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Giranti |
Impellers |
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Le giranti degli agitatori possono essere classificate in: Giranti a Flusso Assiale: Il flusso generato è essenzialmente assiale, con formazione di correnti parallele all’albero della girante. La più classica girante assiale è l’Elica marina che può essere costruita con varie inclinazioni (“pitch”), utilizzata per piccoli e medi volumi e con viscosità non elevate è normalmente impiegata per miscelazione liquidi miscibili, dissoluzioni e sospensione di solidi e nei grossi serbatoi di stoccaggio del greggio. La Turbina assiale a pale inclinate (PBT, acronimo di Pitched-Blade Turbine) è costituita da un mozzo a cui vengono saldate un numero variabile di pale (2-3-4-6-8) che possono avere un’inclinazione compresa tra i 30° e i 60° sull’orizzontale: quella più diffusa è quella a pale inclinate di 45°. |
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Impellers used in mixing equipment can be classified as follows: Axial flow impellers: The resulting flow is basically axial, with currents mainly parallel to the impeller axle. The most commonplace is the
Marine impeller, which can be built in a range of different pitches. Pitched-blade Turbines are designed with a hub with a variable number of blades (2-3-4-6-8) with an horizontal angle between 30° and 60°: the most common uses a blade angle of 45°.
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Il flusso prodotto da questo tipo di girante non è
completamente assiale, ma possiede anche un modesto contributo
radiale. Le giranti assiali ad alta
efficienza “Hydrofoil”, sono caratterizzate da un profilo
ottimizzato e vengono applicate in tutti quei campi in cui serve un
flusso assiale a basso “shear”. Sono formate in genere da 3 o 4 pale
affusolate con un profilo aerodinamico di inclinazione variabile
lungo l’asse della pala. Questo permette una maggiore uniformità
della velocità del fluido nella sezione di scarico della girante, un
minor consumo di energia e una capacità di pompaggio per unità di
potenza superiore rispetto ad una PBT. Giranti a Flusso Radiale: Il flusso generato è essenzialmente radiale, vengono utilizzate in tutti quei processi (dispersione, reazioni gas-liquido, agitazione di liquidi immiscibili, ecc.) in cui è necessario rendere massima la superficie interfacciale di scambio in quanto producono un’elevata turbolenza, in particolare in prossimità della girante. Le turbine radiali possono essere costituite da un disco e da pale piatte come le turbine Rushton (normalmente sono a 4 o 6 pale), possono essere aperte come le turbine a lama piatta (Flat-Blade Turbine) e possono avere pale dritte e ricurve a seconda dell’utilizzo. Le giranti radiali senza disco (Flat-Blade Turbine) non producono solamente un flusso radiale ma anche un flusso assiale, quelle invece provviste di disco (turbine Rushton) producono un flusso radiale più definito con maggiore consumo di potenza. La turbina tipo “backswept” ha 4 o 6 pale ricurve all’indietro e rispetto alla turbina Rushton ha un consumo di potenza inferiore del 20%. La forma delle pale previene l’accumulo di materiale sulle stesse. Ultimamente si costruiscono giranti
a 4-6 pale concave su disco, utilizzate soprattutto in applicazioni
gas-liquido, poiché offrono una migliore capacità di dispersione del
gas rispetto alle turbine Rushton con minor consumo di potenza. Giranti ad alto “Shear” Le turbine a barre e quelle a dente di sega (Cowles) lavorano ad alta velocità di
rotazione e sono utilizzate per l’aggiunta di una seconda fase di
processi di frantumazione, di dispersione e di creazioni di
emulsioni. Giranti Lente Si caratterizzano da un rapporto D/T prossimo a 1 e vengono installate in serbatoi privi di frangivortice. La loro principale funzione è quella del rimescolamento lento e del rinnovo del liquido soprattutto in prossimità delle pareti del serbatoio. Vengono principalmente utilizzate con fluidi con alta viscosità. Ne esistono due tipi, ad Ancora e ad Elica Ribbon. Le Giranti ad Ancora (o a Gabbia) trasferiscono al fluido un movimento tangenziale puro e vengono utilizzate per prodotti con viscosità tra i 5 e 50 Pa/s in quanto per viscosità inferiori non vi è sufficiente attrito per raschiare le pareti e garantire il rinnovo del fluido in tali posizioni. Sopra i 50 Pa/s, specialmente con fluidi non Newtoniani, la capacità di pompaggio cala e alla parete la girante “slitta” nel liquido. Quando si deve garantire un buono scambio di calore alla parete unito ad un buon miscelamento, le pale dell’ancora vengono provviste di un raschiatore in PTFE che provvede a ripulire la parete. Con le Giranti ad Elica Ribbon il rimescolamento del fluido è garantito da consistenti moti verticali e tangenziali di conseguenza vengono utilizzate per prodotti con alta viscosità. Fanno parte di questa categoria le Eliche Ribbon ad una semplice Elica, a doppia Elica, a vite senza fine e ad Elica singola + vite senza fine. Gli Agitatori ad Elica forniscono
solitamente un flusso dall’alto verso il basso; in alcuni casi,
all’elica esterna viene aggiunta un'elica interna che pompa in
direzione opposta alla prima. |
This type of impeller provides not only an axial flow but also a slight radial flow. High efficiency "Hydrofoil" axial impellers feature an optimized profile and are used whenever an axial flow with low shear is required. They are usually designed with 3 or 4 tapered blades with a variable profile along the blade axis. This ensures a more uniform fluid speed in the discharge section of the impeller, a lower energy consumption and a higher power to pump capacity ratio when compared to a Pitched-Blade Turbine.
As the resulting flow is mainly radial, they are usually in all processes (dispersions, gas-liquid reactions, immiscible liquids agitation etc.) where a maximum exchange surface is required: they generate a heavy turbulence, especially in the impeller area. Radial turbines can be designed with a disc with flat blades (usually 4 or 6) as in the Rushton turbines, with a discless open design with flat blades or with straight or curved blades depending on the designated purpose. The flow generated by discless
impellers (Flat-Blade Turbines) is mainly radial but with a residual
axial flow. The "backswept" turbine, with 4 or 6 blades facing backwards, has a 20% lower power consumption when compared to a Rushton turbine. Its peculiar blade shape prevents material buildup on the blades. Lately 4/6 concave blade impellers
are very popular especially in gas-liquid applications, mainly because
they guarantee an higher gas dispersion ratio and a lower power
consumption when compared to Rushton turbines. High Shear impellers Bar turbines and Sawtooth
turbines (Cowles) have an high rotation speed and are used
when a second phase is required in crushing, dispersion or emulsifying
processes. Slow impellers With a D/T ratio close to 1 they are
used in baffle-less tanks. Anchor impellers transfer a pure
tangential motion to the fluids and are used where viscosity is between
5 and 50 Pa/s (a lower viscosity will not ensure a proper wall scraping
and fluid renewal). Ribbon Helix impellers generate a
noticeable vertical and tangential fluid motion and are therefore used
together with high viscosity materials. Helix impellers usually offer a top to bottom flow; in some cases an inner coaxial helix, pumping in the opposite direction, is provided. |
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