В настоящее время в химической промышленности имеют большое значение технологические процессы, протекающие в неоднородных трехфазных системах жидкость — твердое тело—газ или в двухфазных системах жидкость—жидкость, жидкость—газ и жидкость—твердое тело. Для примера можно назвать процессы, протекающие в реакторах ( экстракция, растворение, кристаллизация и абсорбция).
Иногда в ходе перемешивания имеет место переход однофазной системы в двухфазную или наоборот (кристаллизация, растворение). Неоднородные жидкие системы подразделяются в зависимости от того, какая фаза является дисперсной:
1) суспензия (взвесь) — частицы твердого тела находятся во взвешенном состоянии в жидкости;
T/f Рис. II1-33. Динамика перемешивания при течении жидкости через батарею последовательно соединенных идеальных аппаратов с мешалками. |
2) эмульсия — капли одной жидкости находятся во взвешенном состоянии в другой жидкости, неперемешивающейся с первой;
3) смесь жидкость—газ, которую в определенных условиях называют пеной, — пузырьки газа протекают через жидкость;
4) сложные системы — в них одновременно могут находиться эмульсия и пена, эмульсия и взвесь и т. п.
Системы, перечисленные в пунктах 1 и 2, могут в некоторых случаях вести себя как неньютоновские жидкости. При проектировании аппаратов для перемешивания неоднородных систем следует проверить условия образования двухфазной системы, рассчитать межфазную поверхность, мощность, расходуемую на перемешивание, А затем условия теплопередачи или массопередачи в данной системе. Ниже будут рассмотрены некоторые проблемы, связанные с гидравликой перемешивания таких систем.