میکسر استاتیک Static Mixer

چند نکته درباره میکس کردن

• اختلاط 2 ماده ویسکوز، از اختلاط یک ماده با ویسکوزیته بالا و یک ماده با ویسکوزیته پایین آسان‌تر است
• برای مخلوط کردن، و هموژنایز کردن دو رویه کاملا متفاوت داریم
• میکسر استاتیک نسبت به میکسر دینامیک خرابی و رسیدگی کمتری دارد

معرفی استاتیک میکسر

• استاتیک میکسر (به انگلیسی: Static mixer) ابزاری به منظور همزدن و مخلوط کردن مواد سیال است
• از این ابزار در ابعاد مختلف به منظور همزدن مایعات و گاز ها استفاده می‌شود
• ساختار کلی این ابزار شامل یک لوله می‌باشد که داخل آن یک پره مارپیچی قرار دارد که با چرخش این پره سیالات ورودی مخلوط می‌شوند
• معمولا این وسیله را از موادی چون:PVDF، فولاد ضدزنگ، پلی‌پروپیلن و تفلون می سازند
• تجهیزاتی برای انجام عمل اختلاط بین سیالهای مختلف می باشند
• در این نوع از میکسر، قطعات مکانیکال و الکتریکال استفاده نمی شود و تنها از انرژی جنبشی سیال ورودی برای انجام عمل اختلاط استفاده می کنند

کاربرد استاتیک میکسر

• در داخل این میکسرها المانهایی با اشکال هندسی مشخص وجود دارند که با توجه به نوع سیال ورودی عمل اختلاط را انجام می دهند. انرژی انجام اختلاط در این گونه از میکسرها از افت فشار رانشی سیالی که توسط محرکهای مختلف مانند پمپ، توربو شارژ و…. تولید می شوند بدست می آید. تعداد المانهائی که در این میکسرها نصب می گردد متناسب با نوع سیال و میزان اختلاط مورد نیاز مشخص می شود. بدیهی است با افزایش تعداد المانها کیفیت و شدت اختلاط افزایش یافته و به همان نسبت میزان انرژی مورد نیاز نیز افزایش خواهد یافت.
• امروزه به دلیل مزایای بسیار زیاد این نوع تجهیزات استفاده از آنها بسیار متداول شده است. و میکسرهای استاتیکی به عنوان جایگزین مناسبی برای میکسرهای دینامیکی و راکتورها مطرح هستند. محدوده استفاده از این میکسرها در صنعت بسیار وسیع بوده و می توان برای رژیم های فرایندی آرام و آشفته بکار برد.

انواع میکسر استاتیک

• میکسر استاتیک خورشیدی (Helical)
• میکسر استاتیک الپتیکال (Elliptical)

سازندگان میکسر استاتیک

• Primix  پریمیکس
• نوردسان Nordson
• فلوییتک Fluitec
• لایتنین SPX Flow Lightnin

جنس میکسر استاتیک

عوامل تعیین کننده جنس میکسر

• استحکام
• سازگاری و مقاومت شیمیایی

جنس های مختلف میکسر

• فولاد – به راحتی دچار زنگ زدگی می شود
• فولاد ضد زنگ – برای کلر و برخی اسیدها مناسب نیست
• فولاد با روکش پلاستیکی – با اسیدها و کلر سازگار است

میکسر استاتیک خورشیدی (Helical)

• این نوع از میکسرهای استاتیکی یکی از پر مصرف ترین انواع میکسرها در دنیا هستند
• این نوع میکسر به علت دارا بودن المانهای پیچشی با شکل هندسی خواص باعث تغییر رژیم سیال شده
• و با ایجاد سه طیف متفاوت از دینامیک سیالات، عمل اختلاط را تسریع می دهد

میکسرهای الپتیکال (Elliptical):

• این نوع از میکسر استاتیک، نسبتا کمتر استفاده میشود
• برای سیال های با ویسکوزیته پایین مناسب است
• در این نوع میکسر، المانهایی به شکل نیم دایره با زاویه قاثم نسبت به هم در لوله قرار گرفته و باعث تغییر رژیم جریان و اختلاط می شود

استاتیک میکسر المان متقاطع

سخت‌ترین اختلاط‌ها در صنعت ، فرایندهایی هستند که در آن‌ها اختلاف زیادی بین کمیت‌های فیزیکی مواد وجود دارد. این تفاوت‌ها را می‌توان به 3 بخش ذیل تقسیم کرد:

• اختلاف زیاد در میزان جریان عبوری
• اختلاف زیاد در مقدار دانسته
• اختلاف زیاد در مقدار ویسکوزیته

این همزن استاتیک در دوسری 18 پره‌ای و 24 پره‌ای به ترتیب برای ویسکوزیته های پایین و بالا طراحی گردیده‌اند.

مکانیزم عملکرد در این همزن

تولید تقسیم‌های متوالی در جهت‌های معکوس و  ایجاد جریان‌های متقاطع پیوسته هست که منجر به اختلاط سیالات در سریع‌ترین زمان و کوتاه‌ترین طول می‌شود.

به علت طراحی بسیار خاص و دقیق این همزن ، زمان RTD به‌شدت کاهش می‌یابد و همچنین استحکام فیزیکی همزن نیز به علت اتصالات چندگانه بسیار بالا هست.

این همزن‌ها در محدوده وسیعی از متر یال‌ها مانند فولادهای ضدزنگ تا سوپر آلیاژها قابلیت تولید دارند . المان این همزن‌ها نیز می‌توانند در دو مدل جوشی و متحرک سفارش گذاری شوند.

 

ویژگی‌های این همزن‌ها عبارت‌اند از:

1. بالاترین قدرت اختلاط در بین همزن‌های استاتیک
2. مناسب برای سیالات با ویسکوزیته های پایین تا بسیار بالا
3. کوتاه‌ترین طول همزن در مقایسه با سایر همزن‌های استاتیک
4. قابلیت اختلاط سیالات با اختلاف ویسکوزیته حدوداً 1 میلیون برابری
5. قابلیت اختلاط سیالات با اختلاف حجم 100000 برابری
6. مناسب برای اختلاط‌های پلیمری بسیار داغ
7. قابلیت تولید تا سایز 24 اینچ

میکسر استاتیک الیپتیکال

این نوع همزن در محدوده وسیعی از صنایع مورداستفاده قرار می‌گیرند. همزن‌های مارپیچی برای سیال‌هایی با گرانروی و چگالی بالا بسیار مناسب می‌باشند. اصول کارکرد این همزن برای جریان‌های آرام ( Laminar ) با عدد رینولدز کمتر از 2300 بر پایه تقسیم و برای جریان‌های آشفته (Turbulent) با عدد رینولدز بیشتر از 4000 بر مبنای تبدیل و وارونه کرد هست.

اصول عملکرد این همزن‌ها بر اساس سه خاصیت تقسیم، تبدیل و وارونه کردن هست.

1) تقسیم جریان : با عبور سیال از این همزن، به ازای هر المان سیال به دولایه مجزا تقسیم می‌شود. تعداد کل تقسیمات بعد از گذشتن از n المان با فرمول x=  محاسبه می‌گردد. بدین معنی که باوجود 18 المان در همزن سیال به 262144 قسمت تقسیم می‌شود.

2) تبدیل جریان : سیال به علت وجود فشار در طول المان‌ها حرکت می‌کند. دیواره مارپیچی المان‌ها باعث می‌گردد تا سیال‌هایی که در مرکز قرار دارند به سمت دیواره و سیال‌هایی که در دیواره قرار دارند به سمت مرکز حرکت کنند. این امر باعث به وجود آمدن اختلاف سرعت در مولکول‌های سیال شده و باعث قیچی شدن سیال می‌شود.

3) وارونه کردن : جهت حرکت سیال از المانی به المان دیگر 180 درجه تغییر می‌کند. این وارونه کردن جهت حرکت باعث به وجود آمدن اغتشاش در سیال شده و قدرت اختلاط را افزایش می‌دهد.

 کاربردهای اصلی :

• تصفیه آب و فاضلاب
• اختلاط گاز با مایع و مایع با مایع
• انجام واکنش شیمیایی با گرانروی پایین و بالا
• تولید امولسیون روغن با آب
• تولید سوخت بیو دیزل
• مخلوط کردن آنتی‌اکسیدان‌ها با افزونه‌های دیگر
• تزریق لخته ساز در مسیر
• اصلاح ویسکوزیته
• کنترل PH
• همگن‌سازی خطوط به‌منظور نمونه‌برداری.
• اختلاط دو یا چند رزین مایع.

متریال های میکسر استاتیک الیپتیکال

• جنس بدنه : استیل 304 یا 316
• فلنج : استاندارد ASME ، DIN ، JIS.
• نوع فلنج : Welding Neck- Slip ON.

آپشن های میکسر الیپتیکال

• ساخت المان ها از نوع کشویی
• ساخت المان از PTFE خالص
• پوشش المان ها از نوع PE و FEP
• نصب نقاط تزریق قبل از میکسر