EKATO

Conventional Impellers

Для осевого, радиального и тангенциального потока

В смесительной технике используется большое количество импеллеров для самых разных применений. Различные конструкции можно разделить на несколько основных типов. Их размеры и обозначения стандартизированы в DIN 28131.

В целом, мешалки целесообразно классифицировать по следующим аспектам:

  • Первичное направление потока: осевое, радиальное или тангенциальное
  • Импеллеры, расположенные близко к стенке или центрально
  • Окружная скорость конца лопасти
  • Диапазон вязкости или режим потока: ламинарный, турбулентный или переходный.

На практике импеллеры обычно классифицируют по направлению первичного потока. В дополнение к желаемому осевому или радиальному потоку каждая мешалка также создает тангенциальный поток за счет передачи вращательного движения жидкости. Таким образом, в емкости перемешивания преобладает трехмерный поток. На это поле потока сильно влияют компоненты в контейнере. Нежелательный тангенциальный поток в системе перемешивания часто можно уменьшить путем установки перегородок на стенке емкости.

Типичным импеллером с осевой подачей для сред с низкой вязкостью является трехлопастный винт. Этот универсальный импеллер особенно подходит для гомогенизации и суспендирования. Схема потока показывает сильное осевое всасывание и сильно скрученный нагнетательный поток в диапазоне турбулентного потока. Выходящая струя отклоняется снизу и достигает поверхности в области стенки сосуда. Жидкость ускоряется в области пропеллера.
Похожая схема потока создается турбиной с четырьмя лопастями с шагом и углом наклона лопастей 45°. Однако образуется более прочный радиальный компонент. В отличии от пропеллера увеличена область применения; могут обрабатываться среды с вязкостью до 20 000 мПа с. Таким образом, диапазон применения распространяется как на ламинарный, так и на турбулентный режим потока, но эффективность относительно невысока из-за очень простой формы лопастей.
Спиралевидный импеллер подходит для гомогенизации высоковязких сред. Он состоит из ленточной спирали, которая прикреплена к валу поперечинами. В отличие от пропеллера, осевой поток вызывается не перепадом давления, а эффектом смещения в режиме ламинарного потока. Одним из недостатков спиралевидного импеллера является обязательное использование крестовин для стабилизации. Это предотвращает установку перегородок, погружных трубок и т. д., что может быть полезно или необходимо во многих практических применениях. При соотношении диаметров от 0,9 до 0,99 спиралевидный импеллер близок к импеллеру, работающему у стенки емкости.
Типичным представителем импеллеров с радиальной подачей является дисковая турбина Раштона. Несколько (обычно шесть) вертикальных прямоугольных лопастей расположены симметрично по окружности на горизонтально расположенном несущем диске. Дисковая турбина с плоскими лопастями в основном используется в газовых установках. В этом случае недостатками этого импеллера является относительно низкий предел затопления, а также большое снижение мощности. Применение на другие задачи перемешивания возможно только при определенных условиях. С данным импеллером фактический эффект перемешивания преимущественно возникает в зоне сдвига радиального выходного потока.
Импеллер с изогнутыми лопастями представляет собой относительно быстро вращающийся импеллер с (обычно) тремя лопастями, загнутыми назад в направлении потока. Основное направление потока - радиальное. Величина осевого потока зависит от соотношения диаметров и нижнего зазора импеллера. Импеллер с изогнутыми лопастями обычно работает вместе с одной или двумя пальцеобразными перегородками в системе перемешивания для гомогенизации и улучшения теплообмена в жидкостях с обычно низкой вязкостью. Однако возможность применения ограничена. Поскольку форма импеллера с изогнутыми лопастями изначально была разработана для применения в эмалировании, она не является оптимальной с точки зрения гидродинамики и поэтому все чаще заменяется более эффективными импеллерами.
Типичным представителем импеллеров с тангенциальным потоком является якорь, который обычно состоит из двух лопастей, расположенных параллельно валу. Они соединяются поперечиной по контуру дна емкости. При соотношении диаметров от 0,9 до 0,99 якорный импеллер имеет небольшой зазор до стенки емкости. Его основная задача - уменьшить толщину высоковязкого пограничного слоя, прилегающего к стенке сосуда, чтобы интенсифицировать теплообмен. Пальце- или рамообразные импеллеры, которые до сих пор применяются, обладают свойствами, аналогичными свойствам якорных импеллеров.