Механизмы смешения.

Однозначного определения процесса механизма смешения нет, благодаря тому, что имеет место множество способов смешения агрегатного состояния физико-механических свойств исходных компонентов.

Механизм смешения можно разделить по агрегатному состоянию компонентов:

1. «Жидкость – жидкость»: механизм перемешивания в этой системе зависит от:

а) природы жидкости, которую определяет взаиморастворимость или нерастворимость этих жидкостей;

б) соотношения жидкостей, особенно взаимонерастворимых;

в) физико-механические свойства жидкостей:

- плотность;

- динамическая (или кинематическая) вязкость;

- напряжение поверхностного натяжения.

Эти свойства определяют скорость (интенсивность) перемешивания.

Перемешивание жидкостей – это циркуляционное движение жидкостей с организацией их поперечного тока между циркулирующими поверхностями.

Для математического описания процесса перемешивания жидкостей применяется первый закон Фика, где скорость изменения концентрации зависит от коэффициента перемешивания (D) и градиента концентрации:

dCa / dT = D(dCa / dx).

Чем выше коэффициент, тем больше скорость концентрации.

2. «Жидкость – твердое тело»: главная характеристика – соотношение компонентов (Сж / Ств). Если Сж>70%, то это суспензия. Если Сж<70%, то это паста. Эта система описывается специальными кинетическими уравнениями, полученными как экспериментально, так и теоретически.

Физико-механические свойства жидкости:

• плотность;

• динамическая (или кинематическая) вязкость;

• напряжение поверхностного натяжения;

• угол смачивания ( Cos ~) – определяет смачивающую способность жидкости данного твердого компонента.

Физико-механические свойства твердого компонента:

• плотность;

• коэффициент внешнего и внутреннего трения;

• дисперсность (d min / d max);

3. «Твердое- твердое»:

1. соотношение компонентов (Ca / Cв);

2. физико-механические свойства ;

3. разновидности перемешивания твердых компонентов (взаимодействие рабочих органов на систему)

Разновидности перемешивания:

• конвективное перемешивание – это перемещение групп частиц из одного места в другое в объеме смесителя;

• диффузионное перемешивание – это перераспределение компонентов во вновь образованные поверхности разделов фаз, то есть переход частиц из одного макро объема в другой через поверхность разделов фаз. Затраты энергии при таком перемешивании определяются коэффициентами внешнего трения перемешиваемых масс;

• сдвиговое смешение– это перемещение скользящих плоскостей перемешиваемых компонентов внутри массы. Затраты энергии определяются величиной коэффициента внутреннего трения.

Оценка качества смеси.

Оценку ведут по параметрам и закономерностям случайных процессов. Параметром является концентрация компонентов.

Первоначальной оценкой качества смеси является средняя концентрация компонента в пробе. Концентрация, имея определенный градиент, перераспределяется случайным образом в объеме смесителя с уменьшением градиента.

Чтобы произвести оценку качества смеси необходимо отобрать n – проб весом Р_i. Чтобы исключить значение веса, переходим к весовой доле: Xi – весовая доля содержания компонента Xi=Pi/P. Среднее содержание компонентов в n – пробах или первый момент случайной величины:

m= _i=

Второй момент (определяет состояние случайных величин) это дисперсия: D= . Если рассчитывается на основании n – проб, то выборочная дисперсия: D= , которая характеризует суммарное отклонение компонентов в пробах от его среднего значения.

Иногда за оценку качества принимают среднеквадратичное содержание компонента в пробах от его содержания.

Если вместо берем рецептурное значение Xp, то такую дисперсию называют генеральной.

_i² =

Третья оценка это коэффициент корреляции, который показывает точность наших расчетов по одному из компонентов. Этот метод используется редко.

r*= ( (xi – x)^2(yi – y)^2) / 2(n – 1)

Для двух компонентных смесей анализ можно производить по любому компоненту. Необходимо анализировать компонент с меньшим содержанием, чтобы уменьшить ошибку в анализе. В многокомпонентных смесях желательно анализировать все компоненты, чтобы сравнить расчетные дисперсии по всем компонентам, чтобы по максимальному и минимальному значению дисперсии компонентов определить диапазон погрешности.

Определение численных характеристик подчиняется определенному правилу, которое диктуется случайностью процесса:

1. методика пробоотбора.

2. необходимое и достаточное количество проб. Чем больше число проб, тем точнее оценка.

3. размеры проб и их влияние на оценку.