Смешения сыпучих материалов в объемных инерционных смесителях. Если большая дисперсность частиц, то играют роль жидкостные характеристики

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.

Аппарат 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 .

Расчет 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.

13. Технологические особенности перемешивания паст.

Паста (в переводе с итальянского – тесто) – смесь твердой и жидкой фаз.

Пасты подразделяются на:

- суспензии (содержание жидкой фазы более 70%);

- легкие (70-30%);

- средние (30-15%);

- твердые (15-3%).

Пасты являются промежуточным составом между жидкостью и твердым телом. В пищевой промышленности к пастам относят:

- тесто;

- мясной, рыбный фарши;

- кондитерские массы;

- кисломолочные и творожные массы.

Аппараты для паст.

Требования:

1. Соответствие формы емкости и перемешивающего устройства. Чем больше консистенция, тем меньше зазор между мешалкой и корпусом. Консистенция – сопротивляемость пасы в перемешивающем устройстве.

2. Конструкция пары «аппарат – мешалка» должна обеспечивать передвижение массы в область интенсивного перемешивания.

3. Иметь мешалку, которая позволяет обрабатывать пасту так, чтобы была достигнута требуемая степень перемешивания за предельно короткое время.

4. Иметь устройство для быстрого освобождения корпуса от готовой массы.

14. Конструкции аппаратов по возрастанию консистенции:

- реакторные аппараты с лопастными мешалками;

- реакторные аппараты с турбинными мешалками;

- шаровые мельницы для измельчения твердых материалов и конгломератов при перемешивании с плохо смачиваемыми жидкостями;

- мешалки с вращающимися сосудами и неподвижной лопастью;

- мешалки с вращающимися сосудами и лопастью;

- аппараты с ленточными мешалками;

- аппараты с дисковыми мешалками;

- аппараты с рамными и якорными мешалками;

- аппараты с двойными лопастями, вращающимися в разные стороны;

- аппараты с гребенчатыми мешалками;

- аппараты с планетарными мешалками;

- валковые машины;

- смесительные бегуны;

- мешалки с вертикальным винтом;

- лопастные и червячные смесители;

- роторные смесители;

- специальные эмульсионные и гомогенизирующие устройства.

15. Шнековые смесителя. Ленточные смесители.

Наиболее часто для средних паст применяют шнековые (червячные) аппараты. Эти аппараты работают непрерывно. Шнек – устройство для транспорта и перемещения твердых паст. Изготавливаются сваркой и точением для малых габаритов диаметром не более 150 мм.

Червяк – устройство для перемещения и нагнетания тяжелых паст. Изготавливаются литьем с последующей обработкой поверхности или точением. Диаметры червяков бывают не более 150 мм.

За один оборот все точки условно продвигаются на 1 шаг. Шнек вращается; подаются компоненты; за счет вращения шнека происходит продвижение материала внутри корпуса. Т.к. имеет место трение на поверхности вала, корпуса и шнека, появляются градиенты скоростей. Если все эти скорости сложить по высотам, то получим общую скорость движения массы по высоте градиента.

За счет наличия градиента скоростей происходит неполное перемещение массы, находящейся в межвитковом пространстве за 1 оборот в следующее межвитковое пространство.

Производительность:

; где

межвитковый объем

коэффициент заполнения (проскальзывания) – это доля продукта прошедшего минус доля оставшегося. Чем меньше , тем больше перемешивающий эффект.

Мощность: ; где

удельный расход энергии на единицу производительности; сопротивление материала движению материала в корпусе шнека; угол наклона винтовой линии; общая длина шнека.

Для шнековых смесителей . Чем меньше , тем больше перемешивающий эффект.

; n сплошных шнеков = 20-200 об/мин

Ленточные смесители. Разновидностью является ленточные смесители (вал, на котором закреплена спираль в виде ленты; спираль закрепляется на валу на спицах). Имеются эмпирические формулы для расчета производительности (Q) и мощности (N) этих смесителей. Коэффициент заполнения для этих смесителей равен 0, 2-0, 4 и является функцией размеров вязкости и рабочих параметров. Эти смесители работают при более высоких оборотах 100-500 об/мин.B, b – ширина спицы или лопастей.

Производительность: ;

Мощность: ;