В реакторах с перемешиванием мешалки играют ключевую роль в ускорении реакций, улучшении теплопередачи и перемешивания. Выбор мешалок зависит от свойств материала и требований процесса.

Основные типы

• Лопастные мешалки

Простая конструкция (плоские/складчатые лопасти). Плоские лопасти создают тангенциальный поток (лучше с перегородками); складчатые лопасти создают более осевой поток. Диаметр 1/2–4/5 контейнера, 20–80 об/мин. Для циркуляции жидкости или материалов средней и высокой вязкости, низкая стоимость, но ограниченный осевой поток.

• Пропеллерные мешалки

Как и у морских винтов, высокая скорость (концевая скорость 7–15 м/с), сильный осевой поток, большая циркуляция, но слабый сдвиг. Диаметр 1/4–1/3 корпуса. Для низкой вязкости, большой поток (например, перемешивание жидкостей, предотвращение осадкообразования), лучше использовать отсасывающие трубы.

• Турбинные мешалки

Наиболее часто используемые (открытые/дисковые типы, плоские/изогнутые лопасти). 300–600 об/мин, сбалансированный сдвиг и циркуляция. Перекачивает жидкости низкой и средней вязкости, подходит для смешивания, диспергирования и теплопередачи. Изогнутые лопасти снижают мощность и защищают хрупкие частицы.

• Якорные/винтовые мешалки

Якорь имеет диаметр, близкий к диаметру контейнера, низкую скорость (скорость конца 0,5–1,5 м/с), для жидкостей <100 Па·с (хорошо для теплопередачи и кристаллизации). Винт потребляет вдвое меньше энергии, чем якорь, для материалов с высокой вязкостью.

Выбор и аксессуары

• По вязкости

Пропеллер → турбина → лопасть → якорь → лента. По процессу: турбина для рассеивания/теплопередачи; пропеллер для большой циркуляции; якорь для высококонцентрированных пульп. Моделирование вычислительной гидродинамики оптимизирует эффективность.

Перегородки (4–6, шириной 1/12–1/10 контейнера) преобразуют тангенциальный поток в осевой/радиальный, усиливают турбулентность, заменяют некоторые змеевики. Отсасывающие трубы ограничивают пути циркуляции, повышая эффективность (часто с пропеллерами, имеющими отверстия для изменения уровня жидкости).

Правильный выбор повышает эффективность, сокращает потребление энергии, подстраиваясь под различные процессы.