Mélangeur statique: comparaison des éléments de mélange
Les mélangeurs statiques peuvent être équipés d'éléments de mélange de formes variées, en fonction des exigences de l'application concernée, afin de créer ou de maintenir un rapport de mélange défini entre différents fluides. Cette page vous propose un aperçu des différentes géométries disponibles, de leurs avantages spécifiques et de leurs domaines d'application respectifs.
Éléments de mélange hélicoïdaux
Les mélangeurs statiques dotés d'éléments de mélange hélicoïdaux sont également appelés mélangeurs hélicoïdaux, en spirale ou en hélice. La géométrie hélicoïdale, torsadée axialement, des éléments divise initialement les flux de fluides au niveau des bords et les redirige de manière ciblée le long des surfaces des éléments. Chaque élément de mélange supplémentaire est disposé avec un décalage de 90°, ce qui permet de répéter le processus et d'améliorer le rapport de mélange.
Les mélangeurs hélicoïdaux peuvent être équipés d'éléments de mélange soudés, amovibles ou à bords scellés. En fonction des exigences liées au fluide transporté et aux conditions d'utilisation, des modèles en matériaux métalliques ainsi qu'en plastiques résistants à la corrosion sont disponibles.
Les éléments de mélange hélicoïdaux conviennent au mélange de liquides et de gaz à écoulement laminaire ou turbulent. En raison de leur géométrie, ils sont notamment utilisés pour des fluides présentant une viscosité faible à élevée. Le large choix de matériaux disponibles permet en outre leur utilisation dans des processus industriels, hygiéniques et stériles.
Mélangeur statique KM avec éléments hélicoïdaux de NOV Kenics
LES ÉLÉMENTS DE MÉLANGE HÉLICOÏDAUX OPTIMISENT LE TRANSFERT THERMIQUE
Des éléments de mélange hélicoïdaux sont utilisés pour optimiser l'homogénéisation thermique du fluide transporté sur une longueur aussi courte que possible. Pour ce faire, plusieurs tubes de petit diamètre sont regroupés en un faisceau de tubes et entourés d'une enveloppe traversée par un fluide de chauffage ou de refroidissement. Les éléments de mélange acheminent en continu le flux de produit du centre du tube vers les parois tempérées de celui-ci, puis le ramènent vers le centre. Cela permet de mélanger la couche limite thermique et de tempérer le fluide transporté de manière rapide et homogène.
Mélangeur statique HEX avec éléments hélicoïdaux de NOV Kenics pour le transfert thermique
ÉLÉMENTS DE MÉLANGE EN FORME DE DISQUE
Les mélangeurs à éléments de mélange en forme de disque sont également appelés « mélangeurs à wafer » ou, en raison de leur faible longueur, « disques mélangeurs ». Les éléments de mélange sont dotés d'une ouverture centrale dont la section est inférieure à celle du corps tubulaire. Lorsque le fluide traverse cette ouverture, sa pression et sa vitesse d'écoulement augmentent. En aval de l’élément de mélange, il en résulte des tourbillons turbulents qui permettent le mélange des fluides.
Les éléments de mélange en forme de disque sont disponibles en matériaux métalliques et peuvent être dotés, en option, d’un revêtement en plastique afin de garantir une résistance élevée à la corrosion chimique. Contrairement à d’autres technologies de mélange, les points de dosage ne sont pas placés en amont, mais en aval de l’élément statique.
Grâce à leur conception compacte, les éléments mélangeurs en forme de disque conviennent particulièrement aux tâches de mélange simples impliquant des fluides à faible viscosité dans des espaces restreints. On les trouve par exemple dans le traitement des eaux de surface, où des produits chimiques tels que le permanganate de potassium ou le sulfate d’aluminium sont mélangés au flux d’eau.
Mélangeurs statiques UPA / UPW avec éléments de mélange en forme de disque de NOV Kenics
ÉLÉMENTS DE MÉLANGE EN FORME DE TRAPÈZE
Pour le mélange de fluides dans des conditions d'écoulement turbulent, on utilise des éléments de mélange composés de plusieurs lamelles trapézoïdales. Les lamelles sont disposées selon un angle d'attaque défini et génèrent, au niveau de leurs bords supérieurs et latéraux, des tourbillons qui permettent un mélange intense. L'inclinaison des éléments de mélange crée de grandes ouvertures qui minimisent la perte de charge dans la canalisation.
Les mélangeurs statiques dotés d'éléments de mélange trapézoïdaux peuvent être utilisés aussi bien dans des sections de tuyauterie rondes que carrées. En fonction des exigences, les éléments de mélange sont soit soudés de manière fixe au corps du tuyau, soit conçus de manière à pouvoir être retirés pour les travaux d'entretien et de nettoyage. Différents matériaux métalliques sont disponibles pour la fabrication. En cas de fluides corrosifs, les surfaces peuvent en outre être revêtues de plastique ou de matériaux composites renforcés de fibres de verre.
Les éléments de mélange conviennent particulièrement aux liquides à faible viscosité et aux applications dans lesquelles un écoulement turbulent est déjà présent. Grâce à la possibilité de les intégrer dans des sections de conduites rondes ou carrées, les mélangeurs statiques de ce type sont notamment utilisés dans le traitement des eaux usées, dans les canalisations et les conduites d'alimentation.
Mélangeurs statiques HEV avec éléments de mélange trapézoïdaux de NOV Kenics
Éléments de mélange en forme de grille
Pour les flux de fluides présentant des viscosités très élevées ou très différentes les unes des autres, on utilise des mélangeurs statiques équipés d'éléments de mélange en forme de grille. Ces éléments sont constitués de plusieurs lamelles soudées en croix, ce qui permet une division, une déviation et un croisement répétés des flux de fluide. Lors de l'intégration d'éléments de mélange supplémentaires, ceux-ci sont disposés avec un décalage de 90° dans le corps tubulaire afin de provoquer un changement répété du sens d'écoulement.
En raison de leur géométrie complexe, les éléments de mélange en forme de grille sont principalement fabriqués à partir de matériaux métalliques. En fonction des exigences en matière de température, de pression et de résistance chimique, on utilise par exemple de l'acier inoxydable, du titane ou de l'Hastelloy.
Cette géométrie est particulièrement adaptée aux opérations de mélange impliquant des liquides et des gaz à écoulement principalement laminaire. Les applications typiques comprennent l’incorporation d’additifs à faible viscosité dans des résines à haute viscosité, ainsi que la répartition homogène de colorants ou d’autres additifs dans des flux de polymères à haute viscosité.
Mélangeurs statiques KMX-V avec éléments de mélange en forme de grille de NOV Kenics
Éléments mélangeurs à faible perte de charge
Les éléments de mélange à géométrie en V sont adaptés au mélange de gaz et de liquides à faible viscosité dans des conditions d'écoulement turbulent. Dans cette configuration, un seul élément de mélange est utilisé. L'écoulement n'est ainsi que très peu entravé, ce qui permet d'obtenir une faible perte de charge. L'angle d'attaque défini de l'élément de mélange divise d'abord le flux principal et assure un premier mélange intensif. Ensuite, les ailettes latérales dévient les flux partiels de manière ciblée et les réunissent à nouveau.
À l’instar d’autres mélangeurs statiques, l’élément mélangeur en forme de V peut également être fabriqué à partir de matériaux métalliques tels que l’acier inoxydable ou divers alliages spéciaux. Il est en outre possible de revêtir les surfaces métalliques de plastiques résistants à la corrosion ou de matériaux composites renforcés de fibres de verre.
En raison de sa conception compacte et de sa faible perte de charge, l’élément de mélange en V est notamment utilisé dans les applications de traitement de l’eau. Les domaines d’application typiques sont, par exemple, le réglage du pH ainsi que l’incorporation rapide de désinfectants ou de polymères dans le flux d’eau.
Mélangeurs statiques UltraTab avec élément de mélange en forme de V de NOV Kenics
