工业粉体处理设备之混合技术

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1、工业粉体处理设备之-批次混合技术蔡兵(德国工学博士Dr.-Ing.BingCai)德国杰斯(JCI)工业技术有限公司引言随作新材料的研发和工业化应用高速发展,粉体复合材料的均匀混合设备越来越重要,新材料的多功能,多样性对混合设备的性能要求也越来越高.不论是对于粉粒体材料,还是超细粉体复合材料,其混合过程的状态和机理的试验图1.描绘运动状态的相似参数:弗鲁德数研究对于混合设备设计制造是最关键的.本文通过对欧洲特别是德国的混合技术的分析研究(Froude-Zahl)以及作者在粉体处理技术领域长期的实践综合阐述粉体混合技术中的高效混合系统以及其设混合过程的机理有宏观

2、和微观过程.在干混合备的结构,选型和检测方法.中有两种主要的机理:1高效混合技术1)对流混合是在机械外力作用下产生的剪混合机是散体物料工厂中最关键的一环，也即是切运动.大块物料团互相剪切交换而达工厂的"心脏".数十年来人们针对不同的物料特到均匀混合目的.性和产品要求通过试验研究开发和应用了不同2)分散运动是随着大块物料团的运动而产混合原理及设计.对于含颗粒(<5mm)的粉粒体生的紊流使物料颗粒产生交换运动.复合材料比如干混砂浆作者提出以下的混合技术的综合基本指标,目前被广泛认可和采用:混合的宏观和微观机理1)尽可能只有一个搅拌区,2)具备高效混合状态(对流和分

3、散同时作用)3)混合时间短40-120秒钟.4)卸料时残余量少,容易或不用清理5)卸料速度快10-30秒钟6)能耗低7)配有高速刀片(300转/分钟),能高效混合纤维和颜料.完全分离有序无序,随机8)整体耐磨损设计9)维修保养方便,费用低图2.混合状态10)备品备件库存少.为了达到高效混合的设计,分析了解混合的一般机理非常有帮助.混合的定义较广,这里仅限于散体物料工厂生对流混合分散混合产中的混合过程.混合的目的是降低物料中的图3.混合机理溶度,温度,密度等的不同性或梯度.2原理和性能如上所述,在对流混合和分散混合彼此以一定亨维单轴多层混合机:应用相似力学和经验

4、设计强度同时存在的运动状态下最有可能达到高效的弗鲁德数在Fr>9,属于强力高效混合范畴(通混合效果.常的犁刀式或双轴无重力式,Fr<3).收敛的收敛的混混合过程合过程可能离可能离析析的混的混合过程合过程²sslepma差s方mo样dn取ra机f随oecnconfidenceintervvaal(可信可信区间)ari图4:完全离析和均匀混合状态aV为了能够检测所要求的混合质量,必须确定以mixingtime混混时间mixingduration混合过程下情况:图5.混合均匀度方差曲线1)重要的产品特性E和特征表述X如质量溶度cM,密度等.通过方差的曲线可以确定所需

5、的混合时间.通2)混合好坏(均匀度)的检测度M(例如标常,混合系统应具备在线取样装置.特殊配方的准方差s和平均值c的比值得到方差混合时间通过混合试验测定.M系数.V=s/c)M3)取样值Mp(取样质量或取样体积)4)要求的混合均匀度sF5)能够达到的混合均匀度sZ(和颗粒大小有关)6)取样数量k(k决定了检测的安全性)混合均匀性的描述:均匀的混合体,各种颜料均匀分散非均匀,多种颜料没有分散k个取样的质量溶度波动的经验方差s图6.彩色粉末涂料混合试验结果212s=(c-c)4散体物料的特性åM,iMk-1其中平均值为散体物料是指粉状,颗粒状松散堆积的材料.在1建

6、筑材料干混砂浆中常用的颗粒直径为0-5毫c=cMkåM,i米.散体物料的物理特性由散体物料力学来描2述.主要的特性有:和真正的方差s是有区别的,因为,仅用到了有限取样数k

7、结趋向一固定区间.完全理想的混合过程.其方差桥如何处理,计量装置中如何考虑解决时压效应趋于零.实际中我们只能达到一个较小的值,应给计量精度带来的负作用.除此之外,考虑产即随机混合过程.一个一致的随机混合过程出品中常常加入纤维如何分散,包装机的选型等现,当一个混合元素在任何一个所观测的空间等.的部分区间出现的概率在任何时间点对于所有的相同部分区间都相同时.流化性是散体物料的最重要的特性之一.不是所有的物料都能均匀流化.而且均匀流化状态故实际的混合均匀度方差为s为混合过程的方也需要一定的时间才能达到.不均匀流化的坏差sM以及随机混合过程的方差sz和:处是密度不均匀

8、,从而导致通过计量器的物料的量随时间波