ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Ламинарное смешение из "Теоретические основы переработки полимеров" Ченных количёственнУх характеристик с собственно процессом Смешения, иными словами, установление функциональной связи между геометрией смесителя, режимом смешения, физическими свойствами смеси, а также начальными условиями, с одной стороны, и количественными характеристиками однородности смесей, с другой. Разумеется, сделать этот шаг не просто. Прежде всего количественные методы обычно основаны на статистическом анализе отдельных проб смеси. Поэтому, чтобы определить количественные характеристики однородности смесей, исходя из параметров процесса смешения, нужно точно знать, как зависит распределение диспергируемой фазы в смеси от этих параметров. Однако это удается осуществить только для относительно простых систем. Для упорядоченного распределительного смешения действительно можно предсказать и число полос, и их расположение, и даже точное распределение компонентов и можно связать их с основными параметрами процесса смешения. В более распространенном случае обычного ламинарного смешения такую связь установить значительно сложнее. [c.199] Для упрощения количественного анализа ламинарного смешения разработан метод исследования изменения площади поверхности раздела фаз в процессе смешения. Увеличение площади поверхности раздела можно непосредственно связать с начальной ориентацией и общей деформацией системы [17, 3]. Величину деформации можно рассчитать, зная в деталях картину течения. В конечном счете общая деформация может служить количественной характеристикой ламинарного смешения. Ее можно связать с конструкцией смесителя, технологическими параметрами процесса смешения, физическими свойствами смеси и начальными условиями. Однако измерить общую деформацию жидкости нелегко. Не удается также установить непосредственную связь между расчетной величиной деформации и композиционной однородностью смеси, которая зависит от распределения элементов поверхности раздела внутри системы. Лишь в относительно простых случаях удается рассчитать ширину полос текстуры по величине общей деформации. В более общем случае для определения величины деформации, обеспечивающей заданную однородность смеси, приходится устанавливать эмпирические закономерности. Таким образом, деформация является характеристикой процесса, позволяющей установить связь между параметрами процесса смешения и качеством смеси. В дальнейшем некоторые из этих количественных подходов будут рассмотрены более детально. [c.199] Для одинаково расположенных и равных по размеру участков г представляет собой расстояние между соседними элементами текстуры. Числовое значение г полностью определяет качество таких регулярных смгсей. Для статического смесителя значение г обратно пропорционально числу слоев, образовавшихся в результате перемешивания. Напомним, что для простой полосатой текстуры степень разделения равна одной четверти ширины одного слоя, или 5 = г/8. Но для столь простой смеси нет необходимости использовать такую статистическую характеристику текстуры, как степень разделения. Процесс смешения ведет к уменьшению ширины полос до требуемой величины в принципе ширину полос можно уменьшить до молекулярного уровня. [c.200] Если упорядоченное распределительное смешение можно легко охарактеризовать количественно, то смешение, протекающее по механизму случайного распределения, охарактеризовать трудно. Этот вид смешения обычно используют для порошкообразных и гранулированных продуктов. Валентин [181 дал обзор различных моделей процесса смешения, описанных в литературе. Для смешения по механизму случайного распределения обычно оценивают степень отклонения макрооднородности смеси от макрооднородности идеальной случайной смеси при различных временах и условиях смешения. Обычно смешение осложняется протекающим одновременно расслоением смеси. В литературе описаны различные модели смешения П9—22]. [c.200] При смещении двух вязких жидкостей площадь поверхности раздела между ними увеличивается. Бротман и др. [17], а позже Спенсер и Уайли [3] установили, что площадь поверхности раздела является количественной мерой процесса смешения. В настоящем разделе показано влияние суммарной деформации вязкой жидкости на величину площади элемента поверхности раздела. [c.200] Таким образом, получен важный вывод увеличение площади поверхности раздела прямо пропорционально суммарной деформации. Следовательно, суммарную деформацию можно рассматривать как критерий количественной оценки процесса смешения. [c.202] В зависимости от ее начальной ориентации. Это означает, что деформация может приводить как к перемешиванию двух компонентов, так и к их разделению. Действительно, если вначале подвергнуть жидкость определенной деформации сдвига в одном направлении, а затем изменить направление деформации на обратное, то равная по величине, но обратная по направлению деформация вернет жидкость к ее исходному состоянию (диффузия отсутствует). [c.203] Выражение (7.9-15) иллюстрирует роль начальной ориентации поверхности раздела. Максимальное увеличение площади поверхности раздела достигается тогда, когда поверхность раздела лежит в плоскости уг ( os д = 1, os = 0). Если os = О или Сд. = О, то площадь поверхности раздела остается неизменной. Из выражения (7.9-6) видно, что это происходит, когда = Zi = О или Ух = У2 = О, т. е. когда поверхность Ао лежит либо в плоскости xz, либо в плоскости ху. В первом случае плоскость не деформируется, а во втором она деформируется, но площадь остается той же (А= Ад). [c.203] Таким образом, отношение общей конечной площади поверхности раздела к обы1ей начальной площади в системе со случайной ориентацией поверхностей при простом сдвиговом течении и больших деформациях равно половине суммарной величины деформации системы. [c.204] Таким образом, ширина полос обратно пропорциональна суммарной деформации. Кроме того, видно, что ширина полос пропорциональна начальному размеру кубика диспергируемой фазы и обратно пропорциональна объемной концентрации диспергируемой фазы. Следовательно, чем крупнее частицы и чем меньше объемная концентрация диспергируемой фазы, тем большая величина деформации необходима для достижения любого требуемого конечного значения ширины полос. Поэтому труднее ввести небольшое количество диспергируемой фазы в дисперсионную среду, чем приготовить смесь состава 1 1. [c.204] Чениях скорости деформирования и времени смешения. Установлено эмпирическое правило [241 хорошее (адекватное) смешение достигается при величине деформации 18 ООО бООО единиц сдвига. Это соответствует уменьшению ширины полос примерно в 10 раз. Заметим, однако, что термин адекватное смешение определяется требованиями, предъявляемыми к смеси. [c.205] Вернуться к основной статье