пропеллерная, лопастная, турбинная мешалка

: a—одинаковые d_m, [—• —] —n выше; б—одинаковая n, [—• —] —d_mвыше

Непосредственные наблюдения за линиями тока вязких ньютоновских жидкостей в аппаратах с мешалками различных типов, позволили установить, что при перемешивании высоковязких сред, как правило, образуются два контура циркуляции, разделенные горизонтальной плоскостью, проходящей через мешалку.

Перемещение жидкости в пристенной области в верхней и нижней частях сосуда происходит по винтовым траекториям. Шаг винтовых линий в осевой плоскости определяется частотой вращения мешалки n, ее диаметром d_m, высотой расположения над дном сосуда h_m и конструктивным типом мешалки.

: Линии тока в пристенной области смесителей с пропеллерной [—] и лопастной [—•—] мешалками

По мере удаления от плоскости, проходящей через мешалку, шаг винтовых линий в пристенной области уменьшается. Однако независимо от расположения мешалки над дном сосуда линии тока жидкости, проходящие на одинаковом расстоянии от мешалки данного типа и размера при данном числе оборотов, имеют одинаковое направление. При расположении мешалки примерно на середине высоты слоя жидкости длина контуров циркуляции как в верхней, так и в нижней частях сосуда практически одинакова. Увеличение частоты вращения и диаметра мешалки значительно увеличивает интенсивность циркуляции.

: Траектории трехмерного движения частиц в аппарате с турбинной мешалкой

На рис. показаны траектории трехмерного движения частиц, которые представляют собой сложную спиралевидную кривую.
В случае вращения мешалки с очень низкой частотой в высоковязкой жидкости тангенциальная составляющая скорости имеет незначительную величину, и интенсивность вынужденного циркуляционного течения будет весьма малой. В этих условиях существенное влияние на общий вид течения оказывает поток жидкости, сбегающий с лопастей мешалки. Для турбинных мешалок этот поток состоит из тангенциальной и относительно большой радиальной составляющих; последняя поддерживает обычное двухконтурное циркуляционное течение и при весьма малых частотах вращения. При работе лопастных мешалок сбегающий поток движется обычно с очень низкими скоростями и кроме основной тангенциальной имеет также незначительные радиальную и аксиальную составляющие. С понижением частоты вращения лопастной мешалки интенсивность циркуляции существенно затухает, но двухконтурное свободное движение сохраняется.

: Схема одноконтурной циркуляции

Течение жидкости, перемешиваемой пропеллерными мешалками, характеризуется тем, что сбегающий поток имеет относительно большую аксиальную составляющую и аксиальный поток, идущий вдоль вала мешалки, оказывается более интенсивным, чем свободная двухконтурная циркуляция. В результате этого в сосуде возникает единый циркуляционный контур.
Такой режим перемешивания является малоинтенсивным, так как увеличение длины контура циркуляции при одновременном уменьшении скорости жидкости вызывает значительное увеличение времени гомогенизации.