Misturadores industriais— Visão geral
A agitação e mistura são uma das operações chave comuns nas indústrias química, farmacêutica, alimentar e ambiental. Por exemplo, em uma fábrica de fibras sintéticas, há apenas dois reatores de polimerização como equipamento principal, enquanto o equipamento auxiliar de agitação, como tanque de ingredientes, tanque de dissolução, tanque de diluição e tanque tampão, é de até 30 unidades. Na produção de materiais poliméricos, 85% dos reatores de polimerização como equipamento central são equipamentos de agitação. No processo de produção de fermentação farmacêutica, do cultivo de sementes ao processo de fermentação crítico, quase todos são equipamentos de agitação.

Dada a ampla aplicação do equipamento de agitação, o foco é principalmente no consumo de energia de agitação convencional, tempo de mistura e outras quantidades macroscópicas em sistemas de fase não-newtonianos de baixa viscosidade e alta viscosidade, suspensão líquida sólida e dispersão de gás líquido. Por muito tempo, embora exista uma grande experiência de projeto e associações que podem ser usadas para analisar e prever sistemas de mistura, ampliar diretamente o reator de mistura da escala de laboratório para a escala industrial ainda é muito perigoso e ainda precisa ser ampliado gradualmente para alcançar a transferência de massa, transferência de calor e mistura necessárias para o equipamento de mistura.

Desenvolvimento de novos equipamentos de agitação e mistura
No processo bifásico envolvendo gás e líquido, como a fermentação, agitadores de turbina de disco para dispersão de gás são amplamente usados. A partir da década de 1980, o estudo desses agitadores se aprofundou gradualmente com o desenvolvimento dos meios de teste e da mecânica de fluidos computacionais. Empresas e unidades de pesquisa também lançaram muitos agitadores com menor consumo de energia e melhor dispersão de gás.

Na indústria de polímeros, a pesquisa e o desenvolvimento de reatores de polimerização altamente eficientes deram um forte impulso ao desenvolvimento de equipamentos de agitação. Para os reatores de polimerização, não só é necessário um bom desempenho de mistura, mas também é necessário fornecer cortes suficientemente grandes para o material, ao mesmo tempo que, para a remoção oportuna do calor de reação, o tanque de agitação também precisa ter a maior capacidade de transferência de calor possível. Os agitadores de fluxo axial muitas vezes não podem atender a esses requisitos múltiplos. Alguns grandes grupos de empresas, incluindo o setor petroquímico, como a Sumitomo Heavy Machinery do Japão, a Mitsubishi Heavy Industries, etc., inventaram misturadores de combinação de lâminas grandes, panenergéticos e de lâminas do ponto de vista do desenvolvimento de novos reatores de polimerização de alta eficiência. Em termos de desempenho integrado, estes agitadores consideram de forma mais equilibrada a mistura, corte, transferência de calor e adaptabilidade à viscosidade do líquido.

Um grande número de equipamentos de agitação são usados ​​para operações de mistura e suspensão de líquidos sólidos em sistemas de baixa viscosidade, exigindo que as rodas de roda forneçam um alto fluxo de circulação axial com baixo consumo de energia. As rodas de propulsão naval tradicionais podem atender a esse requisito, mas suas lâminas são complexas e estereóticas, dificultando a fabricação e a escala.

Tipo agitador de viscosidade larga
Para agitadores tradicionais, geralmente podem ser divididos em duas categorias. Um tipo é usado para fluidos de baixa viscosidade, agitador turbo, etc., o outro tipo é usado para fluidos de alta viscosidade, agitador de rosca, quadro, etc. No entanto, em muitos processos de reação, como o processo de polimerização, a viscosidade do material é baixa no início, e a viscosidade aumenta à medida que a reação ocorre. Nesse caso, a escolha do agitador é problemática. Para esta condição de trabalho, um dispositivo de agitação combinado pode ser usado, isto é, um agitador central para fluidos de baixa viscosidade e um agitador de quadro de grande diâmetro para fluidos de alta viscosidade. Inicie o dispositivo de agitação central quando a viscosidade é baixa, pare o agitador de quadro para usá-lo como barra; Após o aumento da viscosidade, dois conjuntos de dispositivos são habilitados ao mesmo tempo para trabalhar juntos. No entanto, o mecanismo de transmissão do dispositivo de agitação combinado é geralmente mais complexo.

Tecnologia de teste de campo de fluxo e mecânica de fluidos de cálculo
Na avaliação do efeito de mistura de um equipamento de agitação pode haver vários meios, como a medição da potência de agitação, a medição do fator de transferência de calor, a medição do tempo de mistura, etc., mas * a avaliação básica consiste em medir o fluxo de formação de materiais no equipamento de agitação. Como o núcleo da técnica de agitação é descobrir que tipo de fluxo é necessário para um determinado tipo de mistura (como suspensão sólido-líquido, dispersão líquido-líquido, etc.), que tipo de agitador é usado e que condições de operação podem obter o fluxo necessário com menos consumo de energia. A adoção de meios de teste avançados e a construção de modelos matemáticos racionais para obter campos de velocidade, campos de temperatura e campos de concentração no tanque de agitação não só tem um significado econômico muito importante para o projeto otimizado do equipamento de agitação, mas também para a pesquisa básica de amplificação e mistura tem um significado teórico realista.

Misturadores industriais— Desenvolvimento tecnológico
Tecnologia de medição de velocidade Doppler a laser (LDV)
Tecnologia de medição de velocidade de imagem de partículas (PIV)
Tecnologia de tomografia eletrônica (EPT)
Tecnologia de mecânica de fluidos computacionais (CFD)

Devido à diversidade dos sistemas de aplicação e à complexidade das propriedades de fluxo dos materiais, a mistura de fluidos tem sido estudada há muito tempo por métodos experimentais para as quantidades macroscópicas, como a potência de agitação. Descrever e simular com precisão os processos de mistura homogênea e não homogênea, bem como os processos complexos de mistura e acoplamento de reação, fornecendo orientação teórica para a otimização e amplificação do projeto de equipamentos de mistura, é uma importante direção de desenvolvimento da tecnologia de mistura. A aplicação de novas técnicas de medição e simulação coloca a tecnologia híbrida em uma nova fase de desenvolvimento que contribuirá diretamente para projetar equipamentos de processo mais seguros e otimizados, melhorar a eficiência do processo e reduzir o risco de falhas e, em última análise, aumentar a produtividade da resposta. O desenvolvimento de novos agitadores e o design auxiliar inteligente dos equipamentos de mistura promoverão a eficiência e a conveniência da tecnologia de mistura de fluidos na indústria.