Механизм процесса смешения сыпучих материалов.

Складывается из элементарных процессов:

1. перемещение групп частиц из одного места объема в другое внедрением, вмятием, скольжением слоев (это процесс конвективного перемешивания);

2. постепенное перераспределение частиц компонентов через свежеобразованные границы их раздела (это процесс диффузионного смешения);

3. сосредоточение частиц, имеющих одинаковую массу в соответствующих частях объема под действием гравитационных сил (процесс сегрегации);

4. разделение отдельных частиц или конгломератов под влиянием их столкновения между собой или о стенки корпуса (процесс ударного смешения);

5. деформация и растирание порций слоя с изменением размера частиц (это процесс смешения с измельчением).

Методы смешения сыпучих материалов.

1 . Метод истечением. В емкость подаются компоненты, которые высыпаются через калиброванное отверстие. Диаметр отверстия должен быть больше или равен 4-м диаметрам максимального размера частиц. Такие аппараты имеют недостаток: образуется «мертвая зона», в которой накапливаются компоненты, не участвующие в смешении. Для исключения этого недостатка применяются смесители-бункеры с коническим дном. Угол конусности должен быть больше угла естественного наклона, как смеси, так и отдельного компонента. Широко применяются в элеваторах. Соотношение между A и B меняется положением перегородки.

Преимущества: не нужен привод.

2. Метод принудительного перемешивания.

П рименяется для тонких порошков (т.е. размером частиц меньше 0,5 микрон). В качестве перемешивающих устройств применяются мешалки:

• лопастные;

• спиральные;

• шнековые;

• планетарные.

Применяются в пищевой промышленности для перемешивания зерна, муки, крупы с целью достижения нормальной клейковины муки. Если работа непрерывна, то продукты перемешивания подают ближе к низу, а выгружаются через верх. Весовые категории компонентов подбираются, исходя из технических требований для смеси.

3. Метод смешения в центробежном поле.

П еремешивание происходит за счет разности плотностей перемешивающих материалов. За счет того, что центробежная сила частиц с большей плотностью имеет большее значение, происходит внедрение частиц более плотного вещества между частицами менее плотного вещества.

Разновидности устройств:

• многоступенчатое перемешивание (двух- или трехступенчатые): производительность 15 тонн в час; самый большой ротор 250 мм;

• наличие двух роторов, вращающихся в разные стороны.

4. Аэрофонтанное перемешивание.

П ри прохождении сжатого воздуха через отверстие различного сечения и направления в смесительной камере получается завихрение, которое перемешивает компоненты во взвешенном состоянии. И вместе со сжатым воздухом смесь выходит через верхний штуцер смесителя на разделение.

5) Инерционное смешение.

С амый распространенный метод смешения.

Класс инерционных смесителей:

Механизм периодического процесса

СМЕШЕНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В ОБЪЕМНЫХ ИНЕРЦИОННЫХ СМЕСИТЕЛЯХ.

Если большая дисперсность частиц, то играют роль жидкостные характеристики. При мелкой дисперсности имеет место принудительное перемешивание. Имеет место взаимное распределение компонентов в объемном смесителе. Рассмотрим механизм перемешивания сыпучего материала в объемном смесителе.

А ппарат начал двигаться, материал поднимается вместе с аппаратом, за счет сил внешнего трения между корпусом и материалом. Если нет трения между частицами, то при движении аппарата, материал обсыпается. Аппарат крутиться, материал все больше поднимается, когда угол наклона превышает угол естественного откоса, материал обсыпается вниз.

Рассмотрим взаимодействие элементарной точки и корпуса объемного смесителя (периодического действия в виде горизонтального цилиндра). На материал действуют силы: сила тяжести (mg), центробежная сила и сила трения.

Если имеется скорость , то точка выбрасывается по касательной и продолжает полет по нисходящей траектории до встречи с аппаратом в другом квадранте и т.д.

Интенсивность перемешивания является функцией коэффициента заполнения и требуемого качества смеси, обозначенная через m – кратность пересыпания:

; ;

рассчитывается: , где

радиус барабана

радиус центра тяжести.

Оптимальный коэффициент заполнения для периодических смесителей ; если выше, то условия пересыпания изменяются и перемешивание значительно увеличиваются.

Для непрерывных смесителей .

Р асчет производительности непрерывного смесителя будет определяться количеством загружаемого и выгружаемого материала. Непрерывные смесители всегда имеют угол наклона относительно горизонта , он обеспечивает при заданной длине аппарата необходимое количество пересыпания , чтобы получить на выходе требуемое количество качества смеси или угол наклона для данного материала с коэффициентом внешнего трения, которое обеспечивает необходимое количество пересыпания.