搅拌研究新技术

经过近一个世纪的实验研究和理论探索.当今的流体混合技术已进人快速发展时期.并积累了大量可用于分析和预测混合体系的设计经验和关联式.但由于流体混合体系的多样性和物料流变特性的复杂性.目前对于搅拌设备的选型和设计还主要依赖经验和实验.对其优劣很难用理论预测.对于能耗和生产成本.只能在一定规模的生产装置上进行对比后才能分出高低.另外对搅拌设备的放大规律至今仍无足够的认识.缺少理论指导.因此从更微观更本质的角度.采用先进的测试手段和计算流体力学方法.获取搅拌设备中的速度场.温度场和浓度场.不仅对搅拌与混合设备的优化设计具有重要的经济意义.而且对放大和混合的基础研究具有现实的理论意义. 　　1 LDV / PIV测量技术 　　搅拌设备内流速的精确测量是一件复杂的工作.这是由于搅拌设备内的流动是三维和高度不稳定的湍流.脉动和随机湍流给流速测量带来了很大困难.早期的流速测量方法如毕托管.电磁流速计.压电探头和热线或热膜风速仪等.都由于插人流场中的探头而使流动受到干扰.20世纪80年代以来.国内外开始运用激光多普勒测速仪LDV(Laser Doppler Velocimetry)来测量搅拌釜内流场.LDV测量是在某一测点处一段时间内进行的.因此所测速度是时均定量值.通过对搅拌釜中每一点的测量可以得到整个流场.但由于这些测量不能同时进行.因此LDV不能用于研究非稳态流动. 　　为了研究时变流动.必须采用更先进的粒子成像测速仪PIV(Particle Image Velocimetry).可在瞬时得到整个流场分布.其原理是搅拌设备由一狭缝激光束照射.用两个脉冲激发光源.得到粒于场的两次曝光图像.接着从曝光时间内粒子的位移计算出速度场.但PIV的技术开发仍未完善.尚处于应用初期.目前还不能很好地测量高速湍流下的湍流参数. 　　利用LDV测量技术.可以准确获取搅拌釜中丰富的信息如时均速度场.湍流强度场.雷诺应力场.剪切速率场.并可进一步计算得到宏观特征参数如排量和功耗等.因此目前LDV测量数据的一个主要用途就是验证CFD(Computational Fluid Dynamics)模型的仿真结果和提供模型边界条件.近几年LDV还被用于测量多层桨的搅拌特性.如排量和循环流量等.因为在单层搅拌器条件下所采用的测量排量的粒子跟踪法.在多层桨条件下是不适用的. 　　2 CFD模拟技术 　　LDV仅仅提供了一些重要参数如排量准数.时均速度和脉动速度的分布等.而不能从本质上认识混合与流动.无法改变日前这种依靠经验来放大的现状.因此采用计算流体力学的方法.来模拟和预测不同几何尺寸和操作条件的搅拌设备中详细的流动和混合特性.是流体混合技术的发展趋势. 　　搅拌设备内流动数值模拟目前应用最广泛的是对搅拌器采用黑箱模型进行稳态分析.即由实验测得搅拌器周围虚构表面的速度场作为边界条件或将桨叶对流体的作用看作流体动量的产生源.从数值计算来看.黑箱模型具有简捷.方便等特点.能较准确地预报搅拌器在不同条件下的运动特性.但该方法需要实验数据作为桨叶边界条件.因此不能用于多相流体系的模拟. 　　CFD最重要的应用(也是CFD技术的最主要优点)是对流场的分析.可以明确在不同搅拌器的型式.尺寸.离底距离等条件下.流场对混合.悬浮和分散等过程的影响.即CFD流动.能量耗散等的计算可视化.从而使用户可以直观地了解釜内的混合情况.帮助用户确定已存在系统中的问题.指导用户进行搅拌器的优化设计.消除死区.确定加料口位置等.目前国外的专业混合设备公司己经利用CFD技术优化搅拌器的几何尺寸.开发了第二代高效轴向流搅拌器. 　　CFD的另一个主要优点就是模型的设备大小无关性.一旦它们被验证可以合理准确地描述搅拌反应器过程.就被用于放大.以预计放大后的棍合和反应性能. 　　随着CFD技术的发展.可压缩性流体和一些简单的非弹性粘性流体在商业软件中已经可以模拟.目前多相流(尤其是气-液体系)混合的CFD模拟也得到了长足发展.但与实际应用仍有相当距离. 　　3 电子过程断层成像技术 　　电子过程断层成像技术EPT是一种多相流体系的非接触式的实时检测和可视化技术.可以测量不透明介质的流场. 　　EPT的工作原理与医学测试仪器中的CT相差不多.在被测搅拌釜或管道外壁等距离贴附一组8到16只传感器一周.此传感器为长方形不锈钢电极片.既是发射器又是接收器.釜或管道内要有两种具有不同电性能(电导率.电容率等)的物料(不同电导率的液体.气体和固体.液体和固体).然后在有规律的电脉冲作用下.所有可能的相邻传感器组合的电压通过数据采集单元传送回计算机.计算机将记录所有电极的信号和先后次序.并采用图像重建技术还原出釜或管道横截面的图像.每秒可获得高达100帧图像.如果采用多组传感器对不同高度进行断层成像.则可在图像重建技术的辅助下.建立釜或管道的三维图像和实体造型. 　　EPT系统无辐射危险.价格便宜.易于制造.响应速度比CT快且可以满足工业实时过程要求.但图像解析度比CT要低. 　　由于EPT可以准确地测量出搅拌反应器中的流动区域.速度场.气体和固体组分浓度分布.而这些数据可用于从空间和时间两方面验证多相体系的混合模型和CFD模型.因而EPT技术可直接用于优化搅拌器的设计和操作.随着电子技术.图像重建算法和计算机硬件的发展.EPT还将被用于过程的在线监测和控制. · 行业聚焦： 一、卧式槽型混合机使用说明及注意事项 　　1、使用前应进行一次空运转试车，在试车前应先检查卧式槽型混合机全部连接件的坚固程度，减速器内的润滑油油量和电器设备的完整性，然后闭合总开关，通入电源，进行空运转试车。 　　2、空运转试车要求逐项试验。在未发现不正常的响声、轴承档发高热、减速器温度直升等不良现象的情况下，才可投入生产。 　　3、在运转中如需铲刮混合机槽壁物料，应用竹木器工具，切不可用手，以免造成伤手事故。 　　4、在卧式槽型混合机使用中如发现机器震动异常或发出不正常怪声，应立即停车检查。 　　5、混合机使用尽管塑料颗粒的干燥是一个相对简单的过程， 但是，在有些情况下，颗粒就是无法被完全地干燥。影响干燥效果的因素有： 　　● 燥温度：热量是打开水分子和吸湿聚合物之间合力的关键。当高于某一温度时，水分子和聚合物链间的引力会大大降低，水汽就被干燥的空气带走。 　　● 露点：在干燥器中，首先除去湿空气，使之含有很低的残留水分(露点)。然后，通过加热空气来降低它的相对湿度。这时，干空气的蒸汽压力较低。通过加热，颗粒内部的水分子摆脱了键合力束缚，向颗粒周围的空气扩散。 　　● 时间：在颗粒周围的空气中，热量的吸收和水分子向颗粒表面扩散需要一定的时间。因此，树脂供应商应详细说明一种物料在适当    双锥回转真空干燥机一直是制药生产中真空干燥工艺中经典实用设备，特别是热敏性药品的干燥。国内制造和使用此类设备厂家很多，真正能诠释双锥回转真空干燥机理念的人却不多，本文从双锥回转真空干燥机特性与影响因素等方而作些探讨，并结合新型悬架式双锥回转真空干燥机研发的要点，力求对双锥回转真空干燥机制造和应用得以尽善尽美。       1双锥回转真空干燥机特性       双锥回转真空干燥机是集混合、真空干燥于一体的干燥设备，而真空干燥的过程就是被干燥物料置放在密封的 　　本文以金属硫化铜精矿为例，说明精矿的干燥特性、干燥设备的选型及工业应用情况。 　　金属硫化物矿石(硫铁矿、黄铜矿、方铅矿和闪锌矿等)是硫酸工业和冶金工业的重要原料，浮选后的精矿(硫精矿、铜精矿、镍精矿、钼精矿和锌精矿等)需要进行干燥才能进入后续的焙烧和熔炼设备。在我国，随着大型硫铁矿焙烧及有色金属冶炼装置的建设，迫切要求提高精矿干燥设备的单台处理能力，并要求对精矿实施深度干燥。 　　1 精矿的干燥特性及干燥要求 　　潮湿的硫化铜精矿一般为灰褐色，粒度约200目(74 m)。由于金属含量较高，堆密度较大，对设备：(1) 　　采用了独特的驱动系统，其结合了摆线针轮减速器和转臂技术，降低的内部摩擦力，从而降低能耗；(2)其螺杆自身的锥度，减少了圆锥螺杆混合器中心的无效混合区和净空间的需求，就有利于大容量的混合；(3)锥型螺杆具有轻柔混合的特点，可以将混合脆弱物料时的磨损降到最低，更适应处理热敏性物料、油脂类物料和脆性的物料；(4)在底部阀门和圆锥顶部的间隙安装一个空气和氮气的喷气环，以增强在此区域粉体的流动，使粉体回到有效混合区再次混合；(5)采用清洗与球阀出料的特殊结构，达到了排料时没有死区、容易清洗、清洗液可全部排出的目的。因此，类似Bolz-Summix 圆锥螺杆混合器可用于制药工业的生产。

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