Выбор перемешивающих веслей для реакторов из нержавеющей стали

Основные принципы выбора весла

1. Смешивание целей :
   • Гомогенизация, дисперсия, суспензия или теплопередача.
   • Пример: весла с высоким сдвигом идеально подходят для эмульгирования, в то время как низкоскоростные весла соответствуют мягкому смешиванию чувствительных материалов.
2. Состояние потока :
   • Турбулентный поток (высокая скорость) : Характеризуется интенсивными вихрями и быстрым смешиванием, подходящим для жидкостей вязкости с низкой до среды (например, вода, растворители).
   • Ламинарный поток (низкая скорость) : Особенности гладкие, параллельные слои жидкости, предпочтительные для жидкостей с высокой сумасшедшей (например, пасты, полимеры), чтобы избежать деградации сдвига.
3. Средняя вязкость :
   • Низкая вязкость (<100 CP): благоприятные побочные устройства, такие как турбины или пропеллеры (турбулентный поток).
   • Высокая вязкость (>10000 с.п.): требует якоря, рамки или спиральной ленты (ламинарный поток).
4. Геометрия и объем реактора :
   • Небольшие реакторы (& LE; 1000L): часто используйте агитаторы с высокой входом с винтовыми или турбинными веслами.
   • Масштабные реакторы (& GE; 5000L): могут потребовать побочных агитаторов или нескольких конфигураций лопастей для равномерного смешивания.

Классификация перемешивания весла

1. Высокоскоростные (турбулентный поток) весла

• Пропеллер весла :
  • Структура: 3-4 лезвия, разбитая на 45°–60° Чтобы генерировать осевой поток.
  • Скорость: 100–500 RPM.
  • Применение: жидкости с низким содержанием искажения (например, ферментация пива, обработка воды), насоподобное действие создает сильную циркуляцию для массового смешивания.
• Турбинные весла :
  • Типы: радиальный поток (например, турбина с плоской лезвией) и осевой поток (например, турбина с пейт-лезвием).
  • Скорость: 50–300 RPM.
  • Применение: жидкости средней искривления (например, эмульсии, суспензии); Радиальные потоковые турбины создают интенсивный сдвиг для дисперсии частиц, в то время как осевые типы потока усиливают вертикальное смешивание.
• Высокопроизводительные побочки :
  • Примеры: системы ротора, дисперсионные лезвия.
  • Скорость: 1000–3000 RPM.
  • Приложения: процессы с высоким спросом, такие как эмульгирование (например, косметика, фармацевтические препараты), где размер субмикронных частиц имеет решающее значение.

2. Низкоскоростные (ламинарный поток) весла

• Якоря весла :
  • Структура: жесткая рамка, соответствующая реактору’S Внутренняя стена, с близким зазором (1–2 мм) для предотвращения застойных зон.
  • Скорость: 10–50 RPM.
  • Приложения: материалы с высокой искривленностью (например, смолы, джемы); Идеально подходит для соскабливания стенки реактора, чтобы предотвратить загрязнение во время нагрева/охлаждения.
• Рама весла :
  • Аналогично якорным веслам, но с дополнительными горизонтальными или вертикальными стержнями для усиления смешивания.
  • Скорость: 10–60 RPM.
  • Приложения: полусолидные смеси или процессы, требующие умеренного сдвига (например, синтез полимера).
• Спиральная ленточная лопасть :
  • Структура: непрерывные спиральные лезвия, которые подметают всю высоту реактора, способствуя радиальному и осевому потоку.
  • Скорость: 5–30 RPM.
  • Применение: очень высокие жидкости (например, клей, асфальт); Обеспечивает равномерное смешивание в высоких, узких реакторах.

Ключевые соображения для выбора весла

1. Вязкость перемешивающей среды

• Низкая вязкость (<1000 cp) :
  Распределите приоритеты высокоскоростных весла (пропеллеры, турбины), чтобы вызвать турбулентный поток и быстрое смешивание.
• Средняя вязкость (1000–10000 cp) :
  Используйте турбины или рамные лопатки, чтобы сбалансировать сдвиг и циркуляцию.
• Высокая вязкость (>10000 cp) :
  Выберите якорь, спиральную ленту или винтовые лопатки, чтобы избежать чрезмерного потребления энергии и обеспечить соскабливание стен.

2. Цели смешивания и тип процесса

• Гомогенизация : Обожек с высоким сдвигом (например, ротор-статор) для разбивающихся капель или частиц.
• Приостановка : Осевые весла (пропеллеры, качающиеся турбины), чтобы сохранить твердые вещества в подвеске.
• Теплопередача : Якорь или спиральная ленточная лопасть с близким зазором стен для улучшения конвективного теплообмена.
• Эмульсионная стабильность : Высокоскоростные турбины или специализированные эмульгирующие весла для создания мелких размеров капель.

3. Конфигурации перегородков и бездушных

• Сбитые с толку реакторы :
  Вертикальные перегородки на стенке реактора разрушают вращательный поток, преобразуя его в радиальный/осевой поток для лучшего смешивания. Необходимо для высокоскоростных веслей в жидкостях с низкой сумасшедшей.
• Реакторы без сбитова :
  Используется для жидкостей с высокой сумасшедшей или при минимизации сдвига является критическим (например, хрупкие биологические материалы).

4. Требования к материалам и гигиене

• Оценка нержавеющей стали :
  304 SS для общих приложений; 316L SS для коррозийных сред (например, реакции на основе кислоты).
• Поверхностная отделка :
  Отполирован до RA & LE; 08μм для фармацевтических/продовольственных применений для соответствия стандартам GMP.

Тема исследования: применение весла с высоким сдвигом

• Процесс : Производство липосомных препаратов, требующих дисперсии субмикронных частиц.
• Спецификации реакторов : 2000L реактор из нержавеющей стали с обогревом/охлаждением.
• Тип весла : Пользовательская система ротора-статорной системы с двойными зонами сдвига, работающая на 2000 об / мин.
• Исход : Достигнутая равномерная стабильность эмульсии в течение 30 минут, превышая клиента’S эффективность цели.