ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Смешение в статических смесителях из "Эффективные малообъемные смесители" Смесители с винтовыми элементами. Для каждого типа статических смесителей характерна своя структура потоков тем не менее, общим является то, что поверхность раздела между компонентами достигается за счет сдвигового течения и за счет расщепления и перестраивания потоков жидкости. В статических смесителях с винтовыми элементами жидкость каждый раз расслаивается при переходе от одного элемента к другому. В пределах одного элемента жидкость течет по двум полукруглым винтовым каналам. [c.61] В общем виде механизм смешения молено представить следующим образом. [c.61] При ламинарном или турбулентном течении материал совершает вращательное движение вокруг своего гидравлического центра в каждом канале смесителя, которое вызывает радиальное перемешивание (рис. 3.2), Весь материал непрерывно и равномерно перемешивается, выравниваются температура, скорость и концентрация смешиваемых компонентов. [c.61] Подобный механизм смешения слишком схематичен. Он не учитывает существенных особенностей структуры потоков, возникающих при смешении конкретных материалов. [c.61] Учитывая целесообразность использования статических смесителей с винтовыми элементами для получения композиций из вязких, химически взаимодействующих компонентов, рассмотрим механизм процесса смешения в ламинарном режиме на примере компонентов эпоксидных компаундов. [c.62] В соответствии с основными положениями теории ламинарного смешения, указывающими на существенную роль поверхности раздела компонентов в формировании гомогенных полимерных композиций, рассмотрим характер увеличения межфазной поверхности смешиваемых компонентов и ее зависимость от технологических параметров процесса и конструктивных особенностей оборудования (объемная скорость подачи, число смесительных элементов, углы их закрутки и взаимной ориентации). [c.63] Подобный характер процесса смешения сохраняется, при различных скоростях объемной подачи компонентов это подтверждает имеющиеся в литературе [16] предположения о том, что энергия, затрачиваемая на смешение в статических смесителях с винтовыми элементами, зависит не от скорости движения частиц материала, а от геометрических характеристик отдельных элементов. [c.64] Среди конструктивных факторов, оказывающих наибольшее влияние на протекание процесса смешения, необходимо отметить взаимную ориентацию торцевых граней смесительных элементов. Так, при угле контакта между торцевыми гранями, равном 90°, межфазная поверхность после прохождения материалом 15 смесительных элементов составляла ту же величину, что и после прохождения диспергируемым компонентом 20-го элемента при значении угла в 75°. [c.64] Таким образом, механизм диспергирующего смешения высоковязких жидкостей в каналах статических смесителей заключается в уменьшении толщины полос диспергируемого компонента в ходе последовательных актов деления потока на торцевых гранях винтовых элементов, чередующихся с действием деформации сдвига в пределах одного смесительного элемента. Число таких воздействий определяется количеством смесительных элементов. [c.64] Следовательно, независимо от характеристик смешиваемых компонентов для оценки эффективности смесительного воздействия необходимо располагать данными о величине деформации сдвига, развивающейся в одном винтовом элементе. Для вычисления величины деформации сдвига необходимо знать распределение скоростей частиц по линиям тока. С этой целью проводили замеры действительной скорости частиц трассера, пересекающих плоскость, нормальную к направлению потока (рис. 3.6). Анализ полученных данных указывает на то, что поле скоростей смешиваемых компонентов в рабочих органах смесителей с винтовыми элементами носит параболический характер (рис. 3.7). Изменение величины объемной скорости подачи, угла закрутки винтовых элементов и угла контакта торцевых граней не меняет параболического характера движения смешиваемых материалов. Кроме того, при скоростях объемной подачи, соответствующих реальному процессу приготовления эпоксидных компаундов, не наблюдается разрывов сплошности или завихрений потока, а благодаря низким скоростям движения материалов и их высокой вязкости характер течения остается ламинарным (Не 100). [c.65] Необходимо отметить, что скорости частиц на внутренней поверхности корпуса смесителя близки к нулю, что свидетельствует о наличии прилипания материала на стенках. Измерение температур потока на входе и выходе из статического смесителя указывает на отсутствие заметного разогрева компонентов под действием развивающейся деформации сдвига. [c.66] Таким образом, отсутствие разрывов сплощности и ламинарный характер потока компонентов, движущихся в рабочей полости смесителя, делают возможным использование основных уравнений гидродинамики для разработки математической модели процесса. Кроме того, могут быть приняты допущения о прилипании материала и изотермичности процесса. [c.66] Значение Не определяется расчетным путем, если известна скорость потока, которая может быть найдена экспериментально или рассчитана по соответствующим зависимостям. [c.66] Смесители с пластинчатыми и гофрированными элементами. [c.67] Здесь 5 — число образующихся слоев N — число компонентов т — число пластин в пакете п — число пакетов. [c.68] Опыт показывает, что для достижения определенного качества смешения (числа слоев) при перемешивании компонентов с большими различиями вязкости требуется больше смесительных элементов, чем рассчитано по уравнению (3.1). Создаваемый пластинчатыми или гофрированными элементами градиент давления Лр можно рассчитать по зависимостям, приведенным в [88]. [c.68] Вернуться к основной статье