Классификация смесительного оборудования
Теоретические аспекты смешения рассматриваются в дисциплине “Технология переработки полимеров”.
При производстве и переработке полимерных материалов применяют различные смесительные машины и аппараты. Единая классификация оборудования для смешения компонентов полимерных материалов затруднена ввиду его разнообразия как по конструкции и назначению, так и по принципу действия. Это объясняется несколькими следующими причинами. Компоненты смеси могут находиться в различных начальных состояниях (жидкость, порошок, гранулят) и иметь разные физико-механические свойства. Смешение часто сопровождается, термодинамическими и химическими процессами. Часто требуется смешивать материалы очень сильно различающиеся по своим физическим свойствам. Процесс смешения сопровождается пластикацией. Однако по ряду признаков механические смесители различают следующим образом по:
¨ конструктивным признакам – барабанные без перемешивающего и с перемешивающими устройствами; смесители-пластикаторы – это одно-, многочервячные и дисковые экструдеры, червячные смесители типа “ко-кнеттер” и вальцы;
¨ физическому состоянию исходных компонентов - порошок, гранулят, жидкости различной вязкости;
♦ характеру процесса смешения – периодического и непрерывного действия;
♦ частоте вращения перемешивающего устройства – тихоходные и быстроходные смесители;
♦ механизму процесса смешения – конвективным, диффузионным и конвективно-диффузионным смешением;
♦ режиму работы машины – турбулентным и ламинарным смешением;
♦ способу воздействия на смесь – гравитационные, центробежные и сдвиговые смесители;
♦ степени автоматизации – ручные, полуавтоматические, автоматические;
♦ способу смешения – статические и динамические смесители.
Обычно следуют классификации смесителей по конструктивному признаку. В промышленности полимерных материалов часто применяются быстроходные смесители с вертикальным или горизонтальным положением привода, а также смесители закрытого типа и экструдеры. Кроме механических применяются и другие смесители. Прежде всего пневматические, пересыпные, а также смешивающие дозаторы, питатели и транспортеры.
К смесителям наряду с обеспечением заданного качества смешения предъявляются такие требования, как кратковременность пребывания материала в смесителе, так и обеспечение полной выгрузки и самоочистки. При выборе смесителя для определенных технологических задач учитывают следующие параметры: габариты смесителя;
o его производительность;
o затраты на обслуживание;
o ожидаемые отходы производства;
o численность обслуживающего персонала;
o стоимость.
Процесс смешения в каждом смесителе зависит как от его конструктивных особенностей, так и от свойств исходных компонентов смеси. Для интенсивного перемешивания необходимо конструктивными средствами обеспечить двух- или трехмерное движение компонентов смеси. Движение частиц должно происходить как можно с большей скоростью. В смесителе не должно быть застойных зон, где смесь находилась бы без движения.
Смесители для жидких материалов
Для перемешивания полимерных растворов, суспензий, эмульсий с вязкостью до 2·106 (Мн·с)/м2 наибольшее распространение получили смесители периодического действия.
Смесители по принципу действия подразделяются на механические и пневматические. Механические смесители представляют собой резервуар, внутри которого расположен ротор-мешалка. Как представляют конструктивно механические смесители и типы роторов, вы знаете из дисциплины “Основные процессы и аппараты”. Вид типа ротора определяется вязкостью перемешиваемой смеси (таблица 2.3).
Таблица 2.3 – Типы мешалок для перемешивания жидкостей
| Тип мешалки | Вязкость смеси, (Мн·с)/м2 |
| Лопастные | 1·103 |
| Пропеллерные | (1÷2) ·103 |
| Якорные | 1·104÷2·105 |
| Турбинные | >2·105 |
При пневматическом перемешивании через среду пропускается воздух, который приводит ее в движение. Воздух подается через отверстия трубок (барбатеров), расположенных на дне аппарата. Пневматическое перемешивание не требует сложных приспособлений и при наличии сжатого воздуха достаточно барбатера, присоединенного к воздуховоду.