Смешивание жидкостей: история развития и оборудование для реализации

смешивание жидкостей

Смешивание жидкостей – процесс очень распространенный в природе. Его можно регулярно встретить, например, при переносе масс воздуха или воды в атмосфере и океане. Также явления нередки в химической, пищевой и нефтехимической промышленности. Даже в быту мы сталкиваемся со смешиванием повсеместно. Приготовление кофе со сливками осуществляется также за счет смесительных движений.

Стадии смешивания жидкостей

Одним из первых попытался заложить фундамент теории смешивания Эккарт. Он выделил три стадии процесса и для наглядности описал их применительно к кофе и сливкам.

На начальной стадии оба компонента четко можно различить по цвету. На границе между жидкостями существует резкий градиент. Внутри же он практически отсутствует. При усреднении данного параметра его значение выйдет ничтожно малым. Поэтому если не прикладывать никаких физических воздействий, то такое состояние может длиться очень долго.

Промежуточная стадия начинается в момент движения жидкостей. В этом случае кофе и сливки изгибаются и растягиваются, т.е. изменяют свою первоначальную форму. Усредненный интервал резко возрастает.

Заключительная стадия характеризуется исчезновением градиентов, а сама жидкость становится однородной с преобладанием кофейного цвета.

Эта теория стала одной из первых. Понятно, что в дальнейшем она совершенствовалась и изменялась, чему способствовали работы таких ученых, как Максвелл, Ареф, Лайтхилл, Сипенсер, Вайли, Рейнольдс и др.

В современном понимании цель смешивания состоит в однородном распределении компонентов добавки внутри основного компонента.

Смешивание жидкостей в случае несмешиваемых компонентов

В случае смешивания двух несмешиваемых жидкостей необходимо:

  1. Разъединить одну из фаз;
  2. Исключить возможность слияния разъединенных ранее частиц;
  3. Произвести стабилизацию эмульсии;
  4. Контролировать состояние эмульсии.

В зависимости от размера рассеянных капель принято выделять следующие типы эмульсий:

  • монодисперсная;
  • полидисперсная;
  • бимодальная.

Аппараты для смешивания жидкостей

По динамике перемешивающих органов все смесители, предназначенные для работы с жидкостями, делятся на несколько типов. Рассмотрим каждый из них.

Статические смесители представляют собой устройства с неподвижными перемешивающими элементами, которые размещены в специальной трубе. Смешивание жидкостей в таких приспособлениях достигается за счет энергии потока, которая возникает при его многократном делении на элементарные струйки и их переориентации.

Аппараты с мешалками имеют динамический принцип действия, который обеспечивается механическим перемешиванием исходных компонентов.

В вибросмесителях смешивание жидкостей достигается за счет турбулентных струй, которые возникают при осевом движении диска.