Mobiles d'agitation

Des mobiles d'agitation hautement efficaces, développés pour les exigences de melange individuelles

Ces dernières années, les exigences relatives aux systèmes de mélange dans les applications industrielles ont constamment augmenté. La conception des mobiles d'agitation, la sélection d'un système de mélange adapté, ainsi que la disposition des composants individuels sur l’agitateur ont un impact décisif sur le génie des procédés et les propriétés mécaniques.

Cela concerne non seulement les agitateurs mais également les réacteurs et leurs composants. L’optimisation globale des mobiles d'agitation classiques avec des aspects spécifiques à l’industrie est à la base du développement de la gamme de mobiles EKATO qui définit constamment de nouvelles normes dans le domaine des technologies de mélange.

Catégories de MOBILE D'AGITATION

Dans le domaine des technologies de mélange, une grande variété de mobile d'agitation est utilisée pour un grand nombre d’applications. Les différents designs peuvent être associés à quelques types de base. Les dimensions et les désignations de ces derniers sont définies dans la norme DIN 28131. Par principe, il est pertinent de classer les agitateurs en fonction des critères suivants :

En pratique, les mobiles d'agitation sont généralement classés en fonction du sens d’écoulement primaire.

En plus du flux axial ou radial désiré, chaque agitateur génère également un flux tangentiel en transmettant le mouvement de rotation au liquide. Un flux en trois dimensions prévaut donc dans la cuve de mélange. Ce champ d'écoulement est fortement influencé par les composants dans la cuve. Le flux tangentiel non désiré dans le système d’agitation peut souvent être réduit en installant des déflecteurs sur la paroi de la cuve.

 

MOBILES D'AGITATION classiques

Hélice Propeller

L'hélice à 3 pales est le mobile de pompage axial typique pour les milieux à faible viscosité. Ce mobile polyvalent est particulièrement adapté pour l’homogénéisation et la mise en suspension. Le modèle d'écoulement présente une forte aspiration axiale et un flux de décharge fortement regroupé dans la plage de l'écoulement turbulent. Le flux du jet de sortie est dévié en bas et atteint la paroi de la cuve jusqu'à la surface. Le liquide est accéléré dans la zone de l’hélice.

TURBINES À PALEs inclinées

Un modéle de flux assez comparable est produit par la turbine à 4 pales inclinées avec un angle de 45°. Cependant, il se forme une composante radiale plus importante. À l’opposé de la turbine, la zone d’application est étendue ; des viscosités jusqu'à 20 000 mPa peuvent être traitées. La plage d’application s'étend donc du régime d'écoulement laminaire au régime d'écoulement turburlent. Toutefois le redement est relativement faible, dû à la forme trés simpliste des pales.

RUBAN HÉLICOÏDAL

Le ruban hélicoïdal convient pour l’homogénéisation des milieux à haute viscosité. Il est composée d'un mobile en forme de ruban qui est fixé sur la tige par des barres transversales. Contrairement à l’hélice, le flux axial n’est pas causé par les différences de pression, mais par un effet de déplacement dans le régime d'écoulement laminaire. L’un des inconvénients du ruban hélicoïdal est l’utilisation obligatoire de traverses pour la stabilisation. Cela empêche l’installation de déflecteurs, de tubes plongeurs, etc. qui pourraient être avantageux ou nécessaires dans de nombreuses applications pratiques. Avec un rapport de diamètre de 0,9 à 0,99, le ruban hélicoïdal est un mobile opérant proche de la paroi.

Les turbines à flux radial génèrent un flux radial dirigé essentiellement vers la paroi de la cuve puis est ensuite dévié vers le bas et vers le haut. Cela entraîne la formation de deux vortex annulaires à rotation opposée. Cela provoque un flux axial vers la turbine depuis le haut et le bas. 

TURBINE À DISQUE

La turbine à disque est un exemple de turbine à pompage radial couramment utilisée. Plusieurs (six en général) pales rectangulaires verticales sont disposées de façon symétrique le long de la circonférence sur un disque support à l’horizontale. La turbine à disque est principalement utilisée pour les applications gazées. Dans ce cas, les inconvénients de cette turbine sont la limite de submersion relativement faible ainsi qu’une forte diminution de la puissance. L’extension aux autres tâches de mélange n’est possible que dans certaines conditions. Avec cette turbine, l’effet de mélange effectif se produit principalement dans la zone de cisaillement de l'écoulement radial.

DISQUE DISSOLVEUR

D’autres turbines à pompage radial typiques sont les disques dissolveurs, également appelés disques disperseurs. Le modèle EKATO DISSOLVER est composé d'un disque support sur lequel des éléments en forme de dent sont disposés à la verticale sur la circonférence du disque. Les disques dissolveurs conviennent pour les tâches de mélange nécessitant un degré de cisaillement élevé (par ex. pour émulsifier, concasser des solides et pour le broyage humide) et sont souvent utilisés en combinaison avec d'autres turbines comme système de mélange. Les forces de cisaillement locales élevées nécessaires sont donc obtenues avec des vitesses circonférentielles élevées dans un petit volume. Pour les matériaux à haute viscosité, une turbine à flux axial supplémentaire garantit une circulation suffisante dans la cuve.

IMPELLER

L'impeller est une turbine relativement rapide avec (généralement) trois pales repliées vers l’arrière dans la direction du flux. La direction principale du flux est radiale. Le volume de flux axial dépend du ratio du diamètre et de l’espace libre au fond de la turbine. La turbine courbe est généralement utilisée avec un ou deux déflecteurs en forme de doigts dans le système de mélange pour homogénéiser et améliorer le transfert de châleur dans les liquides à viscosité généralement faible. Cependant, son adaptabilité est limitée. Étant donné que l'impeller est conçue à l’origine pour les applications émaillées, elle n’est pas optimale en termes de dynamique des fluides et est donc de plus en plus remplacée par des turbines plus efficaces.

ANCRE

L’ancre est l’un des représentants typiques des turbines à flux tangentiel et est généralement composée de deux lames disposées en parallèle de la tige. Ces éléments sont connectés par une barre transversale qui suit le contour du fond de la cuve. Avec un rapport de diamètre de 0,9 à 0,99, l'ancre est très proche de la paroi. Sa tâche principale consiste à réduire l’épaisseur de la couche limite à haute viscosité adhérant à la paroi de la cuve afin d’intensifier le transfert de chaleur. Les agitateur à doigts ou à cadre qui sont toujours utilisés de façon occasionnelle ont des propriétés similaires à l'ancre. 

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