混合機(jī)又名攪拌機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)常用的生產(chǎn)工藝設(shè)備,隨著中國工業(yè)的不斷發(fā)展,混合系統(tǒng)及混合機(jī)設(shè)備的發(fā)展將越來越高;旌细采w著工業(yè)領(lǐng)域,如化工、食品、建材、藥品、化肥,我們每天使用的產(chǎn)品在生產(chǎn)中就有一步混合工藝。
無重力混合機(jī)工作原理圖 臥式螺帶混合機(jī)工作原理圖 犁刀混合機(jī)工作原理圖
混合機(jī)(攪拌機(jī))好壞的評估根據(jù)不同的物理量:
A、混合均勻度:分析物料參合好壞的物理量,通過概率論獲得,混合均勻度是由混合機(jī)種類確定。
B、死角:指物料在混合容器中不能參與混合的物理現(xiàn)象,死角百分比是評價混合機(jī)制造好壞的物理量。
C、混合時間:評價混合速度的物理量,指不同物料開始混合到混合達(dá)到均勻度要求內(nèi)的時間,混合時間是由混合機(jī)種類及型號確定。
混合機(jī)(攪拌機(jī))選型的基本原則:
混合機(jī)選型時,首先要了解該混合操作過程在整個生產(chǎn)流程中所處的位置、混合目的、要求達(dá)到的混合度大小、粉粒體的物性和處理量,以及其他相應(yīng)的工作條件。
這些工作條件主要包括:
同時還須結(jié)合混合機(jī)本身的特性來選用合適的混合機(jī)型式。
一般情況下,可根據(jù)下列三個基本原則進(jìn)行選型:
- 根據(jù)混合過程的要求進(jìn)行選型。
- 根據(jù)混合物的質(zhì)量要求選型。
- 根據(jù)混合流程費用選型。
一、根據(jù)混合過程的要求進(jìn)行選型:
混合機(jī)在選型時,很少僅僅根據(jù)一系列獨立實驗中得到的混合物質(zhì)量來確定混合機(jī)型式。通常,要綜合考慮混合物質(zhì)量和不同混合機(jī)類型對過程的相容性,初始選擇時首先將不相容的混合設(shè)備淘汰。這些相容性主要指以下內(nèi)容:
- 產(chǎn)品的純凈度
在很多工業(yè)加工過程中,產(chǎn)品的純凈度是比較重要的,為避免批量操作之間的污染,每次使用后,混合設(shè)備須徹底清洗。為適應(yīng)這一條件,混合機(jī)內(nèi)部形狀要光滑,內(nèi)表面應(yīng)進(jìn)行高精度拋光處理,而且要易于清洗操作。為避免潤滑油可能產(chǎn)生的污染,軸承與密封件不應(yīng)該與混合物直接接觸,或安放在混合物上面。轉(zhuǎn)筒式混合機(jī)——即常見的雙圓錐混合機(jī)、V型混合機(jī)等能滿足上述的要求,具有簡單的外形,并且混合機(jī)內(nèi)部與旋轉(zhuǎn)部分無接觸。
而帶有復(fù)雜葉輪裝置的低速對流混合設(shè)備,不僅存在著清洗問題,而且所有對流混合設(shè)備均存在混合物與潤滑表明接觸的可能性,如臥式螺帶混合機(jī)、錐形混合機(jī)等。此外,不少混合機(jī)也不適用于產(chǎn)品規(guī)格經(jīng)常變動,并需徹底清洗的加工環(huán)境。 - 混合機(jī)密閉性
混合機(jī)選型時,除要考慮能提供高純度的產(chǎn)品外,還須考慮粉塵溢出并污染環(huán)境等環(huán)保問題。從健康、安全及經(jīng)濟(jì)角度考慮,應(yīng)盡可能減少粉塵溢出,將粉料全部密封在封閉的混合容器中操作。但加料和卸料操作時,密閉容器必須打開,此時將有一些細(xì)粉塵溢出彌散到周圍空氣中,也應(yīng)采取相應(yīng)措施盡量減少污染。 - 粉碎作用
有時,混合機(jī)選型時還要考慮混合過程應(yīng)避免或促使顆粒尺寸減小的問題,即混合機(jī)的粉碎作用。一般情況下,轉(zhuǎn)筒式混合機(jī)和低速對流式混合機(jī)的“溫和”操作,不致于造成明顯的粉碎;但高速葉輪沖擊顆粒的混合設(shè)備或有強(qiáng)烈剪切作用的混合設(shè)備具有較強(qiáng)的粉碎作用。因此,如果要求混合機(jī)的粉碎作用較小時,應(yīng)避免選用高速葉輪類混合機(jī),以及葉輪與混合機(jī)內(nèi)壁間間隙很小的混合設(shè)備。 - 溫升問題
帶有大量能量輸入的粉碎型混合機(jī),可能會使混合物產(chǎn)生客觀的溫度上升。若混合機(jī)內(nèi)混合物預(yù)熱會產(chǎn)生分解,則不宜選用該類混合設(shè)備。其中,個別情況下,采用高速葉輪混合機(jī)所形成的溫度升高,可用于使混合物某一成分趨近熔點,并保證混合物成分的物理黏結(jié)。 - 磨損問題
對于研磨性能強(qiáng)的顆粒,混合機(jī)的磨損問題比顆粒磨細(xì)重要,甚至與這類混合物的飛灰接觸,都可能引起軸承損壞。在這方面,轉(zhuǎn)筒式混合設(shè)備具有較大的優(yōu)越性,這是因為混合物與潤滑表面不相接觸,而且簡單的筒體壁面可采用耐磨損襯料涂層加以保護(hù)。 - 混合濕粉料
濕粉料的混合可選用不依靠自然循環(huán)的對流式混合設(shè)備,即用強(qiáng)制對流混合設(shè)備。如在轉(zhuǎn)筒式混合機(jī)中增加濕度,為避免大量物料團(tuán)聚結(jié)塊,可在混合機(jī)內(nèi)加裝攪拌葉輪。 - 連續(xù)操作
連續(xù)混合操作時,混合物規(guī)格不會經(jīng)常變動,混合機(jī)的清洗功能也不太重要,關(guān)鍵是工作時間,具備連續(xù)裝料和卸料功能。
另外,連續(xù)式混合設(shè)備的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)也與間歇式混合設(shè)備有較大差別。主要表現(xiàn)為:在選用不同的加料控制系統(tǒng)類型情況下,連續(xù)式混合機(jī)有時希望在混合機(jī)內(nèi)部有大量的返混發(fā)生。
二、根據(jù)混合物的質(zhì)量要求選型:
混合物的混合質(zhì)量與混合機(jī)效率兩者之間是相輔相成的,只有有了混合物的混合質(zhì)量,才有混合設(shè)備的效率。而比較混合機(jī)效率的合理基準(zhǔn)是平衡混合物的質(zhì)量。不同混合機(jī)達(dá)到這一平衡條件所需的時間有很大差異,可以采用一種標(biāo)準(zhǔn)混合物,通過比較各混合機(jī)的性能來綜合評價其效率。
以擴(kuò)散混合或剪切混合作用為主要混合機(jī)理的混合設(shè)備,常會出現(xiàn)分級,而以對流混合起主要作用的混合設(shè)備,則較少出現(xiàn)分級。一種依靠轉(zhuǎn)動或攪拌作用的混合機(jī),例如旋轉(zhuǎn)殼體或垂直攪拌混合器都可產(chǎn)生一定程度的分級,但螺帶裝攪拌裝置等有鏟式葉輪的混合機(jī)可減小分級傾向。
另外,分級程度還取決于組分特征。加入物料因過細(xì)或潮濕使流動性變差時,采用不同一種結(jié)構(gòu)型式的混合機(jī)生產(chǎn)出的混合物質(zhì)量都不會有太大差異。此時,結(jié)構(gòu)選型將主要根據(jù)價格及過程的要求而定。但如果物料流動性好,并有較寬的篩分,則須不會發(fā)生分級現(xiàn)象的混合機(jī)中選型,以獲得較佳的混合效果。
在選用用于黏性粉料的混合機(jī)時,主要應(yīng)考慮混合速率,他比平衡混合物的質(zhì)量為重要。而且須注意的是,同一混合機(jī)其不同方向的混合速率有可能是不一樣的,如轉(zhuǎn)筒類的混合機(jī)徑向混合速度相對較快,而軸向混合速度則較慢。但對于流動性能好的混合物,因單個顆粒的移動性能較強(qiáng),故混合速率與起始加料方式的關(guān)系不大。
同時,評價混合機(jī)性能時,還不能忽略混合器須完全卸空這一操作特點,這是因為排空操作常設(shè)計顆粒在傾斜表面上的向下擴(kuò)散,并且經(jīng)常牽涉到混合物主體的剪切作用,而這些因素將促使分級,有可能使原來在混合機(jī)內(nèi)為高質(zhì)量的混合物因卸料過程而被破壞。
三、根據(jù)混合流程費用選型:
若有兩種或兩種以上的混合機(jī),既能滿足過程的要求,又能保證混合物質(zhì)量,則混合機(jī)選擇將取決與混合操作的單位成本。此時,全面、正確地估算混合費用就顯得重要。通常,粉料混合只占全部產(chǎn)品生產(chǎn)費用的較小百分比,只有因產(chǎn)品不合規(guī)格而耗費較長生產(chǎn)時間時,混合才成為代價較大的過程。
因此,選擇既能滿足混合物質(zhì)量規(guī)格的要求,又能與整個過程十分協(xié)調(diào)的混合設(shè)備,比操作費用的少量節(jié)省重要。
混合過程的費用可分解為三部分:A、投資折舊; B、能量消耗; C、勞動工資。
對于粉粒料的間歇混合過程來說,選用對流式混合機(jī)與選用轉(zhuǎn)筒式混合機(jī)的單位運轉(zhuǎn)費用之間的差異甚小。在決定混合過程總費用中,大多數(shù)情況,勞動工資費用是占支配地位,能夠降低勞動含量的措施,均能促使單位操作費用降低。
降低勞動含量的措施之一是降低混合循環(huán)的操作頻率,即適當(dāng)加大低工藝流程容量,也就是適當(dāng)增加混合機(jī)的安裝容量。但勞動力節(jié)省的結(jié)果將導(dǎo)致折舊費用的增加,因此需要對循環(huán)時間做出優(yōu)選。如對于較低混合速率的混合機(jī)來說,適當(dāng)?shù)某欢ㄈ萘吭O(shè)計是可以的。
降低勞動含量的第二個措施是采用連續(xù)化混合操作。在這種情況下,勞動力消耗很低,混合機(jī)的主要作用是作為緩沖容器,以消除組分加料速率的波動。而且連續(xù)化混合操作在降低勞動費用的同時,不會提高折舊費用。但須強(qiáng)調(diào)的是當(dāng)重點放在控制顆粒由儲存體系到設(shè)備的流動時,輔助設(shè)備的費用將上升。