Ламинарное смешение

Выше (на рис. 7.1, б) была приведена схема упорядоченного распределительного смешения. Такой тип смешения осуществляется на практике в различного рода статических смесителях при комбинировании распределительного и ламинарного смешения. Подробнее этот процесс будет описан в гл. II. При упорядоченном смешении процесс перемешивания и качество смеси достаточно хорошо харак- [c.199]

В разд. 11.7 описан еще один тип смесителей — так называемые статические смесители [7], лишенные каких-либо движущихся частей. Процесс смешения в таких смесителях поддается теоретическому анализу, и результат смешения предсказуем. Механизм смешения представляет собой комбинацию ламинарного смешения и упорядоченного распределения компонентов. [c.371]

Ламинарное смешение реологических однородных жидкостей. Ламинарное смешение реологических неоднородных жидкостей. [c.7]

Конвективное смешение осуществляется также при деформировании системы в процессе ламинарного течения. Этот тип конвективного смешения назовем ламинарным конвективным смешением. Другие авторы называют его смешением при ламинарном течении [3] или просто ламинарным смешением [5]. На практике смешение в системах жидкость—жидкость или жидкость—твердое вещество осуществляется путем ламинарного конвективного смешения с использованием различных типов течения сдвига, растяжения (при вытягивании), сжатия (при разминании). Однако главную роль в процессе смешения играет сдвиговое течение. Движение материала при смешении такого типа иллюстрируется рис. 7.2. [c.183]

Отсюда следует, что при ламинарном смешении решающим фактором является величина деформации, тогда как скорость деформирования и напряжение не играют никакой роли. Это справедливо в случае смешения материалов, не обладающих пределом текучести (и способных к образованию смесей) [11. Величина напряжения сдвига при этом не имеет значения, поскольку речь идет о степени смешения (разумеется, потребляемая мощность зависит от напряжения сдвига). Если же смешиваются компоненты, которые можно размельчить, только приложив к ним усилия, превышающие их предел текучести, то в этом случае локальные напряжения играют главную роль. Примерами таких компонентов являются агломераты технического углерода и ассоциаты вязкоэластичного полимера. Кроме того, для некоторых систем (в частности вязкоэластичных) очень важными факторами могут быть скорость нагружения и локальные изменения напряжения. Для систем твердое вещество— жидкость такой вид смешения называют диспергирующим смешением [51, а для систем жидкость—жидкость—гомогенизацией. При описании диспергирующего смешения мы будем в дальнейшем использовать термин предельная частица , т. е. наименьшая частица дисперсной фазы в смеси. [c.184]

Большинство пластмасс представляет собой не индивидуальные полимеры, а полимерные композиции, содержащие различные добавки, например пигменты, смазки, стабилизаторы, антиоксиданты, антипирены, агенты, предотвращающие агломерирование, добавки, улучшающие скольжение, сшивающие агенты, волокна, усиливающие агенты, пластификаторы, поглотители УФ-лучей, вспениватели. Эти добавки нужно вводить в полимер до переработки его в изделия — либо на стадии гранулирования, либо непосредственно перед формованием изделий. Содержание их в смеси различно. Распределение добавок в полимере осуществляют с помощью экстенсивных и интенсивных (диспергирование) способов, описанных в гл. 7. Кроме смешения полимеров с добавками часто приходится смешивать друг с другом два или большее число полимеров. При этом полимеры могут быть одинаковыми по природе, но с различными молекулярными массами или с разными молекулярно-массовыми распределениями. В таком случае они совместимы, и их смешение осуществляется по механизму экстенсивного ламинарного смешения. Если же компоненты смеси представляют собой несовместимые или частично совместимые полимеры, то механизм смешения другой в дополнение к ламинарному смешению происходит дробление диспергируемой жидкой фазы, приводящее к гомогенизации. [c.367]

Итак, в технологии производства полимеров используют два вида смешения недиспергирующее и диспергирующее смешение, называемые также экстенсивным и интенсивным смешением. Для первого вида смешения основным способом перемещения компонентов является конвекция. Тип смешения может быть либо распределительным, либо ламинарным. Распределительное смешение осуществляется вследствие упорядоченного или случайного перераспределения компонентов смеси, а ламинарное смешение — путем деформации материала в процессе ламинарного течения при растяжении, сжатии или сдвиге. [c.184]

Смесители для жидкостей работают преимущественно по механизму ламинарного смешения, сопровождающегося увеличением площади поверхности раздела между компонентами и распределением элементов поверхности раздела внутри объема смесителя. Конструкция такого смесителя зависит от вязкости смесей [4]. Например, для низковязких жидкостей применяют лопастные и высокоскоростные диспергирующие смесители. При малой вязкости смеси существенную роль может играть турбулентное смешение. Для смесей со средними значениями вязкости используют разнообразные двухроторные смесители, например смеситель с 2-образными роторами. Такой смеситель представляет собой камеру, образованную двумя полуцилиндрами. В камере установлены два ротора, вращающиеся навстречу друг другу с различной скоростью. Обычно отношение скоростей вращения роторов составляет 2 1. Смешение происходит вследствие взаимного наложения тангенциального и осевого движений материала. Чтобы исключить возможность образования застойных зон, зазор между роторами и стенкой камеры делают небольшим — около 1 мм. Такие смесители используют для смешения жидкостей с вязкостью 0,5—500 Па-с. К двухроторным относятся также смесители с зацепляющимися роторами, вращающимися с одинаковой скоростью. Двухроторные смесители широко используют для изготовления наполненных пластмасс, а также для смешения различающихся по вязкости жидкостей и паст. [c.369]

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]

Если допустить, что ключевым параметром, определяющим качество ламинарного смешения, является суммарная деформация, то возникает следующая проблема в большинстве промышленных смесителей и в технологии переработки вообще различные частицы жидкости подвергаются различным деформациям. Это справедливо для смесителей как периодического, так и непрерывного действия. В смесителях первого типа различия в деформировании возникают за счет разницы в величине пути, пройденного частицами жидкости внутри смесителя, В смесителях непрерывного действия кроме разницы в пути, пройденном частицами, важна еще разница во времени пребывания каждой частицы жидкости в смесителе. Для количественного описания различий в деформировании предложены функции распределения деформации [26], подобные классическим функциям [c.205]

Ламинарное смешение реологических [c.371]

Рис. IV.6. Схема экспериментальной установки для проверки теории ламинарного смешения.

Следовательно, часть энергии системы расходуется на повышение давления жидкости, а часть переходит в тепло (т. е. используется для ламинарного смешения). [c.383]

Количественной мерой ламинарного смешения является суммарная деформация V. равная для простого сдвигового течения произведению скорости сдвига на время, т. е. yt. За различные промежутки времени можно получить одну и ту же суммарную деформацию за счет регулирования скорости сдвига, а следовательно, и интенсивность тепловыделений вследствие вязкой диссипации. При простом сдвиговом течении степенной жидкости интенсивность диссипативного разогрева можно выразить через суммарную деформацию и время сдвига [c.383]

Откуда следует, что интенсивность тепловыделения с увеличением аномалии вязкости увеличивается и уменьшается с понижением температуры. Увеличение интенсивности тепловыделений связано с необходимостью повышения скорости сдвига для достижения одного и того же напряжения сдвига, а для достижения того же уровня напряжения сдвига при более низких температурах требуются меньшие скорости сдвига. Таким образом, с точки зрения энергетических затрат ламинарное смешение целесообразнее проводить при повышенных температурах, а диспергирующее смешение — при более низких температурах. [c.384]

Из общих положений теории смешения следует, что труднее ввести более вязкий компонент в менее вязкую среду, чем наоборот.. Это согласуется с упомянутым ранее условием ламинарного смешения оба компонента должны претерпеть деформацию. Естественно, высоковязкий компонент трудно деформировать, если он помещен в легко деформируемую маловязкую среду. Поясним это на примере [5]. [c.384]

В разд. 10.3 мы, отталкиваясь от плоскопараллельных пластин, последовательно переходим к конструкции одночервячного экструдера. Напомним, что последний шаг в этом дедуктивном процессе состоял в навивке спирального канала на внутреннюю поверхность вращающегося корпуса. Причем шаг спирали выбирался таким, чтобы за один оборот корпуса осевое смещение канала равнялось ширине (см. рис. 10.10). Мы уже отмечали, что такая конструкция обеспечивает циркуляционное движение полимера в канале, которое приводит к хорошему ламинарному смешению и узкому распределению времен пребывания. Наличие узкого распределения времен пребывания требует исключения временных флуктуаций состава композиции на входе, поскольку экструдер не обеспечивает сглаживания флуктуаций состава (см. разд. 7.13). [c.406]

Хорошее ламинарное смешение достигается лишь тогда, когда в смесителе расплав полимера подвергается большой суммарной деформации. При зтом удается существенно уменьшить композиционную неоднородность материала по сечению канала. Однако особенность профиля скоростей в экструдере заключается в том, что суммарная деформация, накопленная частицами жидкости, зависит от местоположения частиц. Следовательно, степень смешения по сечению канала неодинакова. А значит, и по сечению экструдата следует ожидать определенную композиционную неоднородность. Количественной мерой этой неоднородности могут быть функции распределения деформаций Р (у) и f (у) йу. Проанализируем эти функции для экструдера с постоянной глубиной винтового канала червяка, используя простую изотермическую модель, описанную в разд. 10.2 и 10.3. В гл. 12 рассмотрен процесс смешения в пласти-цирующем экструдере, в котором плавление полимера влияет на вид функций распределения. [c.406]

Вынужденное течение, генерирующее давление, и ламинарное смешение в мелких винтовых каналах рассматривались в разд. 10.3 и 11.9. Уравнение (10.3-32), выведенное для изотермического течения несжимаемой ньютоновской жидкости, может быть записано в виде [c.420]

Из изложенного выше следует, что в такой конструкции хорошее ламинарное смешение обеспечивается при условиях, в которых процесс перекачивания становится менее эффективным. [c.455]

И получение оценки для координаты точки возникновения ламинарного пламени. Отношение расстояния х, необходимого для развития пламени, к характерной длине экспериментального аппарата является параметром, опре-деляющ им, может ли быть в данном аппарате организован процесс горения путем использования ламинарного смешения. [c.408]

Имеется много очевидных различий между зоной ламинарного смешения и зорюй стабилизации пламени за плохо обтекаемым телом. По-видимому, наиболее существенным различием является то, что в практических [c.429]

Рис. 4.8. Схема ламинарного смешения в зазоре между двумя коаксиальными цилиндрами.

Кроме статистических критериев, для оценки состояния смеси используют также и деформационные (реологические) критерии. К последним можно отнести изменение толщины полос включений и соответственно увеличение площади раздела фаз. Ламинарное смешение приводит к вытягиванию исходных слоев компонентов, в том числе податливых агломератов ингредиентов (или слоев полимера, уже насыщенного техническим углеродом), в полоски и пленки малой толщины. Этот процесс происходит во времени и характеризуется скоростью деформации и длительностью ее дейст- [c.144]

Использование изложенных представлений позволяет лучше понять физическую сущность процесса ламинарного смешения. С позиций такого подхода всякий смеситель — это устройство, в котором перемешиваемые материалы подвергаются достаточно большой деформации сдвига и в процессе этой деформации происходит уменьшение первоначальных образований (измельчение полос). [c.176]

В некоторых случаях ламинарное смешение может сопровождаться также процессами диффузии. Пример количественной оценки одновременного действия обоих факторов (деформации сдвига и диффузии) приведен в работе [c.177]

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]

В этом случае из-за идеального перемешивания внешняя и внутренняя функцни РВП идентичны. Это легко проверить, положив минимальное время пребывания равным нулю. Для ламинарного смешения, при котором ФРВП рассчитывают из профиля скоростей, это в принципе невозможно. Следует отметить, что в сложных системах для расчета ФРВП необходимо точное описание траектории движения жидкости между субсистемами. [c.212]

Расплав отводят из зоны плавления, чтобы избежать термической деструкции, уменьшая время пребывания расплава в области с высокой температурой, предотвратить дальнейшее выделение тепла во всем объеме расплава за счет диссипативного разогрева и способствовать ламинарному смешению и термической гомогенности расплава. [c.302]

В большинстве ламинарных смесителей можно выделить элементы конструкции, обеспечивающие выполнение этих двух требований. Например, на вальцах можно достичь больших деформаций полимера, проходящего через зазор между валками, т. е. удовлетворить первому требованию эффективного смешения. Второе требование, однако, можно выполнить, только подрезая и многократно пропуская полимер через зазор вальцов. Точно так же в роторном смесителе жидкость, проходя между лопастями роторов и в зазоре между ротором и стенкой камеры смесителя, подвергается значительной деформации. Кроме того, конфигурация роторов обеспечивает осевое течение жидкости, что приводит к требуемому распределению элементов поверхности раздела внутри системы. Такой сложный процесс течения, который можно наблюдать, например, в роторных смесителях, сопровождающийся многочисленными неконтролируемыми явлениями, можно назвать псевдорандомизированным (псевдослучайным) процессом. В случаях, подобных описанному выше, выполнение второго требования равноценно достижению случайного распределения диспергируемой фазы. То же самое происходит в статических смесителях при упорядоченном, а не случайном смешении. В этих смесителях основное увеличение площади поверхности раздела достигается за счет ламинарного смешения, а перераспределение элементов поверхности раздела происходит упорядоченно. [c.372]

Ламинарное смешение реологически [c.384]

Ламинарное смешение часто используют для получения смеси компонентов, значительно различающихся по реологическим свойствам. Например, смешивают образцы одного и того же полимера с разной молекулярной массой, или порции одного и того же материала, одна из которых содержит различные добавки, или разнородные полимеры, или вводят в полимер жидкость с меньшей молекулярной массой. Сюда же можно отнести термически неоднородные системы, которые до того момента, пока в процессе смешения не выравняются температуры компонентов, представляют собой реологически неоднородные системы. [c.384]

Рассмотрим конкретный практический пример ламинарного смешения. Жидкий компонент вводят в смеситель, содержащий расплав полимера в форме капель микроскопических размеров. Мы утверждаем, что то, что произойдет с каплями в потоке жидкости в начальной стадии смешения, не зависит от смешиваемости компонентов. Это объясняется тем, что при быстром растворении образуется тонкий (в лучшем случае) пограничный слой. Постепенно капли де формируются, подвергаясь воздействию локальных напряжений.. Поле напряжений неоднородно, поскольку компоненты смеси имеют различные реологические свойства (как вязкость, так и эластичность). Влияние поверхностного натяжения несущественно (соответственно несущественно и наличие или отсутствие четких границ раздела), Вязкие силы превышают поверхностное натяжение По мере деформации капель и увеличения площади поверхности раздела степень смешиваемости двух компонентов начинает играть все возрастающую роль. Для смешиваемых систем внутренняя диффузия способствует достижению смешения на молекулярном уровне, а в случае несме-шиваемых систем — вводимый компонент дробится на мелкие домены. Эти домены вследствие вязкого течения и под воздействием сил поверхностного натяжения достигают состояния, характеризуемого постоянной величиной деформации. Таким образом, для несме-шиваемых систем смешение начинается по механизму экстенсивного смешения и постепенно переходит в гомогенизацию. Морфология доменов, образующихся как в смесях, так и в сополимерах, является предметом интенсивных исследований [19]. [c.388]

Такие явления, как гиперзвуковой полет в воздушной среде, стабилизация пламени в потоке гомогенной горючей смеси при помощи пластин и стержней, тепловая защита возвращаемых на Землю космических кораблей аблирующими покрытиями и горение на поверхности твердого или жидкого горючего в потоке окислителя характеризуются наличием химических реакций в пограничных слоях. Несмотря на эти и другие важные приложения, строгие теоретические исследования реакций в пограничных слоях впервые начались лишь около десяти лет назад. Изучая погасание пламени. Карман и Миллан [Ч использовали концепцию пограничного слоя при рассмотрении зоны охлаждения гомогенной горючей смеси у холодной стенки за зоной ламинарного пламени. Марбл и Адамсон [ 1 исследовали химические реакции в пограничных слоях они рассмотрели воспламенение гомогенных горючих смесей в зоне ламинарного смешения. В дальнейшем было исследовано большое число родственных задач. Краткий обзор некоторых ранних результатов можно найти в работе [ ], более подробный обзор исследований, выполненных до 1958 г., дан в работе Р]. [c.382]

Таким образом, ламинарное нламя инициируется и стабилизируется зоной ламинарного смешения. [c.408]

Рассмотрим сначала так называемое ламинарное смешение в зазоре между двумя коаксиальными цилиндрами, один из которых (наружный) неподвижен, а другой (внутренний) вращается с постоянной частотой. Нетрудно заметить, что мы имеем дело с упрощенной моделью смесителя закрытого типа и наружным цилиндром служит камера (вернее полукамера), а внутренним — ротор. Деформируемая среда является сплошной и заполняет все пространство между цилиндрами. Для упрощения посмотрим, что будет происходить с двухкомпонентной смесью, когда положение ее составляющих в начале процесса вполне определенным образом ориентировано. [c.98]

В начальный период процесса, когда температура смеси не повысилась до температуры текучести каучука, последний ведет себя как высокоэластичное, упругое тело и внедрение в него других компонентов осуш ествляется путем втирания, вминания и сдвига. По мере повышения температуры каучук становится более податливым, размягчается и его деформирование начинает напоминать течение. Здесь уже в полной мере проявляется ламинарное смешение. Распределение дисперсной фазы в каучуке сопровождается уменьшением общего объема, занимаемого компонентами. Верхний затвор опускается и, занимая нй нее положение, замыкает смесительную камеру (рис. 4.10, б). Затем наступает такой момент, когда сформировалась грубая смесь она занимает уже не весь свободный объем смесительной камеры. Наличие свободного пространства в камере способствует ведению дальнейшего процесса смешения с целью более равномерного распределения компонентов в каучуке. [c.101]

Выше уже отмечалась роль процесса смешения при создании полимерных композиций. Следует заметить, что смешение в той или иной мере происходит почти во всех процессах переработки полимеров. Получение расплава с однородной температурой — одна из основных проблем, решение которой заставляет конструкторов экструдеров и шприц-машин идти на различные конструктивные ухи-. щрения (смесительные насадки, торпеды и т. п.) это, по существу, проблема однородного смешения в червяке экструдера. Аналогичным образом получение однородного по температуре расплава в пла-стикаторе литьевой машины — также проблема смешения. Поэтому теории ламинарного смешения в монографии уделено значительное место она рассмотрена в IV главе. [c.10]

Одной из первых работ, в которой проводилась довольно строгая проверка изложенной выше теории ламинарного смешения, является исследование Шренка [c.181]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология