жидкости от мешалки и препятствует возникновению центральной воронки в аппаратах с турбинными мешалками.
Рисунок 3. Открытая (слева) и закрытая мешалки турбинного типа
Открытые турбинные мешалки представляют собой, по существу, усовершенствованную конструкцию простых лопастных мешалок. Вращение нескольких лопастей, расположенных под углом к вертикальной плоскости, создает наряду с радиальными потоками осевые потоки жидкости, что способствует интенсивному перемешиванию ее в больших объемах. Интенсивность перемешивания возрастает при установке в сосуде отражательных перегородок.
Закрытые турбинные мешалки обычно устанавливают внутри направляющего аппарата, который представляет собой неподвижное кольцо с лопатками, изогнутыми под углом 45–90°. Закрытые турбинные мешалки создают преимущественно радиальные потоки жидкости при небольшой затрате кинетической энергии. Образующиеся радиальные потоки жидкости обладают достаточно большой скоростью и распространяются по всему сечению аппарата, достигая наиболее удаленных его точек. Жидкость входит в мешалку через центральное отверстие и выходит по касательной к колесу. В колесе жидкость плавно меняет направление от вертикального (по оси) до горизонтального (по радиусу) и выбрасывается из колеса с большой скоростью. При таком направленном и многократно повторяющемся в единицу времени движении жидкости достигается быстрое и эффективное перемешивание ее во всем объеме сосуда. Для улучшения и ускорения перемешивания (что особенно важно в аппаратах непрерывного действия) применяют турбинные мешалки с лопастями или колесами, расположенными на различной высоте.
Турбинные закрытые и открытые мешалки работают при 100 – 350 об/мин и производят интенсивное перемешивание всего объема жидкости, находящегося в емкости или аппарате. Потребляемая мощность турбинных мешалок, работающих в емкостях и аппаратах при турбулентном режиме перемешивания и отражательными перегородками, не зависит от вязкости перемешиваемой среды. Мешалки данного типа могут быть использованы для продукта, вязкость которого изменяется во время перемешивания. Форма лопаток турбинной мешалки определяется характером перемешиваемой жидкости и целью перемешивания. Для обычных жидких смесей целесообразно использовать мешалки с ровными прямыми лопатками. Если нужно повысить насосное действие, применяют наклонные лопатки. Лопатки, наклоненные против вращения, выгодны при перемешивании смеси вязких веществ, профилирование лопаток и их кривизна влияют на условия стекания жидкости с мешалки, а, следовательно, на передачу энергии от мешалки к жидкости.
Турбинные мешалки применяют в самых различных случаях перемешивания, например для образования взвесей, растворения, проведения химических реакций, абсорбции газов и интенсификации теплопередачи. Менее часто их используют для перемешивания паст и тестообразных материалов. Для перемешивания в очень больших емкостях они, однако, менее выгодны, чем пропеллерные мешалки и сопла. Основными областями применения турбинных мешалок являются:
Достоинствами турбинных мешалок являются быстрота перемешивания и растворения, эффективное перемешивание вязких жидкостей и пригодность для непрерывных процессов. Турбинные мешалки можно применять при широком изменении вязкости и плотностей перемешиваемых смесей. Верхний предел вязкости жидкостей, перемешивание которых возможно с помощью турбинных мешалок, точно не установлен. При этом при работе в турбулентном режиме потребление энергии почти не меняется в очень широком диапазоне вязкостей. Таким образом, турбинные мешалки могут применяться для смесей, вязкость которых изменяется во время перемешивания. Недостатком турбинных мешалок можно считать сравнительную сложность и высокую стоимость изготовления.
В последнее время, аналогично переносным пропеллерным мешалкам, изготавливают переносные турбинные мешалки. Они снабжены устройствами для закрепления на краю сосуда и устанавливаются в большинстве случаев эксцентрично. Вал переносной турбинной мешалки, как правило, располагают вертикально, что более всего отвечает характеру потока жидкости, создаваемого мешалкой.
Специальные мешалки
Якорные или рамные мешалки с лопастямии, изогнутыми по форме стенок и днища сосуда, рассматриваются как одна из разновидностей лопастных мешалок и используются для перемешивания вязких жидкостей и пастообразных материалов (рис 4). Якорные и рамные мешалки, форма которых близка к внутренней форме и диаметру емкости или аппарата, очищают стенки аппаратов от налипающего на них материала, благодаря чему улучшается теплообмен и предотвращаются местные перегревы перемешиваемых веществ. Они отличаются прочностью и пригодны для перемешивания вязких жидкостей, а также для перемешивания низковязких жидкостей в емкостях, обогреваемых с помощью рубашек обогрева или змеевиков, когда возможно выпадение осадков или налипание на обогреваемые стенки емкости или аппарата продукта перемешивания. В этих случаях используются якорная или рамная мешалки, чтобы края и нижняя сторона мешалки очищали стенки и дно аппарата от осевших продуктов перемешивания. Как правило, эти мешалки приводятся во вращение мотором-редуктором с небольшой скоростью, например 15–40 оборотов в минуту.
Рисунок 4. Якорная (слева) и рамная мешалки
Листовая мешалка состоит из лопасти приблизительно квадратной формы, закрепленной на вертикальном валу (рис 5). Эти мешалки особенно пригодны для процессов, требующих равномерного распределения вещества в объеме, например для растворения, разбавления или проведения химических реакций. Листовые мешалки по типу вызываемого ими потока иногда относят к турбинным мешалкам без статора. Кроме чисто тангенциального потока, который является преобладающим, верхней и нижней гранями мешалки создаются вихревые потоки, подобно потокам, образующимся при перемешивании лопастной мешалкой.
Рисунок 5. Листовая мешалка
При большом числе оборотов тангенциальный поток переходит в радиальный. Имеются очень простые конструкции листовых мешалок, применяющихся в разных областях промышленности. Особенно широко их используют для ускорения химических реакций, растворения и процессов, протекающих при теплообмене. Создание струй в жидкости, способствующих растворению, может быть достигнуто за счет сверления отверстий в лопасти мешалки.
Листовые мешалки очень прочны и пригодны для перемешивания в тяжелых условиях, но не подходят для перемешивания суспензий и вязких смесей.
Барабанная мешалка представляет собой лопастной барабан в виде так называемого беличьего колеса (рис 6). Мешалки этой конструкции создают большую подъемную силу и потому весьма эффективны при проведении реакций между газом и жидкостью, а также при получении эмульсий, обработке быстро расслаивающихся суспензий и взмучивании тяжелых осадков. Рекомендуемые условия применения барабанных мешалок: отношение диаметра барабана к диаметру сосуда от 1:4 до 1:6, отношение высоты жидкости к диаметру барабана не менее 10.
Рисунок 6. Барабанная мешалка
Выбор мешалки
Выбор того или иного типа мешалки определяется целевым назначением перемешивающих устройств и конкретными условиями протекания процесса. Какие-либо четкие рекомендации по этому вопросу не могут быть сформулированы. Поэтому при выборе того или иного типа перемешивающих устройств можно использовать ориентировочные характеристики условий целесообразного применения различных типов мешалок, приведенные в таблице 1.
Объем жидкости, перемешиваемой одной мешалкой, м 3
Содержание твердой фазы при суспенди ровании, %
Динамическая вязкость перемешиваемой жидкости, кг/(м*с)