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混合機的簡單分類及部分發展現狀

時間:2023-04-28   訪問量:1195

       混合操作在工業生產中非常普遍,從基本的化學工業到精細化工工業,從材料生產與加工到高樓大廈的平地而起、橋梁的兩岸架接,都不能缺少混合操作,特別在陶瓷、冶金、軍工、醫藥、食品、飼料等行業更加突出。由于混合操作的普遍性和重要性,近年來混合機的發展也十分迅速,對其性能的研究也隨之增多。但對混合機的分類和現狀卻沒有很好的歸類,本文將對混合機的研究現狀及發展進行一個系統的概括。

1  混合機的簡單分類及其特點

    混合機的分類可以從很多角度來看,角度不同,分類也不同。
 

1.1 從機器的結構和運動方式來分:

1.1.1按筒體運動狀態可分為筒體靜止型混合機(如單螺旋混合機、犁刀式混合機等)、筒體運動型混合機(如搖滾運動混合機、V型混合機等)。筒體靜止型混合機內會設有攪拌裝置,加強了對組分間的強制性混合,混合效果較好,對物性要求較低。但動力消耗較大,攪拌裝置易磨損。筒體運動型混合機對流動性好,物性相近的組分間混合較好,要求要有堅實的固定基礎,停機時慣性大,延長了混合時間。
 

1.1.2按筒體的封密程度可分為全開放式(如臥式螺帶式混合機、雙軸臥式混合機等)、半開放式(如自落式軸向進出料混合機等)、和封閉式混合機(如三維運動混合機、腰鼓式混合機等)。全開放式混合機一般采用傾翻式卸料,混合的組分對周圍環境要求不高,不怕被污染。半開放式混合機軸向進、出料,可以進行連續作業,機械化程度較高。封閉式混合機用于各組分對環境要求高,怕污染或組分中有流體的混合操作,這類混合機可以方便控制混合的條件,有利于混合高質量完成。
 

1.1.3按主軸的安裝方向可分為立式混合機(如SCH型立式雙螺帶混合機、DSH型懸臂非對稱雙螺旋混合機、雙漿行星立式混合機等)和臥式混合機(如臥式雙螺帶混合機、臥式雙軸漿葉式混合機等)。立式混合機混合的各組分較均勻,動力消耗小,占用的空間也較小,但混合時間要求較長,生產效率低且卸料不充分,給接下來的混合效果帶來影響。相比之下,臥式混合機混合質量好,組分在機室內相對運動快,卸料速度快,混合效率高,但其占用的空間大,制造比較難。
 

1.1.4按運動部件的運動狀態可分為連續式和間歇式混合機(如圓錐型立式混合機、回轉筒式混合機等)。連續式混合機具有一系列的配套設備,按照設計好的流程加料、混合、卸料,可能節省時間,提高效率,但系統復雜,機器成本高,在一些大型、機械化程度高的工業中常用。間歇式混合機由于加料和卸料不連續,會加長作業時間,降低生產率。但機械成本較低,人為控制方便。
 

1.2從混合物的狀態可分為3種形式:

1.2.1固體混合機固體混合機相對比較多,如普通立式螺旋混合機、臥式螺帶混合機等。固體混合機一般對密封性要求不高,但也有一些由于混合成分要求極高的安全性,如藥品混合、食品混合等。因此,這類混合機要具有良好的密封性,來保證制作產品的要求。
 

1.2.2 流體混合機

       流體混合機一般是筒體固定型,帶有攪拌裝置,這樣的混合機相對而言,對筒體的沖擊較小,動力消耗也較小。相對固體混合機,流體混合機對密封性要求要高,這樣就無形中增加了機器的成本。
 

1.2.3 固液混合機

       大多數混合都是固液混合,只是各組分所占比例大小而已,很少有純的固-固混合或液-液混合,因些這類混合機應用很廣,發展的也極為迅速。很多工業領域都會應用到形狀各異、運動不一的固液混合機。
 

2  幾種常用混合機的發展現狀

2.1 混合機在國外的發展

        Maureen L.Rathod等人在雙軸攪拌機中,對影響非牛頓體混合效率的2個因素(雙軸攪拌機的幾構參數和操作條件)進行了研究。利用三維有限元的模擬仿真,對剪切率、速率等數據進行了分析,對雙軸攪拌機的漿葉作了創新,新型漿葉極大地提高了混合組分的軸向流速和剪切率。Paul W.Cleary[用離散元軟件(DEM)對犁鏵式混合機中微粒的混合過程進行模擬,從而分析實驗機的混合性能,采用更接近真實微粒形狀和物理參數的仿真顆粒來進行模擬,得出了微粒形狀參數對模擬混合過程十分重要的結論,因此,對真實混合機的性能評價也同樣重要。Branda Remy等人研究了粗糙度對葉片式混合機混合效的影響。采用粒子圖像測速技術和離散單元法進行實驗和模擬,分別改變了混合微粒表面和筒壁內表面的粗糙度,來研究無粘性微?;旌线^程,結果表明,粗糙度對混合效果也有影響,特別是混合過程中粒子的擴散運動。
 

2.2 混合機在國內的發展

       三維運動混合機。劉定煒研究并設計了SHS200三維運動混合機,研究從混合機的性能及影響混合效果的主要因素入手,從理論上分析混合機的運動軌跡,從而確定其運動軌跡和運動參數,然后以分析結果為依據,對構件設計計算及部件設計。該研究結果可為新型三維運動混合機設計提供參考。鄧穎對三維運動混合機性能及其影響因素進行了研究,將V型混合機和三維運動混合進行了對比試驗,得出三維運動混合機的優勢,為以后選擇混合機類型提供了依據。胡靜波等人借助三維運動仿真軟件(ADAMS),模擬了三維運動混合機的工作時的運動,主要對主動軸和從動軸的轉速,從動軸的徑向竄動,主、從動拔叉的角速度等進行了分析,仿真分析的結果在三維運動混合機的設計和運動分析上提供了理論依據。
 

        雙臥軸混合機。崔冬等人對雙臥軸葉片式混合機的性能參數(如最佳工作轉數、填充系數等)與設計計算進行了闡述,從工作原理和結構特點2方面進行分析,指出雙臥軸葉片式混合機在使用過程中應注意的問題,為合理應用、保護混合機及設計方面提供了參考。王德福優化了雙臥軸式全混合日糧混合機的運動參數及其結構,并用二次回歸正交旋轉組合的試驗設計方法對混合效果的評價指標(變異系數)進行了測量計算與分析,得出了雙臥軸的轉速是影響其性能的最主要因素,同時也為混合機性能的評價提供了方法。
 

       圓筒混合機。楊文龍等人主要針對圓筒混合機的擋輪、充氣膠輪、揚料板等幾方面現存在的問題進行分析,并對其進行了合理地改造。改造后的混合機運動更加平衡,工作連續性更強,大幅度降低了職工的工作強度,保證了燒結工藝的控制。萬書華利用離散元(EDEM)和運動仿真(ADAMS)2 大軟件對圓筒混合機進行了研究,從結構力學和材料力學方面分析輪胎軸向受力,又從動力學理論上驗證新型混合機的可行性和合理性,借助現代優化理論,分別優化計算了混合機的徑向接觸角和軸向輪胎分布,從而提高其使壽命。新型圓筒混合機的研究,為以后圓筒混合機的設計與性能分析提供了以參考。孫其誠等人對水平圓型混合機中顆粒的混合進行了模擬,分析了混合機內顆粒流型的變化規律和混合曲線,分析結果同實駐驗結果吻合很好,對揭示混合機內部的粒子運動規律有很在的幫助。
 

3  總結

       由于混合操作在各工業領域的廣泛應用,各種類型的混合機相繼出現,對產品的質量要求越來越高,混合機的性能(混合均勻度、混合時間等)也應隨之提高,為了實現高質量、高效率、低成本的目標,目前對各類型的混合機的研究還在不斷前行中,所以混合機的設計還存在很大的提升空間。我國現階段對混合機的研究與優化大部分停留在對已有的混合機進行改進上,修改其參數,從而來提高其性能,對新型混合機的設計少之又少。因此,在研究已有的混合機的基礎上,應不斷創新,開發出新類型混合機,來實現對混合質量的高要求,提高生產率,降低工人的勞動強度。



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