How to Select a High Viscosity Mixer: Impeller Types, Torque, and Design

Postavte sa pred 5000-litrový reaktor, v ktorom sa nachádza kaša anódy z lítiovej batérie, a problém bude zrejmý: obežné koleso sa otáča, povrch sa sotva hýbe a iba malá zóna okolo hriadeľa vyzerá dobre zmiešaná. Toto je jaskynný efekt a to je dôvod, prečo bežné miešadlá s nízkou viskozitou zlyhajú, akonáhle produkt prekročí niekoľko tisíc centipoise. Praktický záver je jednoduchší ako mechanika tekutín za tým – a miešačka s vysokou viskozitou sa vyberá podľa geometrie obežného kolesa, zníženého krútiaceho momentu a vôle pri stene, nie len podľa veľkosti motora .

Čo odlišuje vysokoviskózne miešanie

Laminárny tok mení pravidlá

Voda má viskozitu približne 1 cP. Med sa pohybuje okolo 10 000 cP. Roztierateľný náter môže dosiahnuť 100 000 cP alebo viac. Akonáhle produkt prekročí približne 5 000 cP, turbulentné prúdenie v podstate zmizne. Kvapalina sa pohybuje v hladkých, paralelných vrstvách a miešanie prebieha šmykom a hromadnou cirkuláciou namiesto vírov. To je dôvod, prečo vysokoviskózna miešačka nemôže byť jednoducho väčšou verziou vodného miešadla — musí byť od začiatku navrhnutý pre laminárne podmienky .

Efekt jaskyne a mŕtve zóny

V nádrži s hustou kvapalinou vytvára rotujúce obežné koleso okolo seba relatívne dobre premiešanú "jaskyňu", zatiaľ čo zvyšok produktu sa otáča pomaly alebo zostáva takmer nehybný. Výsledkom sú mŕtve zóny na stene nádrže, pod obežným kolesom a blízko povrchu. Štandardným protiopatrením je zväčšenie priemeru obežného kolesa vzhľadom na priemer nádrže (pomer D/T) a pridanie stieracích prvkov, ktoré nepretržite zoškrabujú stenu nádoby a vracajú produkt do zmiešavacej zóny.

Výber správneho obežného kolesa pre husté kvapaliny

Neexistuje jediné „najlepšie“ obežné koleso miešača s vysokou viskozitou. Správna voľba závisí od hrúbky výrobku, od toho, či potrebujete prenos tepla, či sa výrobok prilepí na stenu a ako často meníte šarže. V tabuľke nižšie sú zhrnuté najbežnejšie konštrukcie používané v priemysle.

Kotviace a rámové miešadlá

Kotviace obežné kolesá sledujú vnútorný obrys nádoby, takže udržujú produkt v pohybe pozdĺž steny a podporujú prenos tepla cez plášť. Keď je výrobok lepkavý alebo má tendenciu pripekať sa na stenu, a rámové miešadlo so stieracími nožmi pre produkty s vysokou viskozitou je spoľahlivejšia možnosť, pretože škrabky neustále odlupujú materiál z povrchu. Tieto konštrukcie sú vhodné pre reaktory, skladovacie nádrže a obaľovacie kotly v rozsahu 10 000 až 100 000 cP.

Miešacie lopatky typu rámu KSG so škrabkou pre výrobcov s vysokou viskozitou, OE Jiangsu Top Intelligent Technology Co., Ltd je čínska miešacia lopatka typu rámu KSG so škrabkou pre výrobcov s vysokou viskozitou a dodávateľov... Zobraziť produkt →

Špirálové obežné kolesá

Keď sa dávka stane hrubšou ako približne 50 000 cP, jediná kotva alebo rám často nedokáže vytvoriť dostatočný obrat zhora nadol. Skrutkovitý pás tlačí celú hmotu nahor pozdĺž hriadeľa a nadol pri stene, čo dáva cirkuláciu, ktorá kotvovým dizajnom chýba. Toto robí špirálovo-pásové kombinované miešacie lopatky pre vysokoviskózne miešadlá bežná voľba pre polymérne roztoky, tmely, kaly pre batérie a ťažké pasty až do 1 000 000 cP.

Výrobcovia zmiešavaných miešacích lopatiek so špirálovou stuhou ZLG s vysokou viskozitou Jiangsu Top Intelligent Technology Co., Ltd je Čína ZLG Výrobcovia zmiešaných miešacích lopatiek so špirálovou stuhou s vysokou viskozitou a ... Zobraziť produkt →

Planetárne mixéry: Keď dávka ide ďalej

Nad niekoľko stoviek tisíc centipoise, alebo keď produkt obsahuje veľké množstvo suchého prášku, sa planétové mixéry stávajú praktickými. Ich obežné kolesá sa otáčajú okolo svojej vlastnej osi, zatiaľ čo obiehajú okolo nádrže, čím zametajú celý objem nádoby bez mŕtvych zón. Kompromisom je mechanická zložitosť a cena, a preto by sa mali vyberať len vtedy, keď sa jednoduchšie geometrie ukázali ako nedostatočné.

Geometria, montáž a aplikácia

Horný vstup verzus spodný vstup verzus bočný vstup

O konfigurácii montáže často rozhoduje samotná nádrž. Miešačky s horným vstupom sú najbežnejšie pre reaktory a tlakové nádoby, pretože šachta prechádza priamo cez šachtu alebo vyhradenú trysku. Keď je produkt extrémne viskózny, a vysokoviskózna rámová miešačka s horným vstupom udržuje pohon nad kvapalinou a umožňuje dimenzovanie priemeru obežného kolesa v blízkosti steny nádoby. Miešačky so spodným a bočným vstupom sú kompaktnejšie, ale vytvárajú problémy s tesnením a údržbou, najmä pri abrazívnych kaloch alebo produktoch, ktoré sa usadzujú.

TOPA002 Výrobcovia špičkových mixérov s rámom s vysokou viskozitou, dodávatelia OEM - Jian Jiangsu Top Intelligent Technology Co., Ltd je ČínaTOPA002 Výrobcovia a dodávatelia mixérov s vysokou viskozitou Rám Top-Entry, poskytujú OEM ... Zobraziť produkt →

Pomer medzi priemerom obežného kolesa a priemerom nádrže sa stáva najviditeľnejším konštrukčným rozdielom medzi nízkoviskóznymi a vysokoviskóznymi inštaláciami. Štandardné obežné koleso turbíny využíva len asi jednu tretinu priemeru nádrže; obežné koleso s vysokou viskozitou by ho malo pokrývať viac ako deväť desatín.

Príklady skutočných procesov

V chemickom priemysle rámové a pásové miešačky manipulujú so živicovými kotlíkmi, lepidlami a pastami, kde kvalita produktu závisí od rovnomernej teploty a neprítomnosti mŕtvych zón. The referencie projektov chemického priemyslu na tejto stránke ukážte, ako sa rovnaká geometria rámu prispôsobuje rôznym veľkostiam reaktora a požiadavkám na tesnenie. Pri výrobe lítiových batérií sú kaše anódy a katódy typicky nenewtonovské, čo znamená, že ich viskozita sa mení s rýchlosťou šmyku; a referencie na priemyselný projekt lítiových batérií ilustrujú, prečo na analýze CFD a výbere materiálu záleží viac ako na jednoduchom hodnotení cP. Pri náteroch je bežnou požiadavkou vysokoviskózne miešadlo, ktoré dokáže dispergovať pigment do živice bez prevzdušňovania vsádzky.

Chyby výkonu, krútiaceho momentu a bežných špecifikácií

Najprv myslite na krútiaci moment

Jedinou najbežnejšou chybou je špecifikácia mixéra s vysokou viskozitou iba na základe výkonu motora. Pri viskóznom miešaní funguje krútiaci moment. 30 kW motor pripojený k vysokorýchlostnému hriadeľu poskytuje veľmi malý krútiaci moment; ten istý motor za prevodovkou s rýchlosťou 30 otáčok za minútu dokáže ľahko roztočiť veľkú kotvu. Vždy skontrolujte menovitý krútiaci moment na výstupnom hriadeli, nie na štítku motora . Hnacie ústrojenstvo so zníženým prevodom nie je z tohto dôvodu možné a redukčný pomer musí byť prispôsobený maximálnej očakávanej viskozite.

Päť chýb špecifikácie, ktoré stoja peniaze

1. Dimenzovanie obežného kolesa je príliš malé prechádzať cez existujúcu šachtu. Miešačka potom beží hodiny bez pohybu vonkajšieho materiálu.
2. Ignorovanie vzdialenosti pri stene . Bez pokrytia škrabkou alebo kotvou sa produkt v blízkosti plášťa prehrieva alebo vytvára kôru.
3. Špecifikuje sa len viskozita v cP pričom sa ignoruje medza klzu a strihové stenčovanie. Pasta môže v pokoji vyzerať ako 20 000 cP, ale pri zaťažení škrabkou sa správa ako 200 000 cP.
4. Zabudnite na mechanické tesnenie . Viskózne produkty vytvárajú radiálne zaťaženia, ktoré tlačia hriadeľ do strán; štandardné kazetové tesnenia nie sú vždy dostatočné.
5. Žiadne ustanovenie na testovanie . CFD a pilotné skúšky sú najlacnejšou poistkou proti plnohodnotnému mixéru, ktorý nedokáže dosiahnuť požadovanú homogenitu.

Nenewtonovské správanie mení výpočet

Väčšina priemyselných produktov s vysokou viskozitou – nátery, lepidlá, pasty, batériové kaly – nie sú newtonovské. Ich zdanlivá viskozita klesá alebo stúpa so zmenou rýchlosti obežného kolesa. To je dôvod, prečo je krivka viskozity verzus šmyková rýchlosť hodnotnejšia ako jedno cP číslo. Keď si výrobca vyžiada vzorku produktu a vykoná reologický test, považujte to skôr za znak odbornej praxe než za zbytočné zdržiavanie.

Čo špecifikovať pred kúpou

Krátky zoznam špecifikácií

Pred vyžiadaním cenovej ponuky si pripravte jasné vyhlásenie o nasledujúcich údajoch: zloženie kvapaliny, rozsah viskozity pri prevádzkovej teplote, hustota, požadovaná veľkosť dávky, rozmery nádrže, dostupná veľkosť trysky, prevádzkový tlak a teplota, či je nádoba opláštená a či je produkt abrazívny, korozívny alebo potravinársky. Uveďte tiež, či musí mixér bežať nepretržite alebo prerušovane a či sa vyžaduje CIP (clean-in-place).

Pred podpísaním použite CFD

Výpočtová analýza dynamiky tekutín sa stala štandardnou súčasťou konštrukcie vysokoviskózneho mixéra. Model CFD dokáže odhaliť mŕtve zóny, odhadnúť spotrebu energie pri rôznych rýchlostiach a porovnať dve geometrie obežného kolesa bez toho, aby sa jednalo o jednu. Mnohí dodávatelia zariadení, vrátane inžinierov stojacich za touto stránkou, zverejňujú svoje Technológia analýzy dynamiky tekutín CFD ako súčasť dizajnérskej služby. Ak dodávateľ nemôže zobraziť priebeh prietoku alebo predpovede krútiaceho momentu pre váš konkrétny produkt, berte to ako varovný signál.

Plán prístupu údržby

Miešačky s vysokou viskozitou sú ťažké a ich tesnenia čelia vyššiemu opotrebovaniu ako ich náprotivky s nízkou viskozitou. Skontrolujte, či je možné vykonať údržbu mechanického tesnenia bez zdvíhania celého hnacieho ústrojenstva, či sú stieracie nože vymeniteľné a či má prevodovka dostatočné chladenie oleja pre nepretržitú prevádzku. Tieto podrobnosti určujú, či bežná výmena tesnenia trvá štyri hodiny alebo dva dni.

Často kladené otázky o mixéroch s vysokou viskozitou