Mélangeurs industriels- Aperçu
L'agitation et le mélange sont l'une des opérations clés courantes de l'unité dans les industries chimiques, pharmaceutiques, alimentaires, environnementales et autres. Par exemple, dans une usine de fibres synthétiques, il n'y a que deux réacteurs de polymérisation en tant qu'équipement de base, tandis que les équipements d'agitation auxiliaires tels que les cuves de dosage, les cuves de dissolution, les cuves de dilution, les cuves tampons et autres qui les accompagnent sont jusqu'à 30. Dans la production de matériaux polymères, 85% des réacteurs de polymérisation qui sont des équipements de base sont des équipements sous agitation. Presque tout dans le processus de production de fermentation pharmaceutique, de la culture des semences au processus de fermentation critique, est un équipement d'agitation.

Compte tenu de la large application de l'équipement d'agitation, son objectif est principalement de mener des études expérimentales sur la consommation d'énergie d'agitation, le temps de mélange et d'autres grandeurs macroscopiques pour les palettes d'agitation conventionnelles dans des systèmes hétérogènes tels que les systèmes homogènes Non Newtoniens à faible viscosité et à haute viscosité, les suspensions solide - liquide et les dispersions gaz - liquide. Bien qu'il existe depuis longtemps une grande expérience de conception et de corrélation pour l'analyse et la prédiction des systèmes de mélange, l'amplification directe des réacteurs agités de l'échelle du laboratoire à l'échelle industrielle reste dangereuse et nécessite encore aujourd'hui le transfert de masse, le transfert de chaleur et le mélange requis par l'équipement d'agitation par amplification étape par étape.

Développement de nouveaux équipements d'agitation et de mélange
Dans la fermentation et ainsi de suite impliquant le processus biphasique gaz - liquide, il est largement utilisé comme agitateur de type turbine à disque pour la dispersion de gaz. À partir des années 80, l'étude de ce type d'agitateur s'est approfondie avec le développement des moyens d'essai et de la mécanique des fluides computationnelle. Diverses entreprises et unités de recherche ont également lancé de nombreux agitateurs qui consomment moins d'énergie et ont un meilleur effet de dispersion des gaz.

Dans l'industrie des polymères, la recherche et le développement de réacteurs de polymérisation efficaces ont donné une forte impulsion au développement d'équipements d'agitation. Pour un réacteur de polymérisation, il est nécessaire non seulement d'avoir de bonnes propriétés de mélange, mais également d'assurer un cisaillement suffisamment important de la masse, tout en ayant une capacité de transfert de chaleur aussi élevée que possible pour évacuer la chaleur de réaction dans le temps. Les agitateurs axiaux ne répondent souvent pas à cette exigence multiforme. Certains grands conglomérats, y compris le secteur pétrochimique, tels que Sumitomo Heavy au Japon, Mitsubishi Heavy Industries, etc., ont inventé des agitateurs combinés à grandes feuilles *, à énergie universelle et à pales * du point de vue du développement de nouveaux réacteurs de polymérisation efficaces. Ces agitateurs prennent en compte de manière plus équilibrée le mélange, le cisaillement, le transfert de chaleur et l'adaptabilité à la viscosité des liquides en termes de performances combinées.

Un grand nombre d'équipements d'agitation sont utilisés pour les opérations de mélange et de suspension solide - liquide de lignées à faible viscosité, nécessitant l'énergie de la roue à aubes pour fournir un débit de circulation axiale élevé avec une faible consommation d'énergie. Les turbines à propulsion marine traditionnelles répondent à cette exigence, mais leurs pales sont complexes à surface cubique, difficiles à fabriquer et plus difficiles à agrandir.

Type agitateur à large domaine de viscosité
Pour les agitateurs traditionnels, ils peuvent généralement être divisés en deux catégories. L'une des catégories est l'agitateur à palettes, turbines, etc., pour fluides à faible viscosité, l'autre est l'agitateur à courroies hélicoïdales, cadres, etc., pour fluides à haute viscosité. Mais dans de nombreux processus réactionnels, tels que les réactions de polymérisation, la viscosité de la masse est faible au début et devient de plus en plus visqueuse au fur et à mesure de la réaction. Dans ce cas, le choix de l'agitateur pose problème. Pour ce cas de fonctionnement, il est possible d'utiliser un dispositif d'agitation combiné, c'est - à - dire un agitateur central adapté à un fluide faiblement visqueux, auquel s'ajoute un agitateur à cadre de grand diamètre adapté à un fluide fortement visqueux. Démarrez le dispositif d'agitation central lorsque la viscosité est faible, arrêtez l'agitateur à cadre pour qu'il fonctionne comme un volet; Après l'augmentation de la viscosité, activez simultanément deux ensembles d'appareils qui agissent ensemble. Mais le mécanisme de transmission du dispositif d'agitation combiné est généralement complexe.

Techniques d'essai des champs d'écoulement et mécanique des fluides computationnelle
Il existe de nombreux moyens d'évaluer l'effet de mélange d'un appareil de brassage, tels que la mesure de la puissance de brassage, la mesure du coefficient de transfert de chaleur, la mesure du temps de mélange, etc., mais * L'évaluation de base consiste à mesurer le champ d'écoulement formé par les matériaux dans l'appareil de brassage. Au cœur de la technologie d'agitation, il s'agit de déterminer quel type de champ d'écoulement est nécessaire pour un type de mélange (suspension solide - liquide, dispersion liquide - liquide, etc.), quel type d'agitateur est utilisé et quelles conditions de fonctionnement permettent d'obtenir le champ d'écoulement souhaité avec * moins de consommation d'énergie. L'utilisation de moyens de test avancés et l'établissement d'un modèle mathématique raisonnable pour obtenir le champ de vitesse, le champ de température et le champ de concentration à l'intérieur de la cuve d'agitation ont non seulement une grande importance économique pour la conception optimale de l'équipement d'agitation, mais aussi une importance théorique réaliste pour la recherche fondamentale sur l'amplification et le mélange.

Mélangeurs industriels- technologie de développement
Technologie de mesure de vitesse Doppler Laser (ldv)
Technologie de mesure de vitesse par imagerie de particules (piv)
3, technologie de tomographie de processus électronique (EPT)
Technologie de mécanique des fluides computationnelle (CFD)

En raison de la diversité des systèmes d'application et de la complexité des caractéristiques rhéologiques des matériaux, le mélange des fluides a longtemps été étudié par des méthodes expérimentales sur des quantités macroscopiques telles que la puissance d'agitation. Décrire et simuler avec précision les processus de mélange homogène et hétérogène, ainsi que les processus complexes de mélange et de couplage réactionnel, fournir des conseils théoriques pour l'optimisation de la conception et l'amplification des équipements de mélange, est une direction importante du développement de la technologie de mélange. L'application de nouvelles techniques de mesure et de simulation a permis à la technologie hybride d'entrer dans une nouvelle phase de développement qui contribuera directement à la conception d'équipements de processus plus sûrs et optimisés, à l'amélioration de l'efficacité du processus et à la réduction du risque d'échec, ainsi qu'à l'amélioration finale du rendement de la réaction. Le développement de nouveaux agitateurs et la conception assistée intelligente de l'équipement de mélange favoriseront l'efficacité et la commodité de l'application de la technologie de mélange de fluides dans l'industrie.