Hydrodynamicky optimalizovaná míchadla a míchadla pro speciální technologie

Míchání v kapalném prostředí je jednou z nejrozšířenějších operací v chemickém, potravinářském a zpracovatelském průmyslu, Účelem míchání je intenzifikace přenosu tepla a hmoty a příprava směsí požadovaných vlastností, např. suspenzí a emulzí. V míchacích zařízeních se používají tři základní principy míchání – hydraulické, pneumatické a mechanické, příp. při společném průtoku látek potrubím se používají tvarované vestavby vkládané do potrubí zajišťující radiální směšování kapalin, tzv. statické směšovače. Nejčastěji se v průmyslu vykytují míchací zařízení s mechanickým rotačním míchadlem, které vytváří v nádobě nucené proudění. Z hlediska účelu míchání se nejčastěji setkáváme s požadavky na homogenizaci míchané vsádky a zajištění suspendace částic v kapalině. Tyto operace jsou ovlivněny prouděním v míchané vsádce. Charakter proudění v míchané vsádce je ovlivněn geometrickými parametry míchaného systému a zejména tvarem lopatek míchadel.

Geometrická konfigurace míchacího zařízení a tvar lopatek míchadla mají zásadní vliv na rozložení rychlosti v míchané vsádce, čímž jsou ovlivňovány probíhající procesy míchání. V současnosti je trend konstruovat hydrodynamicky optimalizovaná míchadla s tvarovanými lopatkami tzv. hydrofoil míchadla. Většina firem produkujících míchací zařízení (např. Chemineer, Lightnin, Ekato i česká firma Techmix) používá vlastní vyvinuté typy hydrodynamicky optimalizovaných míchadel.

Cílem je navrhnout míchadlo s tvarovanými lopatkami, které co nejvíce usměrní tok míchané vsádky při dosažení co nejvyšší hydraulické účinnosti, tj. nejvyšší využití energie dodané míchadlu ve formě jeho příkonu na vyvolání jeho čerpacího výkonu a turbulence disipované mimo rotorovou oblast míchadla. Konstrukční úpravy tvaru lopatek spočívají v úpravě plochy lopatek a její ohýbání či lomení. Nejjednodušší způsob tvarování lopatek je jejich úhlopříčné lomení, což má za následek rovnoměrný axiální výtok kapaliny z míchadla s prakticky pístovým rychlostním profilem. Dalším stupněm je zvětšování plochy lopatky a úprava jejího tvaru, čímž dojde nejen k usměrnění toku, ale i ke zlepšení dalších procesních charakteristik. Tímto postupem jsou na Ústavu procesní a zpracovatelské techniky navrhovány vlastní konstrukce hydrodynamicky optimalizovaných míchadel, jejichž příklad je uveden na fotografiích.

Při navrhování míchacích zařízení je třeba volit konfiguraci zařízení nejen s ohledem na minimalizaci provozních nákladů, ale je třeba zohlednit volbu tvaru a materiálu funkčních částí zařízení (míchadlo, hřídel a nádoba) i z hlediska jejich pevnostních charakteristik, odolnosti proti korozi a mechanickému opotřebení. V chemickém, potravinářském a farmaceutickém průmyslu jsou zařízení často vystavena působení agresivního prostředí, kdy je třeba k ochraně proti korozi a opotřebení volit vhodnou povrchovou úpravu, např. smaltováním. Z hlediska strojírenské výroby takovéhoto zařízení je pak třeba počítat s úpravou geometrie funkčních částí zařízení (nutnost odstranění všech ostrých přechodů a hran pozvolným zaoblení v případě smaltování). Tyto limitující faktory jsou zohledněny při konstrukci etážového míchadla pro smaltované aparáty, jehož ukázka je znázorněna na fotografiích.

Využití

• více než 40 průmyslových aplikací využívajících znalostí v oblasti míchání a míchacích zařízení,
• spolupráce na výzkumu, vývoji a zejména na průmyslových realizacích míchacích zařízení dodávaných firmou TENEZ a.s.,
• spolupráce na výzkumu a vývoji formou mnoha společných projektů aplikovaného výzkumu s firmou Techmix s.r.o.

Kontakt