Смешение материалов
11.смешение материалов.
Назначение и общие положения.
В целях получения качественных изделий в химических производствах необходимо тщательно выполнять процесс смещения различных материалов, получив с наименьшими затратами гомогенную смесь .
При двухкомпонентном смешивании больший по объему компонент называют основным, меньший – ключевым.Смешение может выполнятся периодически и непрерывно.
Критерии смешивания и кинетика процесса.
Самопроизвольное смешивание в газах , жидкостях происходит за счет диффузии .Для ускорения процесса применяют, в основном , механические устройства,смесители.
При составлении математического описания смешиваемой среды используют типовые модели движущихся потоков ,которые разработаны для непрерывных процессов : идеального перемешивания, идеального вытеснения, диффузионные, ячеечные, комбинированные.
Соответственно модели математическое описание процесса позволяет установить связь между концентрацией ключевого компонента в смеси, временем процесса, кинематическими и геометрическими характеристиками смесителей
Концентрация ключевого компонента – величина случайная, поэтому большинство методик, используемых для оценки качества смеси, основано на приемах статистического анализа.
Рекомендуемые материалы
В отечественной практике используется коэффициент вариации, называемый в данном случае коэффициентом неоднородности смеси. С уменьшением коэффициента неоднородности качество смеси возрастает.
Кинетика процесса периодического смешения может быть представлена графической зависимостью коэффициента неоднородности от времени смешения (Рассмотреть кривую смешения и проанализировать характерных участков). По кривой смешения можно установить требуемую длительность процесса.
Смешение жидких и сыпучих материалов.
В используемых в производстве смесителях создается принудительное движение смешиваемых компонентов.
Для смешения жидкостей широко используют мешалки лопастные, якорные, рамные, турбинные, пропеллерные.
Рабочий орган мешалки создает в цилиндрической емкости два вихря. Частицы смеси в каждом из вихрей перемещаются с разными скоростями. Центральный вихрь называется статическим. Его частицы движутся с одинаковой угловой скоростью относительно оси мешалки. В наружном, динамическом вихре, окружная скорость частиц изменяется от Vmax до 0 по направлению от центра емкости к стенке. В динамическом вихре образуются также вихри вторичной циркуляции. Они являются важными факторами интенсивности перемешивания. Наиболее эффективным режимом смешения является турбулентный режим движения среды, определяемый числом Рейнольдса Re ³ Reкр.
Смешений сыпучих и порошкообразных сред выполняют в барабанных, скоростных, пневматических смесителях. Наиболее массовые смесители – барабанные. Их недостаток – большая длительность цикла смешивания.. Более эффективны скоростные смесители, в которых используется псевдоожижение среды быстровращающимся ротором (рассмотреть схемы).
Смешение вязкотекучих материалов происходит под действием напряжения сдвига, в результате чего толщина образованных слоев уменьшается до размеров смешиваемых частиц (рассмотреть схему смешения).
Величина требуемой нагрузки для обеспечения смешения определяется напряжениями сдвига, зависящими от скорости сдвига (рассмотреть уравнения).
Лекция "Туристско-прикладные многоборья как вид спорта, входящий в систему спортивного туризма в Республике Беларусь" также может быть Вам полезна.
Смешение вязкотекучих материалов может осуществляться с помощью смесителей периодического действия (вальцы, резиносмесители) или непрерывного действия (червячные).
Смешение на вальцах происходит благодаря развивающимся в зазоре скоростям и напряжениям сдвига (рассмотреть схему поведения материала в зазоре валков). В ходе процесса повышается температура смеси. Недостаток смешения на вальцах – отсутствие продольного смещения смеси на валках, что является причиной неоднородности смеси. Для качественного смешения необходимо контролировать температуру, время, зазор между валками.
В производстве резин широко используются закрытые роторные смесители периодического действия (резиносмесители). (Рассмотреть схему рабочей зоны, достинства и недостатки).
Устранить некоторые недостатки периодического смешения позволяют смесители непрерывного действия. Принципиальной особенностью этого смесителя является червяк, обеспечивающий транспортирование смеси с одновременным созданием сдвиговых деформаций. Различия в конструктивных особенностях червячных смесителей обусловлены стремлением создать завихрения движущегося потока смешиваемого материала. (Рассмотреть схемы рабочей зоны червячных смесителей.)
ЛИТ[2,9]
