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混合機的原理

2019/1/5 10:29:11      點擊:

混合機械是利用機械力和重力等,将兩種或兩種以上物料均勻混合起來的機械。混合機械廣泛用于各類工業和日常生活中。

混合機械可以将多種物料配合成均勻的混合物,如将水泥、砂、碎石和水混合成混凝土濕料等;還可以增加物料接觸表面積,以促進化學反應;還能夠加速物理變化,例如粒狀溶質加入溶劑,通過混合機械的作用可加速溶解混勻。

常用的混合機械分為氣體和低粘度液體混合器、中高粘度液體和膏狀物混合機械、熱塑性物料混合機、粉狀與粒狀固體物料混合機械四大類。

氣體和低黏度液體混合機械的特點是結構簡單,且無轉動部件,維護檢修量小,能耗低。這類混合機械又分為氣流攪拌、管道混合、射流混合和強制循環混合等四種。

中、高黏度液體和膏狀物的混合機械,一般具有強的剪切作用;熱塑性的物料混合機主要用于熱塑性物料(如橡膠和塑料)與添加劑混合;粉狀、粒狀固體物料混合機械多為間歇操作,也包括兼有混合和研磨作用的機械,如輪輾機等。

混合時要求所有參與混合的物料均勻分布。混合的程度分為理想混合、随機混合和完全不相混三種狀态。各種物料在混合機械中的混合程度,取決于待混物料的比例、物理狀态和特性,以及所用混合機械的類型和混合操作持續的時間等因素。

液體的混合主要靠機械攪拌器、氣流和待混液體的射流等,使待混物料受到攪動,以達到均勻混合。攪動引起部分液體流動,流動液體又推動其周圍的液體,結果在溶器内形成循環液流,由此産生的液體之間的擴散稱為主體對流擴散。

當攪動引起的液體流動速度很高時,在高速液流與周圍低速液流之間的界面上出現剪切作用,從而産生大量的局部性漩渦。這些漩渦迅速向四周擴散,又把更多的液體卷進漩渦中來,在小範圍内形成的紊亂對流擴散稱為渦流擴散。

機械攪拌器的運動部件在旋轉時也會對液體産生剪切作用,液體在流經器壁和安裝在容器内的各種固定構件時,也要受到剪切作用,這些剪切作用都會引起許多局部渦流擴散。

攪拌引起的主體對流擴散和渦流擴散,增加了不同液體間分子擴散的表面積減少了擴散距離,從而縮短了分子擴散的時間。若待混液體的粘度不高,可以在不長的攪拌時間内達到随機混合的狀态;若粘度較高,則需較長的混合時間。

對于密度、成分不同、互不相溶的液體,攪拌産生的剪切作用和強烈的湍動将密度大的液體撕碎成小液滴并使其均勻地分散到主液體中。攪拌産生的液體流動速度必須大于液滴的沉降速度。

少量不溶解的粉狀固體與液體的混合機理,與密度成分不同,互不相溶的液體的混合機理相同,隻是攪拌不能改變粉狀固體的粒度。若混合前固體顆粒不能使其沉降速度小于液體的流動速度,無論采用何種攪拌方式都形不成均勻的懸浮液。

不同膏狀物的混合主要是将待混物料反複分割并使其受到壓、輾、擠等動作所産生的強剪切作用,随後又經反複合并、捏合,最後達到所要求的混合程度。

這種混合很難達到理想混合,僅能達到随機混合。粉狀固體與少量液體混合後為膏狀物,其混合機理與膏狀物料混合的機理相同。

不同的熱塑性物料以及熱塑性物料與少量粉狀固體的混合,需要依靠強剪切作用,反複地揉搓和捏合,才能達到随機混合。

流動性好的顆粒狀固體物主要是靠容器本身的回轉,或靠裝在容器内運動部件的作用,反複地翻動、摻和而得以混合,這類物料也可用氣流産生對流或湍流以達到混合。固體顆粒的對流或湍流不易産生渦流,混合速度遠低于液體的混合,混合程度一般也隻能達到随機混合。

流動性很差的、互相發生粘附的顆粒或粉狀固體,則常需用帶有機械翻動和壓、輾等動作的混合機械。