Аналіз конструкцій статичних гідродинамічних кавітаторів для безперервного змішування рідин

Abstract

UA: В роботі представлений огляд існуючих конструкцій статичних гідродинамічних змішувачів, що використовуються в харчовій промисловості, та надані основні теоретичні залежності процесу статичного змішування. Статичні змішувачі для безперервного змішування рідин останні десятиріччя широко застосовуються при переробці нафти і газу, у нафтохімії, при виробництві та переробці пластмас, очищенні газів, питної та стічних вод, у виробництві синтетичних волокон, харчовій та переробній промисловостях та інших галузях народного господарства. Висока ефективність змішування, низькі капітальні та експлуатаційні витрати, мале споживання енергії, невеликі розміри, відсутність рухомих деталей – все це вигідно відрізняє статичні змішувачі від інших способів змішування значно меншими габаритними розмірами та металоємністю, відсутністю рухомих частин і, отже, більшою надійністю. Назва статичні змішувачі пов'язана з тим, що в пристроях цього типу відсутні будь-які частини, що рухаються. Однак конструктивні особливості змішувача дозволяють так перебудовувати поле швидкостей і змінювати напрямок ліній струму, що площа поверхні розділу істотно збільшується і рідка суміш весь час проходить через кожен з елементів статичного змішувача, що повторюються. Хоча для кожного типу статичних змішувачів характерна своя картина змішування, проте загальним є те, що збільшення поверхні розділу між компонентами суміші досягається двома способами за рахунок зсувної або екстенсивної течії та за рахунок розщеплення та перебудови потоків рідини. В обох випадках потрібний перепад тиску. Це визначає кількість елементів змішування в статичному змішувачі, а отже, і якість змішування. Існує велика кількість конструкцій статичних змішувачів (з гвинтовими елементами, проміжними камерами, пластинчастими та гофрованими елементами тощо). Для кожного з типів статичних змішувачів характерна своя картина змішування, однак загальним є те, що збільшення поверхні розділу між компонентами суміші досягається двома способами за рахунок зсувної течії та за рахунок розщеплення та переорієнтації потоків рідини. EN: The paper presents an overview of the existing designs of static hydrodynamic mixers used in the food industry, and provides the main theoretical dependences of the static mixing process. Static mixers for continuous mixing of liquids have been widely used in recent decades in oil and gas refining, petrochemistry, plastics production and refining, gas, drinking and wastewater treatment, synthetic fiber production, food and processing industries and other sectors of the economy. High mixing efficiency, low capital and operating costs, low energy consumption, small size, no moving parts - all this favorably distinguishes static mixers from other mixing methods with much smaller dimensions and metal consumption, no moving parts and therefore greater reliability. The name static faucets is due to the fact that devices of this type do not have any moving parts. However, the design features of the mixer allow you to restructure the velocity field and change the direction of the current lines that the surface area of the interface increases significantly and the liquid mixture constantly passes through each of the elements of the static mixer repeating. Although each type of static mixer has its own mixing pattern, it is common that the increase in the interface between the components of the mixture is achieved in two ways due to shear or extensive flow and due to splitting and rearrangement of fluid flows. In both cases there is a need for a pressure drop.This determines the number of mixing elements in the static mixer, and hence the quality of mixing. There are a large number of static faucet designs (with screw elements, intermediate chambers, plate and corrugated elements, etc.). Each of the types of static mixers has its own mixing pattern, but it is common that the increase in the interface between the components of the mixture is achieved in two ways due to shear flow and due to splitting and reorientation of fluid flows.