ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Особенности вибрационного перемешивания сыпучих, пастообразных и жидких продуктов из "Вибрационная техника в химической промышленности" Процессы перемешивания твердых - сыпучих, жидких (ньютоновских жидкостей) и пастообразных (неньютоновских жидкостей) материалов широко используют в химическом производстве как на подготовительных этапах (усреднение состава краски, перемешивайие порошков перед таблетированием и т. д.), так и в основных циклах. [c.158] Процесс перемешивания органически присущ сыпучему материалу, подвергаемому вибрации. Вибрационные импульсы вызывают хаотические столкновения частичек материала, разделение их по форме, плотности и размерам, разрушение сложившихся конгломератов, уменьшение трения между частицами. Перемешивание происходит практически в любом процессе, где используется вибрация, однако качественное перемешивание получается только в специальных устройствах с целенаправленной вибрацией. [c.159] Интенсивность перемешивания при вертикальных колебаниях резко падает в вакууме, так как, там не возникает насосного эффекта. Для перемешивания в вакууме используют установки, в которых процесс происходит в результате вибротранспортирования (например, по лотку со ступеньками). Вакуум способствует хорошему перемещению и перемешиванию многих тонкодисперсных порошков при значительно меньших ускорениях, чем при атмосферном давлении. Этот способ находит применение для сушки красителей, солей и других материалов [9]. [c.160] Интенсивность перемешивания сыпучих материалов увеличивается при дополнительной продувке слоя газом (для порошка поликапроамида размером 0,1—0,15 мкм в два раза), однако равномерное перемешивание можно получить только при оптимальном сочетании вибрационного воздействия и скорости газового потока. Например, с увеличением скорости газа выше- оптимальной перемешивание порошков полимеров ухудшается и происходят фонтанирующие выбросы и унос материала. Изменением расхода воздуха, подаваемого под слой, можно в широких пределах регулировать структуру слоя в зависимости от особенностей технологического процесса. Так, при нанесении полимерных покрытий в зависимости от требований к прочностным, деформационным и другим свойствам пленки, а также размера и формы деталей, путем регулирования скорости газового потока создают слой большой пористости. [c.160] Перемешивание в условиях вертикальной вибрации протекает недостаточно интенсивно и не находит промышленного применения. В промышленных смесителях рабочий орган подвергается круговым в вертикальной плоскости или пространственным (объемным) колебаниям, а смесительную камеру выполняют цилиндрической, корытообразной или тороидальной. В этом случае при вибрации камеры возникает транспортирующий эффект, который, накладываясь на вибрационный, создает лучшие условия для перемешивания. [c.160] Зависимость скорости циркуляционного движения от гранулометрического состава компонентов смеси выглядит следующим образом при уменьшении размера частиц скорость циркуляции при постоянных параметрах вибрации и массе загрузки увеличивается, однако после достижения частицами размера менее 10 мкм резко падает, что хорошо согласуется с принципами вибротранспортирования. [c.161] Перемешивание смеси в таких аппаратах обусловливается конвективными (циркуляционными) и диффузионными процессами. Первые возникают вследствие общего движения всей массы загрузки (макропроцессы), вторые — обеспечиваются в результате относительного движения частиц среды, что вл.ияет иа изменение сил трения и сцепления между частицами (микропроцессы). Оба вида движения имеют важное значение для перемешивания отсутствие циркуляции загрузки,. равно как снижение относительных колебаний частиц при вибрации значительно замедляют процесс перемешивания. Однако основное. [c.161] Для эффективного перемешивания необходимо обеспечить максимальную скорость циркуляции смеси в макрообъеме и достаточное для протекания процессов диффузии относительное движение составляющих смеси, зависящее от порозности вибрирующего слоя. Порозность в основном определяется ускорением вибрирующего слоя. При небольших значениях ускорения ослабляются лишь силы трения между частицами, но частицы не отрываются одна от другой. При этом происходит самоуклад-ка частиц и уменьшение порозности. При некотором значении ускорения порозность начинает увеличиваться и в рабочем диапазоне режимов зависит от ускорения. При больших значениях ускорения (выше критического) увеличение порозности замедляется, что объясняется большими аэродинамическими силами, воздействующими на частицы. Работа в этих режимах энергетически нецелесообразна. Кроме того, существуют определенные технологические параметры, определяемые долговечностью и надежностью конструкции. Обычно ускорение рабочей камеры лежит в интервал 5—50 Рабочее значение порозности зависит от эквивалентного диаметра частиц, сочетания амплитуды и частоты вибрации, характера поведения смеси в камере. [c.162] Схема движения компонентов смеси при объемном способе перемешивания в тороидальных камерах, которые помимо колебаний в горизонтальной плоскости совершают угловые колебания в вертикальной плоскости, представлена на рис. 5.2. Смесь в таких аппаратах (аналогичных обрабатывающим машинам) движется по спиралеобразным траекториям вдоль внутренних стенок, при этом перемещение в горизонтальном сечении потока смеси пропорционально расстоянию частицы от центра аппарата, а перемещения в вертикальном сечении постоянны для всего объема. В отличие от плоскопараллельного движения смеси в вертикальной плоскости такое пространственное винтообразное перемещение материала обеспечивает лучшее взаимопроникновение частиц между слоями смеси. [c.163] Улучшение перемешивания в результате вибрации в лотковых смесителях объясняется более активным самосортировани-ем, относительным, скольжением слоев и взаимной диффузией частиц при вибротранспортировании по лотку. В бункерных смесителях вибрация способствует лучшему истечению материала через выпускное отверстие и исключает их закупорку. Использование вибрации в этих аппаратах делает их пригодными для перемешивания материалов средней сыпучести/(тальк, мел, углеграфитовые порошки и др.). При.этом качество получаемой смеси вполне удовлетворительное [45]. [c.164] Перемешивание жидких сред при приготовлении растворов, суспензий, эмульсий, и т. д. весьма широко применяется в химической промышленности. Кроме того, перемешивание жидких сред проводят с целью интенсификации многих физико-химических процессов химической технологии (см. гл. 7). Применяемые в настоящее время механические и пневматические способы перемешивания обладают целым рядом существенных недостатков, особенно при непрерывных технологических процессах [46]. [c.164] Интенсивность процесса перемещивания при прочих равных условиях существенным образом зависит от ускорения пластИ ны. При относительно небольшом ускорении перемешивание носит спокойный характер. При оптимальном ускорении возникают интенсивные потоки, носящие ярко выраженный характер турбулентного перемешивания. При этом частицы пульпы быстро поднимаются со дна камеры и равномерно заполняют весь рабочий объем, При дальнейшем увеличении ускорения пластины характер перемешивания практически не изменяется, а потребляемая хмощность увеличивается, поэтому работа в таких режимах нецелесообразна. Величину и направление турбулентных струй (средняя их длина около 1 м) можно изменять в зависимости от параметров вибрации, конфигурации пластин, и вида их перфорации. Вибрационные смесители можно эффективно использовать для перемешивания взаиморастворимых маловязких жидкостей, получения взвесей твердых, волокнистых веществ, взмучидания легкого осадка, растворения кристаллических или аморфных тел, выравнивания температуры, предотвращения выпадения осадка, перемешивания в процессах растворения газа в жидкости и в процессах экстракции и т. д. [c.165] Вибрационное воздействие на перемешиваемые компоненты широко используют при прессовании полимеров. При этом повышается производительность оборудования в результате сокращения времени перемешивания и улучшается качество продукта, так как получаются более однородные смеси. Для пастообразных материалов применяют в основном аппараты принудительного перемешивания. Как и в установках аналогичного типа для сыпучих материалов, вибрация рабочего органа смесителя способствует устранению застойных зон в рабочей камере, снижению гидравлического сопротивления перемещения смеси, а также (например, для ПВХ) уменьшению температуры переработки. [c.165] Вернуться к основной статье