Mescolatori industriali— Panoramica
La miscelazione è una delle operazioni chiave comuni nelle industrie chimiche, farmaceutiche, alimentari e ambientali. Ad esempio, in una fabbrica di fibre sintetiche, i reattori di polimerizzazione come attrezzature principali sono solo due unità, mentre il serbatoio di ingredienti, il serbatoio di dissoluzione, il serbatoio di diluizione, il serbatoio tampone e altri dispositivi di miscelazione auxiliari sono fino a 30 unità. Nella produzione di materiali polimerici, l'85% dei reattori di polimerizzazione come attrezzature di base sono attrezzature di miscelazione. Nel processo di produzione di fermentazione farmaceutica, dalla coltura dei semi al processo di fermentazione critico, è quasi interamente attrezzatura di miscelazione.

Dato l'ampia applicazione di attrezzature di miscelazione, la sua attenzione è principalmente sulla miscelazione convenzionale di palette in sistemi di fase non-newtoniana a bassa viscosità e ad alta viscosità, sospensione solido-liquido e dispersione di gas-liquido, il consumo di energia, il tempo di miscelazione e altre quantità macroscopiche. A lungo, sebbene ci sia una grande esperienza di progettazione e associazioni che possono essere utilizzate per analizzare e prevedere sistemi di miscelazione, l'amplificazione diretta del reattore di miscelazione da una scala di laboratorio a una scala industriale è ancora molto pericolosa e ancora oggi richiede l'amplificazione graduale per raggiungere la trasmissione di massa, il trasferimento di calore e la miscelazione richieste dalle attrezzature di miscelazione.

Sviluppo di nuove attrezzature di miscelazione
Nei processi bifasici che coinvolgono gas e liquidi, come la fermentazione, vengono ampiamente utilizzati agitatori a disco per la dispersione del gas. A partire dagli anni '80, la ricerca su questo tipo di agitatore si è progressivamente approfondita con lo sviluppo dei mezzi di prova e della meccanica dei fluidi di calcolo. Le aziende e le unità di ricerca hanno anche lanciato molti agitatori con un consumo di energia inferiore e una migliore dispersione del gas.

Nell'industria dei polimeri, la ricerca e lo sviluppo di reattori di polimerizzazione ad alta efficienza hanno dato un forte impulso allo sviluppo di attrezzature di miscelazione. Per i reattori di polimerizzazione, non solo sono necessarie buone prestazioni di miscelazione, ma anche un taglio sufficientemente grande del materiale, al tempo stesso per rimuovere tempestivamente il calore di reazione, è necessario che il serbatoio di miscelazione abbia la massima capacità di trasferimento di calore possibile. Gli agitatori a flusso assiale spesso non soddisfano tali esigenze multiforme. Alcuni grandi gruppi di imprese, tra cui il settore petrochimico, come Sumitomo Heavy Machinery in Giappone, Mitsubishi Heavy Industries, ecc., hanno inventato agitatori a lame grandi, pan-energetici e a lame combinate dal punto di vista dello sviluppo di nuovi reattori di polimerizzazione ad alta efficienza. Dal punto di vista delle prestazioni integrate, questi agitatori considerano in modo più equilibrato la miscelazione, il taglio, il trasferimento di calore e l'adattabilità alla viscosità del liquido.

Un gran numero di attrezzature di miscelazione sono utilizzate per la miscelazione e la sospensione solido-liquido con sistemi viscosi bassi, che richiedono la capacità delle ruote per fornire un alto flusso di circolazione assiale con un basso consumo energetico. Le ruote propulsive tradizionali delle navi soddisfano questo requisito, ma le loro lame sono complesse e sono difficili da fabbricare e da dimensionare.

Tipo di miscelatore di ampia viscosità
Per gli agitatori tradizionali, generalmente possono essere suddivisi in due categorie. Una categoria è per fluidi a bassa viscosità, agitatori a turbina, ecc. L'altra categoria è per fluidi ad alta viscosità, agitatori a vite, telaio, ecc. Tuttavia, in molti processi di reazione, come il processo di polimerizzazione, la viscosità del materiale è bassa all'inizio e la viscosità diventa sempre più grande con la reazione. In questo caso, la scelta del mixer potrebbe essere problematica. Per queste condizioni di lavoro, è possibile utilizzare un dispositivo di agitazione combinato, cioè un agitatore a bassa viscosità impostato al centro e un agitatore a quadro di grande diametro per fluidi ad alta viscosità aggiunto. Avviare il dispositivo di agitazione centrale quando la viscosità è bassa, fermare l'agitatore a forma di telaio per farlo usare come pannello; Dopo l'aumento della viscosità, attivare contemporaneamente due insiemi di dispositivi per lavorare insieme. Tuttavia, il meccanismo di trasmissione del dispositivo di miscelazione combinato è generalmente più complesso.

Tecnologia di prova del campo di flusso e meccanica dei fluidi di calcolo
Per valutare l'effetto di miscelazione di un'attrezzatura di miscelazione, ci possono essere diversi mezzi, come la misura della potenza di miscelazione, la misura del coefficiente di trasferimento di calore, la misura del tempo di miscelazione, ecc., Ma la valutazione di base consiste nella misura del campo di flusso formato dal materiale all'interno dell'attrezzatura di miscelazione. Come il nucleo della tecnologia di agitazione è quello di capire quale tipo di campo di flusso è necessario per un determinato tipo di miscela (ad esempio sospensione solido-liquido, dispersione liquido-liquido, ecc.), quale agitatore è utilizzato e quali condizioni di funzionamento possono essere utilizzate per ottenere il campo di flusso necessario con un consumo energetico inferiore. L'adozione di mezzi di prova avanzati e la costruzione di un modello matematico ragionevole per ottenere il campo di velocità, il campo di temperatura e il campo di concentrazione all'interno del serbatoio di miscelazione non solo ha un significato economico molto importante per la progettazione ottimale dell'attrezzatura di miscelazione, ma anche per la ricerca di base di amplificazione e miscelazione ha un significato teorico reale.

Mescolatori industriali- Sviluppo tecnologico
Tecnologia di misura della velocità laser Doppler (LDV)
Tecnologia di misura della velocità delle immagini delle particelle (PIV)
Tecnologia di tomografia elettronica (EPT)
Tecnologia di meccanica dei fluidi (CFD)

A causa della diversità dei sistemi di applicazione e della complessità delle proprietà di flusso dei materiali, la miscela di fluidi è stata studiata a lungo attraverso metodi sperimentali per le quantità macroscopiche come la potenza di agitazione. Descrivere e simulare con precisione i processi di miscelazione omogenea e non omogenea, nonché i processi complessi di accoppiamento di miscelazione e reazione, fornendo una guida teorica per l'ottimizzazione e l'amplificazione della progettazione delle attrezzature di miscelazione, è un'importante direzione di sviluppo della tecnologia di miscelazione. L'applicazione di nuove tecnologie di misurazione e simulazione porta la tecnologia ibrida in una nuova fase di sviluppo che contribuirà direttamente alla progettazione di apparecchiature di processo più sicure e ottimizzate, migliorando l'efficienza del processo e riducendo il rischio di guasti e, infine, aumentando la produttività della risposta. Lo sviluppo di nuovi miscelatori e la progettazione intelligente delle attrezzature di miscelazione favoriranno l'efficienza e la comodità delle applicazioni industriali della tecnologia di miscelazione dei fluidi.