Процессы перемешивания широко применимы в подготовке различных суспензий, эмульсий и прочих однородных физических смесей в лабораторных условиях.

Перемешивание является незаменимым способом получения однородных смесей и(или) интенсификации тепло- и массообмена с помощью специальных перемешивающих устройств.
Перемешивающие устройства (мешалки) можно классифицировать так:
мешалки с верхним приводом;
магнитные мешалки;
лабораторные шейкеры.
Один из самых популярных способов перемешивания в жидкой среде – механический. Способ идеально подходит для изготовления суспензий, взвесей, растворов, реагентов и эмульсий в целях гомогенизирования, суспендирования, растворения, смешения, взмучивания и т.п. Для получения выше перечисленного, применяют механические перемешиватели. Механические устройства применимы для работы с жидкими средами, пастообразными, тестообразными и для сыпучих материалов. В случаях, когда механическое перемешивание не может обеспечить необходимый результат, что часто происходит при изготовлении тонких эмульсий и суспензий, применяют диспергаторы – более сложные устройства, в конструкции которых встроена система «ротор-статор». Эти устройства дают повышенную скорость циркуляции вещества и необходимое качество диспергирования. Стоит отметить относительно низкий уровень потребления электроэнергии такими устройствами.
И всё же, в настоящее время, механические перемешиватели являются самым распространенным и востребованным видом мешалок. Обычная мешалка конструктивно состоит из трех частей: двигатель, вал и импеллер с лопастями, которые могут иметь различный профиль, форму и угол наклона.
По конструкции лопастей мешалки разделяют на:
лопастные;
пропеллерные;
турбинные;
специальные (якорные, рамные, барабанные и др.).
В зависимости от планируемого применения, для удобства пользователей выпускаются разные по конструкции мешалки - вертикальные, боковые, донные, погружные. Устройство может работать как от электрического, так и от пневматического двигателя.
Ещё один параметр устройства − скорость вращения. Существуют модели быстроходные (пропеллерные, турбинные, лопастные, фрезерные) и обеспечивающие тихий ход − не более 1 об/сек (рамные, якорные, шнековые, спиральные, ленточные, листовые, лопастные). В соответствии с тем, какой поток образуется в ёмкости, устройства смешивания разделяют на мешалки, дающие тангенциальное, радиальное, аксиальное или смешанное течение. В основном необходимо получать смешанное течение жидкости, при котором складываются потоки двух, порою − трёх основных типов. В связи с этим, рассмотрим классификацию мешалок, в зависимости от устройства их лопастей. Здесь есть как преимущества, так и недостатки.
Чаще всего применяют вертикальную мешалку – гнутая палочка из стекла с электропривоодом.
Рассмотрим две основные группы:
быстроходные мешалки (лопастные, пропеллерные, турбинные) имеют окружную скорость концов лопасти около 10 м/с, при этом отношение диаметра аппарата к диаметру мешалки превышает 3;
тихоходные мешалки (якорные, рамные) – у них окружная скорость концов лопастей не более 1 м/с, отношение диаметра аппарата к диаметру мешалки менее 2.
Иногда, требуется проводить перемешивание в герметичных ёмкостях, при котором необходимо применение магнитных мешалок. Процесс − следующий: в ёмкость вводят короткую стеклянную трубку (запаянную с двух концов), внутри которой есть магнитный сердечник, и он вращается магнитным полем через дно сосуда. Современные лаборатории почти всегда оснащены именно такими, магнитными мешалками.
Конструктивно, лабораторная магнитная мешалка состоит из следующих основных частей:
корпус (металлический или пластиковый);
электродвигатель, встроенный в корпус;
магнит, надёжно размещённый на валу двигателя;
платформа (фарфор или стекло);
магнитная капсула (якорь), который погружают в ёмкость (лабораторную посуду);
элементы управления (включение/выключение устройства и регулировка).
Существуют магнитные мешалки с подогревом. Данные модели оснащены еще нагревающим элементом (вкладыш, защищенный неферромагнитным кожухом и расположенным над электромагнитом).
Остановимся на принципе работы магнитной мешалки.
Вращаясь, магнит электродвигателя создает поле. При этом, ведомый элемент (якорь) погруженный в жидкость, начинает взаимодействовать с этим полем и тоже начинает вращаться. Таким образом, внутри ёмкости с жидкой смесью образуется поток в виде вихря, который достаточно эффективно перемешивает содержимое.
Магнитные мешалки обладают целым рядом преимуществ, такими как:
удобство пользования, при отличной эффективности и простоте эксплуатации;
возможность работы с вредными веществами в герметичных лабораторных ёмкостях (химикаты не разбрызгиваются и не выделяют токсичные пары);
способ бесконтактный, что гарантирует отсутствие нежелательных внешних воздействий на перемешиваемый состав.
В современных лабораториях часто используют разные типы магнитных мешалок:
в зависимости от объёма − для большого объема перемешиваемой смеси (20 л) и портативные (1-2 л);
без подогрева и с подогревом;
одноместные и многоместные (перемешивание жидкости сразу в нескольких сосудах). Многоместная магнитная мешалка обеспечивает общий режим перемешивания и нагрева проб в каждой емкости и разные.
Другими перемешивающими устройствами, также применяемые в лабораториях, являются шейкеры.
Шейкеры смешивают или перемешивают вещества в пробирке или колбе путём их встряхивания. В устройстве шейкера присутствует качающееся доска, используемая для установки на неё лабораторной посуды.
Основные типы шейкеров следующие:
вихревые шейкеры, в которых флакон встряхивается вместе с платформой. Удобное, с точки зрения регулировки скорости, устройство. Скорость встряхивания можно постоянно изменять во время встряхивания, поворачивая переключатель;
платформенные шейкеры. Жидкости в лабораторной посуде, подлежащие перемешиванию, размещаются на столе (или вставляются в специальные отверстия на нём). Стол колеблется горизонтально;
орбитальные шейкеры с круговым движением встряхивания (низкая скорость 25-500 об/мин);
инкубаторные шейкеры (или термический шейкер) являются смесью инкубатора и шейкера.
Группа компаний «Крисмас» поставляет наиболее популярные и отлично себя зарекомендовавшие на отечественном рынке перемешивающие устройства. Интересующую Вас информацию о таком оборудовании я направлю в ответ на запрос по почте: info@christmas-plus.ru С уважением, Смирнова Татьяна Юрьевна
#колледж #технологии #химия #лаборатория #химфак #мгу #вуз #университет #физика #наука #нацпроекты #промышленность