18
2020
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08
粉體混合技術(shù)
關(guān)鍵詞:
來源:公司內(nèi)部
混合是將不同物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的顆粒在空間上分布均勻的過程,在食品、醫(yī)藥、材料(尤指粉末冶金)、塑料、化肥、建筑等許多方面都有廣泛的應(yīng)用。對粉體進(jìn)行高效混合至關(guān)重要,良好的混合狀況是產(chǎn)品質(zhì)量的保障。
1.影響混合效果的幾個主要因素
影響粉體混合的因素可能歸納為四個方面:顆粒性質(zhì)、混合機(jī)性能、工藝參數(shù)和混合環(huán)境。經(jīng)驗表明,任一元素的變化,都可能對混合過程和混合效果產(chǎn)生明顯的影響。
顆粒之間能否有效地混合,常用“相容性”來衡量,良好的相容性是實現(xiàn)均勻混合的關(guān)鍵因素之一。若兩種顆粒不相容,則相互混合并保持穩(wěn)定空間分布的能力小,分離的傾向性強(qiáng),最終混合均勻度不高,并波動很大;若兩者相容,即粉體的物性一致或相近,則能形成均相或相疇極小的微分體系,這種體系有利于提高并保持混合均勻度。粉體混合是一個受多因素影響的復(fù)雜過程,以往,人們在研究粉體的混合問題時,常對混合過程作適當(dāng)簡化,通過確定單一因素對混合效果的影響,來認(rèn)識混合過程的主要特征。
2.混合過程和混合機(jī)理
目前,普遍認(rèn)為粉體的混合機(jī)理主要有擴(kuò)散、對流和剪切三種,如圖1所示,擴(kuò)散指單個顆粒進(jìn)入粉團(tuán)的過程。連續(xù)旋轉(zhuǎn)物面的粉體在邊緣處不斷分散、展開、互相摻和、滲透而混合;對流指相鄰的粉團(tuán)從物料中的一處移到另一處;剪切指物料不斷被分割或粉末在滑移面上流動。顆粒間的相對運(yùn)動,在物料面形成若干滑移面而相互混合,摻和。

擴(kuò)散 對流 剪切
實際的混合過程往往是幾種混合機(jī)制的共同作用,不同的粉體在不同的混合器中,在不同的旋轉(zhuǎn)速度下,粉體的混合運(yùn)動形態(tài)不同,混合的效果也就不同。粉體的混合過程大致可以分為三個階段:(1)對流混合階段,混合進(jìn)度很快;(2)對流與剪切共同作用階段,與對流混合階段相比,這一階段混合速度有所減慢;(3)擴(kuò)散混合階段處于混合與分離的平衡狀況,混合均勻度在某一均值附近上下波動。
3.混合過程的數(shù)值模擬
顆粒流的數(shù)值模擬依據(jù)模型的不同分為三類:連續(xù)型、動能理論型和離散型。
連續(xù)型忽略了顆粒物的離散屬性,將其假設(shè)為服從質(zhì)量守恒和動量守恒定律的連續(xù)體。因此,采用流體運(yùn)動方程(結(jié)合能量、力學(xué)和傳熱方程)描述顆粒的行為。連續(xù)模型是從土壤塑性和流體力學(xué)中變換來的,一些連續(xù)模型還引入微觀結(jié)構(gòu)參數(shù),用這些參數(shù)能描述顆粒物質(zhì)的固體碎片分布狀態(tài)和膨脹現(xiàn)象。這些模型大多用于庫侖摩擦或碰撞占主導(dǎo)作用的告訴流動,也有結(jié)合這兩種行為的模型。
動能理論模型根據(jù)顆粒物中顆粒的接觸與密氣體中分子碰撞的相似性而建立。這些模型結(jié)合表征顆粒流特性的能量耗散方程,能用于描述某些特定情況下顆粒物的運(yùn)動,例如攪拌顆粒體的表面,速度脈動近似于Maxwellian分布。采用統(tǒng)計平均方式,建立顆粒物的質(zhì)量,動量和動能守恒方程。
離散模型依據(jù)描述顆粒運(yùn)動的規(guī)則不同而有多種形式。離散型包括:依據(jù)概率統(tǒng)計規(guī)律的蒙特卡羅法;采用確定性規(guī)律的單元自動操作法;以及由第一種定律推導(dǎo)的顆粒動力學(xué)。分子動力學(xué)模型在氣體和液體系統(tǒng)的成功應(yīng)用,優(yōu)利德支持了顆粒動力學(xué)。
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