پروانه راکتور تحت فشار

طراحی و ساخت پروانه راکتور به پارامترهایی نظیر توان (horsepower)، ویسکوزیته (viscosity,)، سرعت بحرانی (critical speed) نوع جریان و … بستگی دارد. پارامتری که در راکتورهای تحت فشار بیشتر مد نظر است نحوه ی اختلاط و نوع مواد داخل راکتور است. در ادامه بحث نوع جریان و کاربرد هر پروانه با شکل توضیح داده شده است :

این نوع پروانه معمولا در راکتورهای تحت فشار به نام راشتون (Rushton Turbine) شناخته می شود. این نوع پره برای محیط گاز/مایع مناسب بود و جاهایی که تنش برشی و سرعت بالا مد نظر است. این پره در راکتورهای تحت فشار علاوه بر جریان محوری باعث ایجاد جریان شعاعی می شود و ممکن است برای کنترل این جریان استفاده از بفل (Vessel baffling) الزامی باشد.

نوع دیگری از این خانواده برای راکتورهای تحت فشار مورد استفاده قرار می گیرد که دارای یک شفت سوراخدار (hollow shaft) است و روی جداری توربین سوراخ هایی موجود هستند. در سرعت های بالا به علت کاهش فشار در کناره دیواره ها افت فشار ایجاد می شود و اختلاف فشاری نسبت به بالادست اتفاق می افتد. این اختلاف فشار باعث مکیدن گاز از سوراخ بالای شفت همزن راکتور و انتقال آن به سمت توربین می شود. این عمل برای اختلاط  و احتمالا انحلال گاز در مایع بسیار مناسب است .

نوع دیگر پروانه ی لنگری (Anchor Impeller) است که معمولا برای موارد با ویسکوزیته بالا (5,000-50,000 CP) بکار می رود. این نوع پروانه در راکتور تحت فشار تولید جریان شعاعی زیادی می کند و به دلیل فاصله کمی که از جداره ی راکتور دارد باعث افزایش نرخ انتقال حرارت در راکتور می شود. این مدل می تواند در فرم های ساده و جاروبک دار تولید شود. نوع بازویی (cross arm support) آن هم متداول است.

پروانه تیغه مورب (Pitched Blade Turbine) نیز یکی دیگر از پروانه های مورد استفاده در راکتور تحت فشار و راکتور اتمسفریک است. این مدل پروانه به علت وجود زاویه (معمولا 30 یا 45 درجه) در تیغه ها که نوع 45 درجه ی آن متداول تر است، باعث ایجاد جریان محوری خوب در راکتور می شود. این مدل بیشتر برای محیط مایع/جامد مناسب است.

پروانه تیغه خمیده (Curved Blade Turbine) در راکتورها کاربرد کمتری دارد و برای مایعات بسیار ویسکوز یا محیط مایع/جامد فله بکار می رود. در این نوع پروانه تنش برشی کاهش یافته و جریان محوری و شعاعی داریم. برای کنترل جریان ممکن است نیاز به بفل داشته باشیم.

پروانه هلیکال یا مارپیچ (Helical impellers) در راکتور برای مایعات بسیار ویسکوز مورد استفاده قرار می گیرد. این پروانه اختلاط بسیار خوبی ایجاد کرده و به علت فاصله کم این مدل پروانه با جداره در دورهای پایین جریان محوری خوبی ایجاد می شود. این پروانه ها در راکتورها بصورت تکی و دوبل مورد استفاده قرار می گیرند. پروانه مارپیچ خارجی جریان رو به بالا (upward ) و مارپیچ داخلی جریان رو به پایین (downward ) ایجاد می کند . در سیالات نیوتنی مارپیچ داخلی حذف می شود. این نوع پره همانند پره لنگری (Anchor) نرخ خوب انتقال حرارت در راکتور را موجب می شود. 

پروانه ی پارویی کشیده (Elongated Paddle) جریان شعاعی و محوری ایجاد می کند و همانند نوع قبل نرخ انتقال حرارت را در راکتور بالا می برد.

این نوع پروانه که شبیه پروانه کشتی است جریان محوری رو به پایین (downward) ایجاد می کند گرچه جریان upward نیز امکان پذیر است. این پره جریان یکنواخت محوری داشته و برای مایع با ویسکوزیته کم مناسب است.