استاتیک میکسر (Static Mixer)
میکسرهای استاتیکی یا همزن های ثابت، تجهیزاتی هستند که به منظور اختلاط دو جریان سیال و یا پخش سیال در داخل خطوط لوله با جریان مداوم و تحت فشار مورد استفاده قرار می گیرند. این تجهیز از چندین المنت که در یک هوزینگ قرار می گیرند تشکیل شده و می تواند از استنلس استیل،PVC،PP، تفلون وPVDFساخته شود.
استاتیک میکسر یک دستگاه مهندسی دقیق برای اختلاط مداوم سیالات است. این تجهیز از چیدمان المان های اختلاط نصب شده در یک لوله یا مجرا تشکیل شده است. استاتیک میکسر بدون قطعات متحرک عمل نموده و برای دستیابی به پراکندگی خاص و اختلاط در یک فرآیند مداوم و پیوسته استفاده می شود. این تجهیز قادر به مخلوط کردن مواد با ویسکوزیته و دبی حجمی برابر یا متفاوت می باشد. جریان سیال با پمپاژ تامین می شود.
هر میکسر استاتیک ساخت آبسان سازه آپادانا دارای مزایای زیر است:
-
- نصب آسان
- اختلاط با کیفیت بالا و مقرون به صرفه
- عمر طولانی و بدون نیاز به تعمیر و نگهداری – بدون قطعات متحرک برای فرسودگی
- طراحی خود تمیز شونده – باعث صرفه جویی در زمان و هزینه می شود
- هزینه های عملیاتی کم – بدون هزینه انرژی
- قابل استفاده در مناطق ضد انفجار
استاتیک میکسرهای ساخت آبسان سازه آپادانا حاوی المان های دقیقی هستند که برای اصلاح جریان محصول و ایجاد الگوهای تقسیم، چرخش و اختلاط خاص طراحی شده اند تا از اختلاط و همگن سازی بهینه بر اساس الزامات کاربرد اطمینان حاصل کنند. عملکرد قابل اعتماد و مقرون به صرفه، هر میکسر تضمین شده است که یک نتیجه فرآیند قابل پیش بینی را ایجاد کند.
قواعد اختلاط
عملیات اختلاط بر اساس تقسیم و سپس انحراف جریان های ورودی از طریق یک سری المان های قرار گرفته در محفظه لوله است. یک المان متشکل از دو صفحه نیمه بیضوی عمود بر یکدیگر است. توالی المان ها منجر به اختلاط سیستماتیک مایعاتی می شود که در لوله جریان دارند. هر المان اختلاط جریان را به صورت شعاعی به سمت دیواره های لوله هدایت می کند و به سمت مرکز باز می گردد. المان‌های متناوب، معکوس سرعت و تقسیم جریان اضافی را فراهم می‌کنند و راندمان اختلاط را افزایش می‌دهند. همه مواد به طور مداوم و کاملاً مخلوط می شوند و گرادیان های شعاعی در دما، سرعت و ترکیب مواد را حذف می کنند.
انواع استاتیک میکسر
انواع مختلفی از استاتیک میکسر (میکسرهای بدون حرکت) وجود دارد که بسته به کاربرد خاص می توان از بین آنها انتخاب کرد. برخی از طرح‌های معمولی‌تر شامل صفحات، عناصر مارپیچ یا شبکه‌های هندسی هستند که در زوایای دقیق برای جریان لایه ای و یا آشفته قرار گرفته‌اند.
برخی دیگر از مجراها یا بخش های مجزا تشکیل شده اند که در کنار هم قرار می گیرند تا یک میکسر کامل را تشکیل دهند. شکل ها نیز متفاوت است. میکسرهای استاتیک معمولی دارای مقطع گرد هستند اما اشکال دیگری نیز برای نیازهای خاص موجود است (مربع، مستطیل و غیره).
هنگامی که میکسرهای استاتیک به درستی طراحی و اندازه گیری شوند، اختلاط پیوسته عالی مواد تک فازی یا چند فازی را با نتایج قابل تکرار ارائه می دهند. این عملکرد اختلاط را می توان بر اساس سرعت جریان، ویسکوزیته، چگالی، درصد اجزای مخلوط و ابعاد لوله پیش بینی کرد.
معیار یکنواختی یا مخلوط بودن که اغلب مورد استفاده قرار می گیرد، ضریب تغییرات شعاعی (CoV) است. دو جریان مجزا، قسمت A و قسمت B را تصور کنید که به مقدار مساوی وارد یک میکسر استاتیک می شوند: هر جزء از سطح مقطع لوله دو ناحیه مجزا را اشغال می کند.
همانطور که مواد در هر المان میکسر حرکت می کنند، مناطق اشغال شده توسط هر جزء بیشتر و بیشتر در هم می آمیزند. نسبت قسمت A و قسمت B همیشه ثابت می ماند (۱:۱) اما هر جزء به طور یکنواخت در سطح مقطع لوله توزیع می شود.
در یک وضعیت ایده آل، نمونه های گرفته شده از هر نقطه از مقطع بلافاصله پس از میکسر استاتیک دارای غلظت ۵۰% قسمت A و ۵۰% قسمت B خواهند بود. CoV در این مثال صفر است، زیرا هیچ تغییری با میانگین وجود ندارد. غلظت مخلوط کاملاً همگن است. اما در مفهوم عملی، ضریب تغییرات شعاعی ۰.۰۵ یا کمتر برای اکثر فرآیندها قابل قبول است.
به عبارت دیگر، “اختلاط ۹۵٪ یا بهتر” یک هدف معمولی برای اکثر کاربرد های میکسر استاتیک است. بدیهی است که دوز مناسب مهم است و در نظر گرفته شده است. در سیستم های تصفیه آب و فاضلاب، در هر قسمت که تزریق ماده شیمیایی لازم است (مانند پکیج تصفیه فاضلاب، چربی گیر DAF، غشاهای UF و …) می توان از استاتیک میکسر استفاده نمود. در ادامه معمول ترین انواع استاتیک میکسر بررسی شده است.
استاتیک میکسر مارپیچی (HELICAL)
یک میکسر استاتیک مارپیچی یا هلیکال، شامل المان های مارپیچ چرخشی به چپ و راست است که با زاویه ۹۰ درجه نسبت به یکدیگر قرار گرفته اند. هر المان در یک زاویه ۱۸۰ درجه می پیچد. این المان ها ثابت بوده و در داخل یک لوله یا کانال قرار می گیرند.
مواد شیمیایی که درست در بالادست المان ها اضافه می شوند، به دلیل حرکت پیچیده و سه بعدی سیال که توسط المان ها ایجاد می شود، با سیال اصلی مخلوط می شوند.
اختلاط به سه روش انجام می شود:۱) تقسیم جریان: هر بار که یک جریان ماده از روی یک المان عبور می کند، به نصف تقسیم می شود، جدا می شود و لایه هایی ایجاد می کند. تعداد جدایی ها n) =تعداد المان ها) . X=2n این بدان معناست که با ۲۰ المان در یک خط، بیش از ۱ میلیون لایه ایجاد می شود.
۲) تبدیل جریان: ماده بر روی دیواره های مارپیچی المانها، فشار داده می شود و باعث می شود ماده موجود در مرکز به صورت شعاعی به سمت قطر بیرونی حرکت کند و ماده موجود در خارج برعکس حرکت کند. این منجر به تفاوت در سرعت بین مولکول های مواد و در نتیجه باعث برش مواد می شود.
۳) وارونگی جریان: جهت چرخش ماده با هر المان تغییر می کند و وارونگی سریع نیروی اینرسی ماده را به هم می زند. برای مواد با عدد رینولدز <2300 (جریان لایه لایه) مکانیسم اختلاط اصلی تقسیم جریان است. برای مواد با عدد رینولدز > ۴۰۰۰ (جریان آشفته) مکانیسم اصلی اختلاط ترکیبی از تبدیل جریان و وارونگی است.
استاتیک میکسر الپتیکال با افت فشار کم (LDP)
به طور خاص، میکسرهای استاتیک LPD/LLPD (افت فشار کم) به دلیل کاربردهای گسترده خود در کاربردهای اختلاط جریان آشفته و آرام شناخته شده هستند.
طرح های میکسر استاتیک LPD و LLPD
یک میکسر استاتیک LPD از یک سری صفحات نیمه بیضوی تشکیل شده است که به طور متمایز در یک سری قرار گرفته اند. دو صفحه عمود بر یکدیگر یک المان واحد را تشکیل می دهند. عملیات اختلاط در این نوع میکسر استاتیک بر اساس تقسیم و انحراف جریان(های) ورودی است.
همانطور که ماده در هر المان حرکت می کند، جریان به طور مداوم به لایه ها تقسیم می شود و ۹۰ درجه در جهت های ساعت و خلاف جهت عقربه های ساعت می چرخد. این روش تقسیم جریان و ایجاد خطوط، منجر به یک استراتژی اختلاط بسیار قابل پیش‌بینی و تکراری می‌شود که معمولاً برای کاربردهای دبی بالا و ویسکوزیته کم استفاده می‌شود.
در طول جریان آشفته، المان های میکسر حرکت تصادفی مولکول ها و تشکیل گرداب ها را افزایش می دهند. چهار یا شش المان LPD معمولاً برای اکثر نیازهای اختلاط با ویسکوزیته کم کافی است. میکسرهای LPD با استنلس استیل ۳۱۶ یا ۳۰۴ و همچنین کربن استیل ساخته می شوند.
سایز بندی میکسر استاتیک LPD و LLPD
در بسیاری از موارد، قطر میکسر استاتیک به اندازه خط لوله فرآیند است. تعداد المان ها بستگی به درجه اختلاط مورد نیاز دارد که می توان بر اساس دبی، ویسکوزیته، چگالی و درصد جزء تخمین زد. افزایش تعداد المان ها راندمان اختلاط را بهبود می بخشد اما همچنین منجر به کاهش فشار بیشتر می شود.
طراحی LPD در مقابل LLPD
هنگامی که افت فشار موجود محدود است، میکسر LPD با قطر بزرگتر از لوله‌کشی فرآیند انتخاب می‌شود. محفظه میکسر بزرگتر با استفاده از آداپتورهای مناسب به خط موجود وارد می شود. گزینه دیگر استفاده از میکسر استاتیک با سبک کمی متفاوت است.
LLPD مانند طرح LPD از صفحات نیمه بیضوی تشکیل شده است، اما صفحات به جای ۹۰ درجه ۱۲۰ درجه نسبت به یکدیگر هستند. نسبت طول به قطر از ۱.۵ به ۱.۷۵ افزایش می یابد و افت فشار با ضریب ۰.۴۶ کاهش می یابد.
نمونه استفاده های کاربردی میکسرهای استاتیک LPD و LLPD در بسیاری از فرآیندها از جمله:
•ترکیب درجات مختلف نفت یا بنزین
• مخلوط کردن دو یا چند رزین مایع
• رقیق سازی محلول های غلیظ
• تصفیه آب و فاضلاب
• پراکندگی گاز-مایع
• واکنش های خط لوله
• امولسیون سازی روغن/آب و آب/روغن
• تولید بیودیزل
• ترکیب آنتی اکسیدان ها و سایر افزودنی ها
• سفید کردن پالپ با دی اکسید کلر
• افزودن درون خطی فلوکولانت ها
• همگن کردن جریان های فرآیند برای نمونه گیری
• تنظیم ویسکوزیته
• سوسپانسیون های شیمیایی
• کنترل pH
استاتیک میکسر متقاطع
این میکسر شامل شبکه ای از صفحات یا میله های شیبدار است که در اندازه های مختلف موجود است. هر شبکه به صورت متقاطع با شبکه قبلی قرار گرفته و در نهایت به صورت المان های یک میکسر در داخل هوزینگ تعبیه می شود.
این مدل میکسر جهت اختلاط در جریان های لایه ای (laminar)، اختلاط مواد با اختلاف ویسکوزیته زیاد نسبت به هم، اختلاط مواد با اختلاف زیاد نسبت حجمی و همچنین در جریان های آشفته و مواد دارای ویسکوزیته بالا مورد استفاده قرار می گیرد.
برای دریافت اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با کارشناسان ما تماس بگیرید
تلفن: ۰۳۱۳۶۵۱۸۹۸۱ – ۰۳۱۳۶۵۱۶۴۲۹
مطالب مرتبط : پل لجن روب – پکیج تصفیه فاضلاب بهداشتی – چربی گیر –دریچه آب بند – میکسر
