Typy wirnika
Wybór odpowiedniego wirnika jest tak ważny, że zastosowanie mieszania jest kluczowe dla osiągnięcia optymalnej wydajności, istnieje wiele różnych komercyjnych typów wirników, ale skąd wiadomo, który z nich najlepiej nadaje się do zastosowania procesowego? Aby określić najlepszy wybór, kluczowe znaczenie ma zrozumienie wymagań procesowych i znajomość płynnych właściwości fizycznych. Możemy podzielić wirniki na dwa typy ogólne, a mianowicie osiowe i promieniowe.
Procedura przepływu osiowego
Procedura przepływu promieniowego
Wirniki osiowe
Wirniki z przepływem osiowym mają charakterystykę przepływu w górę, tj. Równolegle do wału wirnika. Powszechnie stosowane w produktach o niskiej i średniej lepkości, ich niska charakterystyka ścinania sprawia, że nadają się one do produktów wrażliwych na ścinanie, a zatem idealnie nadają się do mieszania, zawieszania ciał stałych i warstwowania.
| Wirniki osiowe | ||
|---|---|---|
| Śmigło (E-315) |
 |
Jeden z najstarszych wzorów śmigieł, śmigła od dawna stosowane są na łodziach i przystosowane do przenośnych mikserów ze względu na ich niewielkie rozmiary i wysoką wydajność, a wykonany wariant pokazany na obrazie po lewej stronie jest bardziej opłacalny do produkcji w szerokim zakresie rozmiarów.
|
| Turbina z łopatami skośnymi (E=400) |
 |
PBT stosuje się na ogół wtedy, gdy wymagana jest mieszanka płynięcia i ścinania, ponieważ zwykle ma kąt 45˚, co daje zarówno charakterystykę osiową, jak i promieniową. To czyni je jednym z najbardziej różnorodnych wirników.
Lepkość do 25,000 cP |
| Wodorotnik (E=300) |
 |
Wodoloty zostały opracowane w celu uzyskania większego przepływu i mniejszego ścinania w porównaniu do PBT. Mają 3-4 zwężające się ostrza, które zapewniają lepszy przepływ osiowy, co czyni je sprawnymi do mieszania płynów i zawiesin ciał stałych. Lepkość do 3,000 cP |
Z drugiej strony wirniki z przepływem promieniowym mają boczny wzór przepływu, tj. Prostopadle do wału wirnika. Są znane z tego, że zapewniają większe ścinanie i mniejszy przepływ w porównaniu z ich osiowymi odpowiednikami, a zatem są większe, działają z mniejszymi prędkościami i są stosowane do produktów o wyższej lepkości. Typowe zastosowania obejmują dyspersje gaz-ciecz i ciecz-ciecz.
Poniższa tabela podaje główne przykłady obu typów wirników z ogólnymi opisami.
| Wirniki promieniowe | ||
|---|---|---|
| Turbina Rushtona |  |
Jeden z pierwszych wirników do mieszania, który ma być formalnie zbadany, turbina Rushtona składa się z płaskiej tarczy, aby utrzymać stałą różnicę ciśnień po obu stronach wirnika z 6 pionowymi łopatami dla przepływu promieniowego. Lepkość do 10,000 cP |
| Turbina Smitha |  |
Nowsza turbina Smitha wyszła na jaw, aby poprawić wydajność tradycyjnej turbiny Rushton. Zakrzywione ostrza zapewniają lepszą dyspersję gazów i zdolność zatrzymywania gazu niż turbina Rushtona. Lepkość do 10,000 cP |
Zamknięte wirniki o małej wolnej przestrzeni
Wirniki o małej wolnej przestrzeni, takie jak wirnik kotwowy, są używane do płynów o bardzo dużej lepkości i zapewniają laminarne mieszanie makroskali przy niskiej prędkości i ścinaniu. Te wirniki mają zwykle rozmiar samego zbiornika, a wirnik prawie skrobał wzdłuż ściany zbiornika, stąd nazwa wirników o luźnym luzie. Zastosowania obejmują atramenty, farby i kleje.
| Zamknięte wirniki o małej wolnej przestrzeni | ||
|---|---|---|
| Wirnik kotwicy / bramy |  |
Kotwica typu “zakotwiczenie” lub “brama” działa w trybie przepływu laminarnego i generuje głównie przepływ promieniowy. Podstawową konstrukcję bramy można zmodyfikować tak, aby zawierała ostre ostrza wewnątrz, na przykład na pokazanym obrazku, aby pomóc w uzyskaniu większego przepływu osiowego w naczyniu mieszającym. Zakres lepkości < 100,000 cP |
| Wirnik wstążki Helican |  |
Alternatywą dla wirnika Anchor jest wirnik spiralny, który również działa w warunkach laminarnych, ale w reżimie przepływu osiowego. Ze względu na większą powierzchnię kontaktu niż wirnik Anchor, nadają się one do lepkości płynów, zwykle około 150 000 cP. Typowe zastosowania obejmują kremy, płyny i pasty. Lepkość do 150,000 cP |
Czasami, w trudnych zastosowaniach, można zastosować kombinację zarówno wirników z zakotwiczeniem jak i spiralnych taśm ze względu na dwa uzupełniające się wzajemnie reżimy przepływu, co skutkuje większym krążeniem, a zatem lepszą mieszanką.
Pozostałe wirniki
Inne rodzaje wirników, które nie mieszczą się w żadnej z powyższych kategorii, ale nadal są szeroko stosowane w aplikacjach mieszania, są wymienione poniżej
| Pozostałe wirniki | ||
|---|---|---|
| Wirnik piłokształtny |  |
Wirniki piłokształtne zaprojektowano tak, aby uzyskać maksymalne ścinanie.Działają z dużymi prędkościami, są wykorzystywane do dodawania drugiej fazy i wytwarzania emulsji. Lepkość do 50,000cP |
| Nisko poziomowy “Kicker” |  |
Wirniki “Kicker” niskiego poziomu są zwykle małymi, zwykle promieniowymi wirnikami przepływowymi. Te koparki znajdują się na dnie naczynia mieszającego poniżej głównego wirnika, aby zapewnić ciągłe mieszanie podczas opróżniania zbiornika lub aby pomóc osadom ściekać ze zbiornika. |
| Wirnik składany E-400 | Wirnik składany E-400 ma 4 ostrza ustawione pod kątem 45°, które są opuszczane, gdy nie są używane. W rezultacie mają one podobną charakterystykę mieszania jak standardowa turbina z łopatami tnącymi i są idealne do zastosowań z małymi otworami zbiorników, takimi jak IBC. Lepkość do 25,000cP |
|
John Whittle MEng (Hons)
