Tipi di agitatori

Gli agitatori svolgono un ruolo cruciale in vari processi industriali, tra cui reazioni chimiche, trasferimento di calore e miscelazione di liquidi e solidi. Esiste un'ampia gamma di tipi di agitatori disponibili, ciascuno progettato per soddisfare requisiti di processo specifici. Questo articolo discuterà i tipi più comuni di agitatori e le loro applicazioni.

Tipi di agitatori

Agitatori a pale

Gli agitatori a pale sono costituiti da un albero centrale con pale piatte o palette collegate, che ruotano per creare un modello di flusso radiale nel serbatoio di miscelazione. Le palette sono solitamente montate a un angolo di 90 gradi rispetto all'albero dell'agitatore e possono essere dritte o curve.

Gli agitatori a pale sono adatti per miscelare fluidi a media e alta viscosità e sono efficaci nel promuovere il trasferimento di calore e la dispersione di gas. Funzionano a velocità relativamente basse, che vanno da 20 a 150 giri/min, e sono in grado di gestire liquidi con viscosità fino a 50.000 cP. La potenza richiesta per gli agitatori a pale è generalmente inferiore rispetto ad altri tipi di agitatori.

Agitatori ad ancora

Gli agitatori ad ancora sono costituiti da un albero centrale con due o più grandi lame piatte attaccate, che ricordano la forma di un'ancora. Le lame degli agitatori ad ancora si avvicinano alle pareti e al fondo del recipiente, assicurando una miscelazione e un trasferimento di calore efficienti, in particolare in applicazioni che coinvolgono fluidi ad alta viscosità o particelle solide.

Gli agitatori ad ancora funzionano a basse velocità e generano un modello di flusso principalmente tangenziale, il che li rende adatti alle condizioni di flusso laminare. Sono comunemente utilizzati nell'industria chimica, alimentare e farmaceutica per processi quali miscelazione, omogeneizzazione e sospensione di solidi in liquidi. La stretta vicinanza delle lame alle pareti del recipiente aiuta a prevenire la formazione di zone stagnanti e favorisce una miscelazione uniforme.

Agitatori a nastro elicoidali

Gli agitatori a nastro elicoidali sono un tipo di agitatore progettato per miscelare liquidi e paste altamente viscosi. Questi agitatori sono dotati di un albero centrale con uno o più nastri o spirali elicoidali attaccati, che creano una combinazione di modelli di flusso radiali e assiali mentre l'agitatore ruota. Il design unico degli agitatori a nastro elicoidali li rende ideali per applicazioni che coinvolgono materiali ad alta viscosità, come nei settori chimico, farmaceutico e di lavorazione alimentare.

Il vantaggio principale degli agitatori a nastro elicoidali è la loro capacità di generare un modello di flusso ben definito che promuove una miscelazione e un trasferimento di calore efficienti. Mentre l'agitatore ruota, i nastri elicoidali muovono il materiale sia radialmente che assialmente, assicurando una miscelazione completa in tutto il recipiente. Questo movimento aiuta anche a prevenire la formazione di zone morte e a ridurre al minimo l'accumulo di materiale sulle pareti del recipiente.

Gli agitatori a nastro elicoidali sono particolarmente efficaci per condizioni di flusso laminare, dove la viscosità del fluido è elevata e la miscelazione turbolenta è difficile da ottenere. La stretta distanza tra i nastri e la parete del recipiente crea un'azione di taglio che aiuta a rompere il materiale viscoso e a promuovere la miscelazione. Inoltre, la maggiore area superficiale dei nastri elicoidali migliora le velocità di trasferimento del calore, rendendo questi agitatori adatti per applicazioni che comportano il riscaldamento o il raffreddamento di materiali viscosi.

Agitatori a nastro a doppia elica

Gli agitatori a nastro a doppia elica presentano due nastri elicoidali avvolti attorno a un albero centrale, creando un modello di flusso unico che assicura una miscelazione e un trasferimento di calore efficienti. Il design elicoidale dei nastri promuove sia il flusso radiale che assiale, consentendo una miscelazione completa dell'intero contenuto del serbatoio.

Agitatori con giranti a vite

Gli agitatori con giranti a vite sono un tipo di agitatore progettato per miscelare liquidi viscosi e materiali con elevato contenuto di solidi. Questi agitatori sono dotati di una girante a forma di vite elicoidale che crea un modello di flusso assiale, spostando efficacemente il fluido in direzione verticale. La geometria della girante a vite consente una miscelazione e un trasferimento di calore efficienti, rendendoli ideali per vari processi industriali, tra cui reazioni chimiche, operazioni di dispersione e produzione di prodotti farmaceutici.

Uno dei principali vantaggi degli agitatori a vite è la loro capacità di gestire fluidi e fanghi ad alta viscosità. Il design della vite genera una potente azione di pompaggio che può spostare facilmente materiali densi e viscosi.

Agitatori ad elica

Gli agitatori a elica sono costituiti da un albero con una pala a elica attaccata, che genera un modello di flusso assiale quando ruotato. L'angolo della pala varia, in genere da 45° a 60°, e l'angolo di inclinazione può essere regolato per ottimizzare le caratteristiche di flusso per applicazioni specifiche.

Gli agitatori a elica sono adatti per miscelare fluidi a bassa e media viscosità e possono miscelare efficacemente liquidi miscibili o disperdere gas e particelle solide in un mezzo liquido. Sono comunemente utilizzati in serbatoi con un diametro fino a 3 metri e possono funzionare a velocità che vanno da 400 a 1.750 giri/min.

Agitatori ad elica radiale

Gli agitatori a elica radiale generano un modello di flusso radiale, perpendicolare all'albero dell'agitatore, creando un movimento turbolento e favorendo una miscelazione efficace.

Il design degli agitatori a elica radiale è in genere costituito da pale piatte montate su un mozzo centrale, con un angolo delle pale che varia tra 30° e 45°. Il diametro dell'agitatore è solitamente 30-50% del diametro del serbatoio e la velocità dell'agitatore varia da 20 a 150 giri/min.

Gli agitatori a elica radiale sono adatti per fluidi a bassa e media viscosità e possono gestire particelle solide in sospensione. Sono efficienti nelle operazioni di dispersione gas-liquido e possono migliorare le velocità di trasferimento del calore se utilizzati in combinazione con scambiatori di calore.

Agitatori a turbina

Gli agitatori a turbina sono noti per la loro capacità di generare elevate velocità di taglio e movimento turbolento nel fluido, rendendoli adatti a un'ampia gamma di viscosità.

Gli agitatori a turbina sono in genere costituiti da un albero centrale con più pale piatte o giranti collegate ad angolo retto. Le giranti possono essere radiali o assiali, a seconda del modello di flusso desiderato.

Le giranti a flusso radiale, come le turbine Rushton, creano un modello di flusso perpendicolare all'albero dell'agitatore, favorendo una buona miscelazione e dispersione del gas.

Le giranti a flusso assiale, come le turbine a pale inclinate, generano un flusso parallelo all'albero, ideale per la miscelazione e la sospensione solida.

Giranti per turbine a pale dritte: Le giranti per turbine a pale dritte sono dotate di pale piatte collegate a un mozzo centrale. Forniscono un flusso radiale e sono efficaci per la dispersione di gas e la sospensione di solidi. Le giranti per turbine a pale dritte sono comunemente utilizzate nell'industria chimica e petrolchimica.

Giranti per turbine a pale inclinate: Le giranti per turbine a pale inclinate presentano pale angolate che forniscono una combinazione di flusso assiale e radiale. Sono adatte a un'ampia gamma di applicazioni, tra cui miscelazione, sospensione solida e trasferimento di calore. Le giranti per turbine a pale inclinate sono comunemente utilizzate nei settori chimico, alimentare e farmaceutico.

Giranti per turbine Rushton: Le giranti per turbine Rushton sono costituite da sei pale piatte collegate a un disco centrale. Offrono un elevato taglio e sono efficaci per la dispersione e l'emulsione gas-liquido. Le giranti per turbine Rushton sono comunemente utilizzate nei settori chimico e biotecnologico.

Girante turbina Smith: Le giranti per turbine Smith sono dotate di pale curve che forniscono una combinazione di flusso assiale e radiale. Sono progettate per ridurre il consumo di energia mantenendo l'efficienza di miscelazione. Le giranti per turbine Smith sono comunemente utilizzate nei settori chimico e del trattamento delle acque reflue.

Giranti per turbine a pale curve: Le giranti per turbine a pale curve presentano pale con un profilo curvo, che forniscono una combinazione di flusso assiale e radiale. Sono adatte a un'ampia gamma di applicazioni, tra cui miscelazione, sospensione solida e trasferimento di calore. Le giranti per turbine a pale curve sono comunemente utilizzate nei settori chimico, alimentare e farmaceutico.

Agitatori con giranti a curva di ritiro

Gli agitatori con giranti a curva di ritiro sono un tipo di agitatore progettato per processi di miscelazione efficienti e un uso efficace della potenza. Queste giranti presentano pale curve che sono angolate lontano dalla direzione di rotazione, creando un modello di flusso unico che combina componenti di flusso sia assiali che radiali. L'angolo specifico delle pale varia a seconda dell'applicazione, con angoli standard che vanno da 45° a 90°.

Le giranti curve di ritiro sono adatte per fluidi a media e alta viscosità e possono gestire un'ampia gamma di attività di miscelazione, tra cui miscelazione, dispersione e incorporazione di gas. Il design della lama curva promuove una miscela più uniforme creando un modello di flusso che estrae il materiale dal fondo del serbatoio e lo disperde in tutto il recipiente.

Agitatori con giranti a profilo idrodinamico

Gli agitatori con giranti a profilo idrodinamico presentano un design delle pale unico che ricorda un'elica marina, offrendo eccellenti soluzioni di miscelazione dei fluidi con un consumo energetico minimo. La forma a profilo idrodinamico delle pale consente un utilizzo più efficiente dell'energia rispetto alle tradizionali pale piatte, riducendo i costi di produzione.

Le giranti Hydrofoil generano un modello di flusso assiale, rendendole adatte alla miscelazione di fluidi a bassa e media viscosità. Il flusso assiale crea un movimento verticale nel serbatoio di miscelazione, assicurando una miscelazione efficace in tutto il recipiente. Questo modello di flusso è particolarmente utile nelle applicazioni che richiedono dispersione di gas o sospensione solida.

Agitatori con giranti a lame di dispersione

Gli agitatori con giranti a lama di dispersione sono progettati per operazioni di miscelazione e dispersione efficienti, in particolare nella dispersione di gas e nelle miscele immiscibili. Queste giranti presentano un design esclusivo delle pale che promuove una miscelazione efficace e riduce il consumo di energia. Le pale sono in genere curve o angolate, con variazioni nell'angolo di passo e nel diametro per adattarsi ad applicazioni specifiche.

Le giranti a lama di dispersione sono comunemente utilizzate nell'industria chimica e farmaceutica per processi che coinvolgono reazioni gas-liquido, come fermentazione, idrogenazione e ossidazione. Eccellono nel creare una miscela uniforme e nel migliorare le velocità di trasferimento di massa tra le fasi gassosa e liquida. Il design della lama genera una combinazione di modelli di flusso radiale e assiale, che migliora la dispersione delle bolle di gas in tutto il serbatoio di miscelazione.

Agitatori con giranti a spirale

La girante a spirale è costituita da un nastro elicoidale o da una lama a spirale avvolta attorno all'albero dell'agitatore. Questo design crea una combinazione di modelli di flusso radiali e assiali, migliorando le prestazioni di miscelazione. Quando la girante ruota, genera un movimento turbolento nel fluido, assicurando una miscela uniforme e prevenendo la formazione di zone morte.

Le giranti a bobina sono adatte per la gestione di fluidi a media e alta viscosità, in quanto forniscono un'azione di miscelazione delicata riducendo al minimo le forze di taglio. Ciò le rende ideali per applicazioni che coinvolgono materiali sensibili al taglio, come soluzioni polimeriche, paste e gel. Il design della bobina promuove anche un efficace trasferimento di calore, rendendo questi agitatori adatti all'uso in scambiatori di calore e reattori.

Come selezionare un agitatore

1. Viscosità: Per fluidi a bassa o media viscosità, possono essere adatti agitatori a elica o agitatori a turbina. Per liquidi più viscosi, vengono spesso utilizzati agitatori ad ancora o agitatori a nastro elicoidali per garantire una miscelazione efficace e prevenire zone morte.
2. Modello di flusso: Il modello di flusso desiderato all'interno del serbatoio di miscelazione è un'altra considerazione essenziale. Le giranti a flusso assiale, come gli agitatori a elica, creano un modello di flusso parallelo all'albero dell'agitatore, rendendole ideali per la miscelazione e la sospensione solida. Le giranti a flusso radiale, come le giranti per turbine Rushton, generano un modello di flusso perpendicolare all'albero dell'agitatore, rendendole adatte per applicazioni di dispersione di gas e trasferimento di calore.
3. Geometria del serbatoio: Il diametro dell'agitatore deve essere proporzionale al diametro del serbatoio, in genere compreso tra 1/3 e 1/2 del diametro del serbatoio. Anche il posizionamento dei deflettori e la progettazione complessiva del serbatoio influiranno sulla scelta dell'agitatore per garantire una miscelazione efficiente e ridurre al minimo le zone morte.
4. Requisiti di potenza: Il fabbisogno energetico dipende dalle proprietà del fluido, dalla velocità dell'agitatore e dall'intensità di miscelazione desiderata. È fondamentale scegliere un agitatore in grado di fornire l'ingresso di potenza necessario ottimizzando al contempo l'efficienza energetica per ridurre al minimo i costi operativi.
5. Requisiti di processo: I requisiti specifici del processo, come la necessità di trasferimento di calore, dispersione di gas o reazioni chimiche, determineranno il tipo di agitatore necessario. Ad esempio, in applicazioni che richiedono elevati tassi di trasferimento di calore, possono essere preferiti agitatori con giranti ad alta area superficiale, come agitatori ad ancora o agitatori a nastro elicoidali. Per la dispersione gas-liquido, vengono spesso utilizzate giranti per turbine Rushton o altre giranti a flusso radiale.
6. Compatibilità dei materiali: I materiali di costruzione dell'agitatore devono essere compatibili con i fluidi o le sostanze chimiche da miscelare. In ambienti corrosivi o quando si maneggiano materiali sensibili, come nell'industria farmaceutica, potrebbero essere necessari agitatori realizzati in acciaio inossidabile o altre leghe resistenti alla corrosione per garantire la durata a lungo termine e la purezza del prodotto.