Principes de mélange d’un élément mélangeur (hélicoïdal) en forme de spirale

Le mélange de gaz et de liquides sans pièce en mouvement, se déroule dans des procédés continus ou semi-continus de l’industrie chimique, de la transformation, de l’alimentation et des produits pharmaceutiques. Les types à débit lamellaire ou par turbulence bien connus, sont perturbés volontairement au moyen d’un certain nombre d’éléments placés dans le flux.

Principe de fonctionnement - Mélangeurs statiques 

Ce flux modifié des gaz et / ou des liquides est contrôlé de telle façon (et en particulier par la forme et le type de positionnement des éléments mélangeurs hélicoïdaux), que l’on peut déterminer à l’avance le degré du mélange qui est exprimé par le terme « homogénéité ». Bien sûr, il n’y a pas de pièces en mouvement dans les mélangeurs statiques (static mixers).

 

Chaîne d'éléments de mélangeurLa série d’éléments mélangeurs détermine le type de débit dans un mélangeur statique

Le type d’éléments mélangeurs à l’intérieur d’un mélangeur statique, est composé d’un certain nombre de caractéristiques correspondantes. Il y a au moins deux éléments dans un mélangeur statique, et ils sont placés l’un derrière l’autre, en série. La suite d’éléments mélangeurs ainsi établie, confère une torsion axiale au type de débit, et chaque élément successif est courbé à gauche et à droite. En outre, chaque élément ultérieur est pivoté de 90 degrés par rapport à son prédécesseur.

 

Mélange statique avec écoulement laminaire

Mélange statique à débit laminaire

Suite au principe laminaire, le débit est divisé de façon répétée en sous-flux, dans un mélangeur statique, puis rassemblé ensuite. Grâce au bon angle, un flux équilibré est créé de l’extérieur vers l’intérieur, et vice versa. Voici comment le produit est mélangé, en un grand nombre de couches très minces, et le nombre de couches créées détermine l’étendue du mélange.

 

Mélange statique à débit par turbulence

L’effet de mélange d’un mélangeur statique suivant le principe de mélange par turbulence, est principalement obtenu par une rotation interne et cisaillement des couches dans le fluide. Il se produit au moment où le sens de rotation est inversé. Lorsque de faibles pourcentages de cisaillement sont nécessaires, l’angle entre deux rotations, peut être réglé avec précision pour atteindre cet objectif. Grâce à cet angle, la rotation ralentit, se traduisant par un mélange supplémentaire. Après cela, la rotation inversée démarrera plus lentement.

 

Homogénéité du mélange

L’homogénéité du mélange est mieux déterminée grâce aux variations de température ou des différences de concentration derrière le mélangeur statique PRIMIX. Il est exprimé dans la théorie des probabilités par l’écart type mesuré par rapport à la moyenne. Sur le schéma ci-dessous, il est clairement visible lorsque le produit est homogène.

Homogénéité du mélange 

Chute de pression dans le mélangeur statique

Lors de la détermination de la chute de pression dans le mélangeur statique PRIMIX, un facteur de friction est utilisé. Ce facteur donne des informations sur la chute de pression par rapport à un tuyau vide. Tout comme pour l’homogénéité, nous avons également établi un schéma à cet effet, afin qu’à l’aide de la chute de pression dans un tuyau vide, la chute de pression dans un mélangeur statique peut aussi simplement être déterminée. Pour choisir la buse, tant la chute de pression que la longueur déterminent l’homogénéité.

 

Dispersion à l’intérieur du mélangeur statique

Dans le mélangeur statique PRIMIX, des dispersions et émulsions peuvent se former entre les deux éléments, où le sens de rotation change. La tension de surface est rompue et la diffusion d’une phase à l’autre peut avoir lieu. Grâce à un diamètre décroissant et à une augmentation de la vitesse, la taille des particules diminue.

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Mélangeurs statiques