اختيار المجاذيف المثيرة لمفاعلات الفولاذ المقاوم للصدأ

المبادئ الأساسية لاختيار مجداف

1. خلط الأهداف :
   • تجانس ، تشتت ، تعليق ، نقل الحرارة.
   • مثال: تعد المجاذيف عالية القص مثالية للمستحلب ، في حين أن المجاذيف منخفضة السرعة تتناسب مع مزج لطيف للمواد الحساسة.
2. حالة التدفق :
   • التدفق المضطرب (السرعة العالية) : تتميز بالدوامات المكثفة والخلط السريع ، مناسبة لسوائل اللزوجة المنخفضة إلى المتوسطة (على سبيل المثال ، الماء ، المذيبات).
   • تدفق الصفحي (سرعة منخفضة) : ميزات ناعمة وموازية للسوائل ، مفضلة للسوائل عالية اللزوجة (على سبيل المثال ، المعاجين ، البوليمرات) لتجنب تدهور القص.
3. لزوجة متوسطة :
   • لزوجة منخفضة (<100 CP): تفضل الدافع مثل التوربينات أو المراوح (التدفق المضطرب).
   • لزوجة عالية (>10000 CP): يتطلب مرساة أو إطار أو مجاذيف الشريط الحلزوني (تدفق الصفحي).
4. هندسة مفاعل وحجمها :
   • المفاعلات على نطاق صغير (& LE ؛ 1000L): غالبًا ما تستخدم المحرضين من أعلى الدعاة مع مجاذيف المروحة أو التوربينات.
   • مفاعلات واسعة النطاق (& GE ؛ 5000L): قد تتطلب محرضين للدخول الجانبي أو تكوينات مجداف متعددة للخلط الموحد.

تصنيف المجاذيف التحريك

1. المجاذيف عالية السرعة (التدفق المضطرب)

• مجاذيف المروحة :
  • الهيكل: 3-4 Bladed ، نصب في 45°–60° لتوليد التدفق المحوري.
  • سرعة: 100–500 RPM.
  • التطبيقات: السوائل المنخفضة اللزوجة (على سبيل المثال ، تخمير البيرة ، معالجة المياه) ، يخلق العمل الذي يشبه المضخة دورة قوية للخلط بالجملة.
• مجاذيف التوربينات :
  • الأنواع: التدفق الشعاعي (على سبيل المثال ، توربينات النصل المسطحة) والتدفق المحوري (على سبيل المثال ، توربينات النصل المفرطة).
  • سرعة: 50–300 RPM.
  • التطبيقات: سوائل اللزوجة المتوسطة (على سبيل المثال ، المستحلبات ، المعلقات) ؛ توربينات التدفق الشعاعي تخلق القص المكثف لتشتت الجسيمات ، في حين أن أنواع التدفق المحوري تعزز الخلط الرأسي.
• دبوسات القص العالي :
  • أمثلة: أنظمة دوار ستاتور ، شفرات التشتت.
  • سرعة: 1000–3000 RPM.
  • التطبيقات: عمليات عالية الطلب مثل المستحلب (على سبيل المثال ، مستحضرات التجميل ، الأدوية) ، حيث يكون حجم جسيمات الجسيمات الفرعية أمرًا بالغ الأهمية.

2. المجاذيف منخفضة السرعة (تدفق الصفحي)

• مرساة المجاذيف :
  • الهيكل: إطار جامد يتوافق مع المفاعل’الجدار الداخلي ، مع إزالة وثيقة (1–2mm) لمنع المناطق الراكدة.
  • سرعة: 10–50 RPM.
  • التطبيقات: المواد عالية اللزوجة (على سبيل المثال ، الراتنجات ، المربى) ؛ مثالي لتجاهل جدار المفاعل لمنع تلوث أثناء التدفئة/التبريد.
• المجاذيف الإطار :
  • على غرار المجاذيف المرساة ولكن مع أشرطة أفقية أو عمودية إضافية للخلط المحسن.
  • سرعة: 10–60 RPM.
  • التطبيقات: الخلطات أو العمليات شبه الصلبة التي تتطلب القص المعتدل (على سبيل المثال ، تخليق البوليمر).
• مجاذيف الشريط الحلزوني :
  • الهيكل: شفرات حلزونية مستمرة تكتسح ارتفاع المفاعل بأكمله ، مما يعزز التدفق الشعاعي والمحوري.
  • سرعة: 5–30 RPM.
  • التطبيقات: السوائل عالية اللزوجة (على سبيل المثال ، المواد اللاصقة ، الأسفلت) ؛ يضمن خلط موحد في المفاعلات الضيقة الطويلة.

الاعتبارات الرئيسية لاختيار مجداف

1. لزوجة الوسيلة التحريك

• لزوجة منخفضة (<1000 CP) :
  إعطاء الأولوية للمجاذيف عالية السرعة (مراوح ، التوربينات) للحث على التدفق المضطرب والخلط السريع.
• اللزوجة المتوسطة (1000–10000 CP) :
  استخدم توربينات النصل المفرطة أو مجاذيف الإطارات لموازنة القص والدورة الدموية.
• لزوجة عالية (>10000 CP) :
  اختر مرساة أو شريط حلزوني أو مجاذيف نقل المسمار لتجنب استهلاك الطاقة المفرط وضمان تجريف الجدار.

2. خلط الأهداف ونوع العملية

• التجانس : مدافع القص العالي (على سبيل المثال ، stator الدوار) لكسر القطرات أو الجسيمات.
• تعليق : مجاذيف التدفق المحوري (مراوح ، توربينات ناضجة) للحفاظ على المواد الصلبة في التعليق.
• نقل الحرارة : مرساة أو مجاذيف الشريط الحلزوني مع إزالة الجدار القريب لتعزيز تبادل الحرارة الحراري.
• استقرار المستحلب : التوربينات عالية السرعة أو مجاذيف المستحلب المتخصصة لإنشاء أحجام قطرات دقيقة.

3. تكوينات الحرس والحيرة

• مفاعلات محيرة :
  تعطل الحواجز الرأسية على جدار المفاعل تدفق الدوران ، وتحويله إلى تدفق شعاعي/محوري لخلط أفضل. ضرورية للمجاذيف عالية السرعة في السوائل منخفضة السلاح.
• مفاعلات baffleless :
  المستخدمة في السوائل عالية السطوح أو عند تقليل القص أمر بالغ الأهمية (على سبيل المثال ، المواد البيولوجية الهشة).

4. متطلبات المواد والنظافة

• درجات الفولاذ المقاوم للصدأ :
  304 SS للتطبيقات العامة ؛ 316L SS للبيئات التآكل (على سبيل المثال ، التفاعلات القائمة على الحمض).
• الانتهاء من السطح :
  مصقول إلى ra & le ؛ 0.8μM للتطبيقات الصيدلانية/الغذائية لتلبية معايير GMP.

دراسة حالة: تطبيق مجداف عالية القص

• عملية : إنتاج تركيبات الأدوية الشحمية التي تتطلب تشتت الجسيمات الفرعية.
• مواصفات المفاعل : 2000 لتر مفاعل من الفولاذ المقاوم للصدأ مع التدفئة/التبريد المغطاة.
• نوع مجداف : نظام مخصص دوار Stator مع مناطق قص مرحلة مزدوجة ، يعمل في 2000 دورة في الدقيقة.
• حصيلة : تحقيق استقرار مستحلب موحد في غضون 30 دقيقة ، يتجاوز العميل’أهداف كفاءة.