Önce karıştırmanın amacı tanımlanır
İki sıvının homojen hâle getirilmesi, çökelme eğilimli tozların askıda tutulması, sıcaklık dağılımının eşitlenmesi ve bir gazın sıvıya dağıtılması birbirinden farklı karıştırma görevleridir. Aynı hacimde tank için dahi pervane geometrisi, devir ve güç ihtiyacı değişebilir. Önce kabul edilebilir karışma süresi, ürünün hassasiyeti ve prosesin sonunda beklenen kalite kriteri belirlenir.
Viskozite ve akış rejimi
Özellikle çikolata, krem, yağ, polimer veya yoğun gübre karışımlarında “su gibi” ya da “Nutella kıvamında” tanımı ön seçim için faydalıdır; ancak mühendislik hesabı için yeterli değildir. Ürünün sıcaklığa ve kayma hızına bağlı viskozite eğrisi gerekebilir. Birçok ürün Newtonyen olmayan davranış gösterir; viskozite tek bir sabit sayı değildir.
Karıştırıcı için kullanılan idealize Reynolds yaklaşımı Re = ρ × N × D² / μ şeklindedir. Burada N saniyedeki devir, D pervane çapı, ρ yoğunluk ve μ dinamik viskozitedir. Bu yaklaşım pervane tipine bağlıdır ve non-Newtonyen akışta ilave değerlendirme gerektirir. Re sayısının tek başına motor gücünü verdiği düşünülmemelidir.
Pervane tipleri ve akış yönleri
| Geometri | Tipik etki | Uygunluk değerlendirmesi |
|---|---|---|
| Eksenel akışlı kanat / hidrofoil | Üst-alt sirkülasyon | Düşük-orta viskozitede genel karıştırma |
| Radyal türbin | Yerel kesme ve radyal akış | Dağıtma ve bazı gaz-sıvı uygulamaları |
| Çapa / palet | Duvara yakın süpürme | Viskoz ürünler ve ısıtılmış cidar |
| Helisel ribbon | Yüksek viskozitede hacimsel sirkülasyon | Düşük devir, yüksek tork uygulamaları |
| Rotor-stator | Lokal yüksek kesme | Emülsiyon ve dispersiyon; ana tank karıştırıcısının yerini her zaman almaz |
Devir, uç hızı ve güç
Pervane uç hızı u = π × D × N / 60 ile hesaplanır (N: dev/dak). Örneğin D = 0,40 m ve N = 300 dev/dak için uç hızı yaklaşık 6,28 m/s olur. Bu değer, ürünün kesmeye hassasiyetini değerlendirmede yardımcıdır; tek başına homojenleşme veya emülsiyon başarısı kriteri değildir.
Türbülanslı rejime ilişkin idealize güç bağıntısı P = Np × ρ × N³ × D⁵ olarak yazılır (N: dev/s). Buradaki güç sayısı Np pervane geometrisine, baffle durumuna ve akış rejimine bağlıdır. Motor seçimine şaft verimi, redüktör, start-up torku, ürün viskozitesinin sıcaklıkla artışı ve güvenlik katsayıları da eklenir.
Dalga kıran (baffle) ve ölü hacim
Ortadan girişli, düşük viskoziteli bir tankta baffle bulunmaması, sıvının tankla birlikte dönmesine ve vorteks oluşmasına neden olabilir. Buna karşılık gereğinden fazla veya yanlış yerleştirilmiş baffle da basınç kaybını, temizleme zorluğunu veya ürün birikmesini artırabilir. Karıştırıcı milinin eksen dışı yerleştirilmesi, alt koniğe uzanan ikinci bir kademe ve uygun pervane kotları alternatif çözümlerdir; tasarımın sonucu uygulama verileriyle doğrulanmalıdır.
Mil sızdırmazlığı ve işletme şartları
Atmosferik tanklarda sızdırmazlık ihtiyacı, pozitif basınç/vakum altında çalışan tanklara kıyasla farklı olabilir. Yüksek devirli mil, kuru çalışma, ürünle uyumluluk ve hijyen istekleri mekanik salmastra seçiminde belirleyicidir. Kuru çalışabilen sızdırmazlık tasarımları ile yağlama/bariyer akışkanına ihtiyaç duyan tasarımlar birbirine karıştırılmamalıdır.
Teklif için talep edeceğimiz veriler
- Ürün yoğunluğu ve sıcaklığa bağlı viskozite bilgisi
- Tank iç çapı, seviye ve alt dip geometrisi
- Homojenlik, dispersiyon veya süspansiyon hedefi
- İstenen çevrim süresi ve çalışma devir aralığı
- Vakum/basınç, temizlik ve motor yerleşimi şartları
Teknik kaynak
SPX FLOW / Lightnin — A Guide to Fluid Mixing (baffle, akış ve güç ilkeleri).