Типы мешалок

Выбор мешалки ни в коем случае не должен быть произвольным. Оптимальная форма и размеры лопастей определяются необходимой интенсивностью перемешивания, подвижностью массы, размерами и формой сосуда, конкретными условиями проведения процесса и т. д. Наиболее универсальны мешалки пропеллерного типа с одной или двумя лопастями (рис. 27), выполненные из стекла или устойчивого к действию перемешиваемой среды металла.

Рис. 27. Пропеллерные мешалки.

Они отлично перемешивают почти любые жидкости (за исключением очень вязких сиропов), пригодны как для интенсивного перемешивания, так и в тех случаях, когда необходимо обеспечить спокойную равномерную циркуляцию жидкости, например в жидкостных термостатах. Установленным у самого дна реакционного сосуда пропеллер, направляющий жидкость снизу вверх, способен поднять даже тяжелый осадок. Размах лопастей должен быть в несколько раз меньше диаметра сосуда. Для обеспечения большей турбулентности рекомендуется устанавливать мешалку не вертикально, а под некоторым углом. Если необходимо ввести мешалку в узкое горло, ее изготавливают со складными лопастями, расходящимися под действием центробежной силы.

Для перемешивания вязких жидкостей и паст мешалки малого диаметра не годятся. Наилучший эффект достигается с помощью якорных и рамных мешалок (рис. 28). Нижняя кромка якоря или рамы обычно соответствует форме дна реакционного сосуда. В стеклянных сосудах трущиеся о стенки и дно части мешалки должны быть обязательно снабжены протектором (покровом), например из резинового шланга или пластмассовых колец.

Особенно удобны в лабораторных условиях якорные мешалки со сменными лопастями, вырезанными из листовой пластмассы, например фторопласта или поиэтилена. Шарнирно закрепленные на оси они могут быть введены даже в колбу с узким горлом.

При сборке установки для перемешивания очень вязких жидкостей необходимо использовать мощные электромоторы, устойчиво работающие на малых оборотах. Чтобы предотвратить налипание вязкой массы на работающую мешалку, рекомендуется устанавливать в реакторе неподвижные лопасти, которые можно, например, припаять к направляющей трубке (рис. 29). Впрочем, такое устройство обеспечивает прекрасное перемешивание не только вязких, но и любых других жидкостей. При больших скоростях вращения неподвижная арматура позволяет достигнуть максимальной для лабораторных условий интенсивности перемешивания.

Рис. 31.Магнитная мешалка.

Рис. 32. Лабораторный аппарат для встряхивания.

Часто встречающиеся в лабораториях мешалки из изогнутых стеклянных палочек разной формы (рис. 30) стоит использовать только тогда, когда интенсивность перемешивания не играет особой роли. Их несомненным преимуществом является простота изготовления. Перемешивание в узких цилиндрических сосудах осуществляют с помощью пропеллерных мешалок, имеющих несколько пар лопастей, расположенных по длине вала (рис. 27, в). Лопасти, направляющие жидкость вверх и вниз, могут чередоваться. В цилиндрических сосудах применяют также мешалки различной формы, совершающие не круговые, а возвратно-поступательные движения. В качестве привода можно применить обычные электромоторы в сочетании с кривошипно-шатунпым механизмом. Иногда мешалки вертикального действия приводят в движение с помощью электромагнита. Если необходимо умеренно перемешивать небольшие объемы подвижных жидкостей в плоскодонных сосудах, бесспорными преимуществами обладают магнитные мешалки (рис. 31). В сосуд с жидкостью помещается небольшой стальной стержень , запаянный в стекло или в полиэтилен. Он приводится в движение с помощью магнита, который вращается в корпусе, выполненном в виде столика для установки реакционного сосуда. Некоторые типы магнитных мешалок предусматривают электрообогрев перемешиваемой жидкости.

Особенно энергичное перемешивание требуется при взаимодействии газов с жидкостями.

В большийстве случаев достаточно подавать газ по трубке под слон реакционной массы в непосредственной близости от быстро вращающейся пропеллерной мешалки.

Хороший контакт жидкой и твердой фаз достигается с помощью взбалтывания. В лабораториях используются различные приспособления для вьбалтыванпя, сообщающие реакционным сосудам возвратно-поступательные, качательные, а также различные комбинированные движения (рис. 32). Частоту и амплитуду колебаний подбирают в зависимости от объема реакционной массы и формы сосуда таким образом, чтобы жидкость не просто качалась, а перемешивалась по всему объему. В качестве сосудов для взбалтывания подходят любые колбы с удлиненным горлом, особенно грушевидные и конические.

В некоторых случаях, например при гидрировании органических соединений, одновременно со встряхиванием реакционного сосуда необходимо обеспечить подвод к нему газа. Газометр или аппарат Киппа соединяют со встряхиваемым сосудом с помощью тонкого резинового шланга.

Если в процессе встряхивания необходимо осуществить нагрев реакционной массы, используют источники теплового излучения — инфракрасную лампу или обычную электроплитку. Электрообогреватель может быть введен и непосредственно в реакционный сосуд: электрический провод при работе установки не должен сильно перегибаться, а в местах контактов перегибы следует вообще исключить.

Взбалтывание как метод перемешивания можно рекомендовать для любых процессов, если вязкость жидкости не очень велика и процесс протекает в изолированном сосуде без дополнительной арматуры — капельных воронок, обратных холодильников и пр. Взбалтывание часто применяют, например, для ускорения растворения твердых веществ.

К оглавлению

 

 

см. также