ما هو مبدأ عمل الخلاط الغاطس الكهربائي؟

تُعد الخلاطة الكهربائية الغاطسة أداة أساسية في العديد من الصناعات، بما في ذلك معالجة مياه الصرف الصحي والمعالجة الكيميائية وإنتاج الأغذية. تم تصميم هذه الأجهزة للعمل أثناء غمرها بالكامل في السوائل، مما يوفر خلطًا وتجانسًا فعالين للسوائل.

المحرك والمروحة

في قلب كل خلاطة غاطسة كهربائية توجد مجموعة المحرك والمكره. المحرك هو عادة محرك تحريض كهربائي، مصمم خصيصًا للعمل في ظروف مغمورة. هذه المحركات محكمة الغلق لمنع دخول الماء وغالبًا ما تكون مملوءة بالزيت للتبريد والتزييت. عادة ما يكون غلاف المحرك مصنوعًا من مواد مقاومة للتآكل مثل الفولاذ المقاوم للصدأ أو الحديد الزهر مع طلاءات واقية لتحمل البيئات القاسية التي تعمل فيها غالبًا.

يتم توصيل المحرك مباشرة بالمكره، وهو المكون الأساسي المسؤول عن توليد فعل الخلط. تأتي المكرهات بتصميمات مختلفة، كل منها مُحسَّن لمتطلبات خلط محددة. تشمل أنواع المكره الشائعة مراوح التدفق المحوري، والتوربينات ذات التدفق الشعاعي، وتصميمات القارب المائي. يعتمد اختيار المكره على عوامل مثل لزوجة السائل، ونمط التدفق المطلوب، وكثافة الخلط المطلوبة.

غالبًا ما تُستخدم مراوح التدفق المحوري في التطبيقات حيث يلزم تداول كميات كبيرة من السائل مع قص منخفض نسبيًا. تخلق هذه المكرهات تدفقًا موازيًا للعمود وهي فعالة في نقل السوائل لمسافات طويلة. من ناحية أخرى، تولد توربينات التدفق الشعاعي تدفقًا عموديًا على العمود وهي مفيدة للتطبيقات التي تتطلب قصًا واضطرابًا عاليين. تجمع مكرهات القارب المائي بين جوانب التدفق المحوري والقطري، مما يوفر توازنًا بين سعة الضخ والقص.

يتم تثبيت مجموعة المحرك والمكره عادةً على هيكل دعم يسمح بالوضع القابل للتعديل داخل الخزان أو الحوض. تمكن هذه المرونة المشغلين من تحسين وضع الخلاط لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة والخلط المنتظم في جميع أنحاء حجم السائل.

دوران المكره

يدور مبدأ عمل الخلاط الكهربائي الغاطس حول دوران المكره. عندما يتم توفير الطاقة الكهربائية للمحرك، فإنه يحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية، مما يتسبب في دوران عمود المحرك. تنتقل هذه الحركة الدورانية مباشرة إلى المكره، الذي يدور بسرعات عالية، تتراوح عادة من 700 إلى 1800 دورة في الدقيقة، اعتمادًا على التصميم والتطبيق المحددين.

مع دوران المكره، يتفاعل مع السائل المحيط، مما يخلق أنماط تدفق معقدة. يولد الدوران تدفقات أولية وثانوية داخل السائل. التدفق الأولي هو نمط الدورة الرئيسي الذي يحفزه المكره، في حين أن التدفقات الثانوية عبارة عن دوامات ودوامات أصغر حجمًا تساهم في الخلط والاضطراب المحلي.

تلعب سرعة دوران المكره دورًا حاسمًا في تحديد شدة الخلط ومدخلات الطاقة في النظام. تؤدي سرعات الدوران الأعلى عمومًا إلى زيادة الاضطرابات والخلط الأكثر قوة. ومع ذلك، تعتمد السرعة المثلى على عوامل مختلفة، بما في ذلك خصائص السوائل وهندسة الخزان وأهداف الخلط المحددة.

تم تجهيز العديد من الخلاطات الكهربائية الغاطسة الحديثة بمحركات تردد متغيرة (VFDs) تسمح بالتحكم الدقيق في سرعة المكره. تتيح هذه الميزة للمشغلين ضبط شدة الخلط لتتناسب مع متطلبات العملية المتغيرة أو لتحسين استهلاك الطاقة.

التداول والاختلاط

الوظيفة الأساسية للخلاط الكهربائي الغاطس هي خلق الدورة والاختلاط داخل السائل. عندما يدور المكره، فإنه ينقل الطاقة الحركية إلى السائل المحيط، مما يجعله في حركة. تخلق هذه الحركة نمط تدفق يمتد في جميع أنحاء الخزان أو الحوض، مما يعزز الدورة الشاملة وتجانس السائل.

يعتمد نمط التدفق المحدد الذي يولده الخلاط على عدة عوامل، بما في ذلك تصميم المكره، وموضع الخلاط، وهندسة الخزان. في الإعداد النموذجي، يخلق المكره تيار تدفق أساسي يتحرك بعيدًا عن الخلاط. يتفاعل هذا التيار بعد ذلك مع جدران الخزان والحدود الأخرى، مما يخلق أنماط إعادة تدوير تساعد في توزيع تأثير الخلط في جميع أنحاء الحجم.

يخدم الدوران الناتج عن الخلاط عدة أغراض. فهو يساعد في الحفاظ على المواد الصلبة في حالة تعليق، ومنع الترسيب وتكوين مناطق ميتة داخل الخزان. في تطبيقات معالجة مياه الصرف الصحي، يعد هذا أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على المواد العضوية والكائنات الحية الدقيقة مختلطة جيدًا ومعرضة للأكسجين. في المعالجة الكيميائية، يضمن الدوران التوزيع الموحد للمتفاعلات ويساعد في الحفاظ على جودة المنتج الثابتة.

كما تعمل عملية الخلط على تعزيز نقل الحرارة ونقل الكتلة داخل السائل. وهذا مهم بشكل خاص في التطبيقات التي تتضمن تفاعلات كيميائية، حيث يكون توزيع درجة الحرارة بشكل موحد والخلط الفعال للمواد الكيميائية ضروريًا لتحقيق الأداء الأمثل للعملية.

توليد الدفع

إن أحد الجوانب التي غالبًا ما يتم تجاهلها في تشغيل الخلاط الكهربائي الغاطس هو توليد الدفع. فمع دوران المكره وتحريك السائل، فإنه يخلق قوة تفاعلية تُعرف باسم الدفع. وهذا الدفع هو في الأساس رد فعل للزخم الذي يمنحه المكره للسائل.

يعتمد اتجاه وحجم الدفع على تصميم المكره واتجاهه. عادةً ما تولد المكرهات ذات التدفق المحوري الدفع في اتجاه العمود، بينما تنتج المكرهات ذات التدفق الشعاعي الدفع بشكل عمودي على العمود. يمكن أن يكون الدفع الناتج عن الخلاط كبيرًا، وخاصة في الوحدات الأكبر حجمًا، ويجب أخذه في الاعتبار في تصميم هيكل دعم الخلاط وترتيبات التركيب.

في بعض التطبيقات، يتم استخدام الدفع الناتج عن الخلاط عمدًا لإنشاء أنماط تدفق محددة أو للتأثير على ديناميكيات السوائل الإجمالية داخل الخزان. على سبيل المثال، في الخزانات الدائرية، قد يتم وضع الخلاط بزاوية لإنشاء حركة دوامية تعزز الخلط وتمنع تكوين مناطق ميتة.

مصنعي الخلاطات الغاطسة الكهربائية

عند اختيار خلاطة غاطسة كهربائية لتطبيقك المحدد، من الضروري اختيار شركة مصنعة ذات سمعة طيبة يمكنها توفير منتجات عالية الجودة وموثوقة ومصممة خصيصًا لتلبية احتياجاتك. تعد شركة Tianjin Kairun شركة مصنعة بارزة في هذا المجال، حيث تقدم مجموعة من الخلاطات الغاطسة الكهربائية المناسبة للتطبيقات الصناعية المختلفة.

وإدراكًا منها أن كل تطبيق قد يكون له متطلبات فريدة، تقدم شركة Tianjin Kairun خدمات التخصيص لتلبية الاحتياجات المحددة. يمكن لفريق المهندسين ذوي الخبرة تصميم وتصنيع خلاطات غاطسة مخصصة ومصممة لتطبيقات معينة. تضمن قدرة التخصيص هذه أن يتمكن المستخدمون من الحصول على خلاط يناسب معايير التشغيل الخاصة بهم بدقة، سواء كان ذلك لمعالجة مياه الصرف الصحي على نطاق واسع أو المعالجة الكيميائية أو تطبيقات الخلط الصناعي المتخصصة.

إذا كنت بصدد اختيار شركة مصنعة للخلاطات الغاطسة الكهربائية وترغب في استكشاف حلول مخصصة تتوافق مع مبادئ العمل التي تمت مناقشتها في هذه المقالة، فإن شركة Tianjin Kairun ترحب باستفساراتك. لمزيد من المعلومات حول منتجاتهم وخيارات التخصيص والدعم الفني، يمكنك الاتصال بهم على catherine@kairunpump.com.

مراجع

1. Harnby, N., Edwards, M. F., & Nienow, A. W. (2001). Mixing in the Process Industries. Butterworth-Heinemann.

2. Paul, E. L., Atiemo-Obeng, V. A., & Kresta, S. M. (2004). Handbook of Industrial Mixing: Science and Practice. Wiley-Interscience.

3. Uhl, V. W., & Gray, J. B. (1986). Mixing: Theory and Practice. Academic Press.

4. Zlokarnik, M. (2001). Stirring: Theory and Practice. Wiley-VCH.5. Oldshue, J. Y. (1983). Fluid Mixing Technology. McGraw-Hill.

5. Tatterson, G. B. (1991). Fluid Mixing and Gas Dispersion in Agitated Tanks. McGraw-Hill.