Propeller¶
Samenvatting¶
Een Propeller Impeller is één van de meest gebruikte menggereedschappen voor het mengen van laagviskeuze vloeistoffen. De impeller lijkt sterk op een scheepsschroef en bestaat meestal uit twee, drie of vier gebogen bladen die een krachtige axiale stroming veroorzaken.
Door zijn eenvoudige ontwerp en hoge pompcapaciteit is de propeller zeer geschikt voor het circuleren van grote hoeveelheden vloeistof. Hij wordt veel toegepast in de voedingsmiddelenindustrie, chemische industrie, waterbehandeling en farmaceutische processen.
Binnen Jongia worden propellers gebruikt voor algemene mengtoepassingen waarbij een efficiënte vloeistofcirculatie belangrijker is dan hoge afschuifkrachten.
Theorie¶
Wat is een Propeller Impeller?¶
Een propeller is een impeller met gebogen bladen die sterk lijkt op een scheepsschroef.
Tijdens het draaien "schroeft" de propeller zich als het ware door de vloeistof.
Hierdoor wordt een krachtige stroming opgewekt die grote hoeveelheden product in beweging brengt.
Het ontwerp is gericht op het verpompen van vloeistof, niet op het creëren van maximale turbulentie.
Werkingsprincipe¶
Wanneer de propeller draait:
- wordt vloeistof axiaal verplaatst;
- ontstaat een grote circulatiestroom;
- wordt het product door de volledige tank geleid.
Afhankelijk van de draairichting wordt de vloeistof:
- naar beneden gepompt (down pumping);
- of naar boven gepompt (up pumping).
De meeste industriële mengers gebruiken een down pumping-configuratie.
Stromingspatroon¶
Een propeller veroorzaakt voornamelijk:
- sterke axiale stroming;
- goede verticale circulatie;
- relatief weinig radiale stroming.
Bij een tank met baffles ontstaat hierdoor een efficiënte mengcirculatie.
Zonder baffles kan een draaikolk (vortex) ontstaan.
Toepassingen¶
Propellers worden gebruikt voor:
- mengen van vloeistoffen;
- oplossen van stoffen;
- homogeniseren;
- warmteoverdracht;
- voorkomen van bezinking;
- circuleren van procesvloeistoffen.
Typische producten zijn:
- water;
- melk;
- vruchtensappen;
- oplosmiddelen;
- dunne chemicaliën;
- reinigingsmiddelen.
Toerental¶
Propellers draaien relatief snel.
Typische toerentallen liggen tussen ongeveer:
- 200 en 1200 rpm.
Het exacte toerental hangt af van:
- impellerdiameter;
- tankdiameter;
- viscositeit;
- gewenste mengtijd.
Viscositeit¶
Propellers zijn ontworpen voor:
- lage viscositeiten;
- licht verhoogde viscositeiten.
Bij hogere viscositeiten neemt de pompcapaciteit snel af.
Voor dikkere producten worden meestal hydrofoils, pitched blades of anchor-impellers toegepast.
Shear¶
Een propeller veroorzaakt:
- lage tot gemiddelde shear.
Hierdoor is hij geschikt voor veel algemene mengprocessen.
Voor intensieve dispersie of emulgeren zijn speciale high-shear impellers nodig.
Bladvorm¶
Propellers zijn verkrijgbaar in verschillende uitvoeringen.
Bijvoorbeeld:
- tweebladige propellers;
- driebladige propellers;
- vierbladige propellers.
Daarnaast verschillen zij in:
- bladhoek;
- bladbreedte;
- kromming;
- diameter.
Deze eigenschappen bepalen het stromingspatroon en de efficiëntie.
Propeller versus Hydrofoil¶
Hoewel beide impellers axiale stroming veroorzaken, bestaan duidelijke verschillen.
| Propeller | Hydrofoil |
|---|---|
| Eenvoudig bladprofiel | Vleugelprofiel |
| Goede pompcapaciteit | Zeer hoge pompcapaciteit |
| Gemiddelde efficiëntie | Hogere energie-efficiëntie |
| Lagere aanschafprijs | Hogere aanschafprijs |
| Algemeen toepasbaar | Geoptimaliseerd voor efficiëntie |
Hydrofoils worden vaak gekozen wanneer energieverbruik een belangrijke rol speelt.
Propeller versus Pitched Blade¶
| Propeller | Pitched Blade |
|---|---|
| Vooral axiale stroming | Axiale én radiale stroming |
| Minder turbulentie | Meer turbulentie |
| Lagere shear | Hogere shear |
| Betere circulatie | Betere mengintensiteit |
De keuze hangt af van de gewenste mengwerking.
Materialen¶
Propellers worden onder andere vervaardigd uit:
- RVS 316L;
- Duplex;
- Hastelloy;
- titanium.
Bij hygiënische toepassingen worden de bladen vaak gepolijst of elektropolijst.
Praktijk bij Jongia¶
Binnen Jongia behoren propellers tot de meest toegepaste impellers voor laagviskeuze producten. Engineers bepalen de optimale diameter, bladhoek, positie op de as en het toerental op basis van de tankgeometrie en het gewenste mengproces.
Bij grotere tanks worden soms meerdere propellers boven elkaar op één mengas geplaatst om de volledige tankinhoud effectief te laten circuleren.
Voor toepassingen waarbij energieverbruik een belangrijke rol speelt, kan in plaats van een standaardpropeller worden gekozen voor een hydrofoil-impeller. Deze levert vaak een vergelijkbare of betere mengprestatie bij een lager opgenomen vermogen.
Veelgemaakte fouten¶
- Een propeller en een hydrofoil als hetzelfde beschouwen. Een hydrofoil heeft een speciaal bladprofiel en is hydraulisch efficiënter.
- Een propeller gebruiken voor zeer hoogviskeuze producten. Bij hoge viscositeiten neemt de mengprestatie sterk af.
- Geen baffles toepassen. Zonder baffles kan een draaikolk ontstaan waardoor de mengwerking afneemt en lucht wordt aangezogen.
- Verwachten dat een propeller hoge shear levert. Een propeller is ontworpen voor circulatie, niet voor intensief dispergeren of emulgeren.
- Alleen naar de impeller kijken. De uiteindelijke prestaties worden bepaald door de combinatie van impeller, toerental, tankgeometrie, producteigenschappen en de complete aandrijflijn.