Pitched Blade¶
Samenvatting¶
Een Pitched Blade Impeller (ook wel Pitched Blade Turbine, afgekort PBT) is één van de meest veelzijdige impellertypen in de procesindustrie. De impeller bestaat uit meerdere bladen die onder een vaste hoek zijn geplaatst, meestal 45°, waardoor zowel axiale als radiale stroming ontstaat.
Door deze combinatie is een pitched blade geschikt voor een breed scala aan mengtoepassingen, zoals het mengen van vloeistoffen, het suspenderen van vaste stoffen, warmteoverdracht en het homogeniseren van producten met een lage tot middelhoge viscositeit.
Binnen Jongia wordt de pitched blade veel toegepast wanneer een proces meer turbulentie vraagt dan een hydrofoil kan leveren, maar minder shear nodig heeft dan een turbine of high-shear mixer.
Theorie¶
Wat is een Pitched Blade Impeller?¶
Een pitched blade impeller bestaat uit een centrale naaf met meestal:
- vier bladen;
- soms zes bladen.
De bladen staan onder een vaste hoek ten opzichte van het draaivlak.
De meest voorkomende bladhoek is:
- 45°
Andere bladhoeken zijn eveneens mogelijk, afhankelijk van het gewenste stromingspatroon.
Hoe werkt een Pitched Blade?¶
Door de schuine stand van de bladen wordt de vloeistof niet alleen naar buiten gedrukt, maar ook omhoog of omlaag.
Hierdoor ontstaat een combinatie van:
- axiale stroming;
- radiale stroming.
Dit maakt de impeller geschikt voor veel verschillende mengtaken.
Stromingspatroon¶
Afhankelijk van de draairichting kan een pitched blade:
- product naar beneden pompen (down pumping);
- product naar boven pompen (up pumping).
Beide uitvoeringen hebben hun eigen voordelen.
Down Pumping¶
Hierbij wordt de vloeistof naar de bodem van de tank gestuurd.
Voordelen:
- goede circulatie;
- effectief suspenderen van vaste stoffen;
- veel toegepast in procesinstallaties.
Up Pumping¶
Hierbij wordt de vloeistof omhoog gepompt.
Dit wordt toegepast wanneer:
- bezinking moet worden voorkomen;
- een specifiek stromingspatroon gewenst is.
Waarom een Pitched Blade?¶
Een pitched blade vormt een goede middenweg tussen:
- efficiënte circulatie;
- turbulentie;
- shear.
Daardoor is hij geschikt voor veel algemene mengtoepassingen.
Toepassingen¶
Veel voorkomende toepassingen zijn:
- mengen van vloeistoffen;
- oplossen van vaste stoffen;
- suspenderen van poeders;
- warmteoverdracht;
- kristallisatie;
- chemische reacties.
De impeller wordt veel gebruikt in:
- voedingsmiddelenindustrie;
- chemische industrie;
- farmaceutische industrie;
- waterbehandeling.
Toerental¶
Pitched blade impellers draaien meestal op middelhoge toerentallen.
Het toerental hangt af van:
- tankdiameter;
- viscositeit;
- impellerdiameter;
- gewenste mengtijd.
Vaak worden zij gecombineerd met een frequentieregelaar voor optimale procesregeling.
Shear¶
De shear ligt tussen die van een hydrofoil en een turbine.
Hierdoor is de impeller geschikt voor:
- algemene mengtaken;
- suspenderen;
- homogeniseren.
Voor zeer gevoelige producten wordt vaak een hydrofoil gekozen.
Voor intensieve dispersie is een high-shear impeller beter geschikt.
Viscositeit¶
Pitched blade impellers worden vooral toegepast bij:
- lage viscositeit;
- middelhoge viscositeit.
Bij zeer hoogviskeuze producten verliezen zij hun effectiviteit.
Daar worden meestal anchor- of helical ribbon-impellers gebruikt.
Pitched Blade versus Hydrofoil¶
| Pitched Blade | Hydrofoil |
|---|---|
| Axiale én radiale stroming | Vooral axiale stroming |
| Meer turbulentie | Minder turbulentie |
| Hogere shear | Lagere shear |
| Zeer veelzijdig | Energiezuiniger |
Hydrofoils zijn efficiënter.
Pitched blades zijn veelzijdiger.
Pitched Blade versus Rushton Turbine¶
| Pitched Blade | Rushton Turbine |
|---|---|
| Axiale én radiale stroming | Vooral radiale stroming |
| Middelmatige shear | Hoge shear |
| Goede circulatie | Hoge turbulentie |
| Algemene mengtaken | Gasdispersie en disperseren |
De keuze hangt af van het proces.
Materialen¶
Pitched blade impellers worden onder andere vervaardigd uit:
- RVS 316L;
- Duplex;
- Hastelloy;
- titanium.
De materiaalkeuze wordt afgestemd op:
- corrosie;
- temperatuur;
- producteigenschappen;
- hygiëne.
Praktijk bij Jongia¶
Binnen Jongia wordt de pitched blade impeller toegepast in uiteenlopende processen waarbij een goede balans tussen circulatie, turbulentie en energieverbruik gewenst is. De impeller wordt zorgvuldig afgestemd op de tankgeometrie, het toerental en de eigenschappen van het product.
Engineers bepalen onder andere:
- de diameter van de impeller;
- de bladhoek;
- het aantal bladen;
- de positie op de as;
- de draairichting.
Bij grotere tanks worden soms meerdere pitched blade impellers boven elkaar op één mengas geplaatst om een gelijkmatige stroming over de volledige tankhoogte te realiseren.
Veelgemaakte fouten¶
- Een pitched blade en een hydrofoil als hetzelfde zien. Beide veroorzaken axiale stroming, maar een pitched blade levert meer turbulentie en hogere shear.
- De draairichting negeren. Dezelfde impeller kan afhankelijk van de draairichting omhoog of omlaag pompen, met een ander stromingspatroon als gevolg.
- Een pitched blade gebruiken voor zeer hoogviskeuze producten. Bij hoge viscositeiten zijn anchor-, gate- of helical ribbon-impellers veel effectiever.
- Vergeten dat de bladhoek bepalend is voor de mengwerking. Kleine wijzigingen in de bladhoek kunnen een grote invloed hebben op de circulatie en de mengprestaties.
- Alleen naar de impeller kijken. Ook de tankgeometrie, baffles, het toerental en de eigenschappen van het product bepalen hoe goed een pitched blade zal presteren.