Jak wybrać mieszalnik o wysokiej lepkości: typy wirników, moment obrotowy i konstrukcja

Stań przed reaktorem o pojemności 5000 litrów, w którym znajduje się zawiesina anodowa z baterii litowej, a problem stanie się oczywisty: wirnik obraca się, powierzchnia ledwo się porusza, a tylko niewielka strefa wokół wału wygląda na dobrze wymieszaną. Jest to efekt kawerny i to jest powód, dla którego zwykłe mieszadła o niskiej lepkości zawodzą, gdy tylko produkt przekroczy kilka tysięcy centypuazów. Praktyczny wniosek jest prostszy niż mechanika płynów, która się za nim kryje – a Mieszalnik o wysokiej lepkości jest wybierany na podstawie geometrii wirnika, momentu obrotowego zmniejszonego przez przekładnię i luzu przy ścianie, a nie samej wielkości silnika .

Co wyróżnia mieszanie o wysokiej lepkości

Przepływ laminarny zmienia zasady

Woda ma lepkość około 1 cP. Miód ma około 10 000 cP. Rozsmarowująca się powłoka może osiągnąć 100 000 cP lub więcej. Gdy produkt przekroczy w przybliżeniu 5000 cP, przepływ turbulentny zasadniczo zanika. Płyn przemieszcza się w gładkich, równoległych warstwach, a mieszanie odbywa się na zasadzie ścinania i cyrkulacji objętościowej, a nie wirów. Dlatego mikser o wysokiej lepkości nie może być po prostu większą wersją mieszadła wodnego — musi być od początku zaprojektowany dla warunków laminarnych .

Efekt Jaskini i Martwe Strefy

W zbiorniku z gęstym płynem obracający się wirnik tworzy wokół siebie stosunkowo dobrze wymieszaną „jaskinię”, podczas gdy reszta produktu obraca się powoli lub pozostaje prawie nieruchoma. Rezultatem są martwe strefy na ścianie zbiornika, pod wirnikiem i w pobliżu powierzchni. Standardowym środkiem zaradczym jest zwiększenie średnicy wirnika w stosunku do średnicy zbiornika (stosunek D/T) i dodanie elementów wycierających, które w sposób ciągły zgarniają ściankę naczynia i zawracają produkt do strefy mieszania.

Wybór odpowiedniego wirnika do gęstych cieczy

Nie ma jednego „najlepszego” wirnika mieszalnika o wysokiej lepkości. Właściwy wybór zależy od tego, jak gruby jest produkt, czy potrzebny jest transfer ciepła, czy produkt przylega do ściany i jak często zmieniasz partie. Poniższa tabela zawiera zestawienie najpopularniejszych projektów stosowanych w przemyśle.

Mieszadła kotwiczne i ramowe

Wirniki kotwiczne dostosowują się do wewnętrznego konturu zbiornika, dzięki czemu utrzymują produkt w ruchu wzdłuż ścian i wspomagają przenoszenie ciepła przez płaszcz. Gdy produkt jest lepki lub ma tendencję do przypalania się na ścianie, a mieszadło ramowe ze zgarniakami do produktów o dużej lepkości jest bardziej niezawodną opcją, ponieważ zgarniacze w sposób ciągły odrywają materiał od powierzchni. Konstrukcje te pasują do reaktorów, zbiorników magazynowych i kotłów do powlekania w zakresie od 10 000 do 100 000 cP.

Łopatka mieszająca typu ramowego KSG ze skrobakiem dla producentów produktów o wysokiej lepkości, OE Jiangsu Top Intelligent Technology Co., Ltd to ChinaKSG Mieszadło typu ramowego ze skrobakiem dla producentów i dostawców produktów o wysokiej lepkości... Zobacz produkt →

Wirniki spiralne wstęgowe

Kiedy partia staje się grubsza niż około 50 000 cP, pojedyncza kotwica lub rama często nie jest w stanie wygenerować wystarczającego obrotu od góry do dołu. Spiralna wstęga wypycha całą masę w górę wzdłuż wału i w dół przy ścianie, zapewniając cyrkulację, której brakuje w konstrukcjach kotew. To sprawia, że Mieszadło spiralno-wstęgowe do mieszadeł o dużej lepkości częsty wybór do roztworów polimerowych, uszczelniaczy, zawiesin akumulatorowych i ciężkich past o twardości do 1 000 000 cP.

Producenci mieszadeł o wysokiej lepkości ze spiralną wstążką ZLG Jiangsu Top Intelligent Technology Co., Ltd to producenci i producenci mieszadeł o wysokiej lepkości z ChinaZLG Spiral Wstążka. Zobacz produkt →

Mieszalniki planetarne: kiedy partia idzie dalej

Powyżej kilkuset tysięcy centypuazów lub gdy produkt zawiera duże ilości suchego proszku, praktyczne stają się mieszalniki planetarne. Ich wirniki obracają się wokół własnej osi, krążąc wokół zbiornika, omiatając całą objętość zbiornika bez martwych stref. Kompromisem jest złożoność mechaniczna i koszt, dlatego należy je wybierać tylko wtedy, gdy prostsze geometrie okazały się niewystarczające.

Geometria, montaż i dopasowanie do zastosowania

Wejście od góry vs wejście od dołu vs wejście z boku

O konfiguracji montażu często decyduje sam zbiornik. Mieszalniki z górnym wejściem są najczęściej stosowane w reaktorach i zbiornikach ciśnieniowych, ponieważ wał przechodzi prosto przez właz lub przez dedykowaną dyszę. Gdy produkt jest wyjątkowo lepki, a Mieszalnik ramowy o wysokiej lepkości z górnym wejściem utrzymuje napęd nad cieczą i umożliwia dobranie średnicy wirnika blisko ściany naczynia. Mieszalniki z dolnym i bocznym wejściem są bardziej kompaktowe, ale stwarzają problemy związane z uszczelnieniem i konserwacją, zwłaszcza w przypadku zawiesin ściernych lub produktów, które osiadają.

TOPA002 Ramka o wysokiej lepkości Producenci mieszalników od góry, dostawcy OEM - Jian Jiangsu Top Intelligent Technology Co., Ltd to producenci i dostawcy z Chin TOPA002 o wysokiej lepkości z ramą o wysokiej lepkości, dostarczają OEM ... Zobacz produkt →

Stosunek średnicy wirnika do średnicy zbiornika staje się najbardziej widoczną różnicą konstrukcyjną pomiędzy instalacjami o niskiej i wysokiej lepkości. Standardowy wirnik turbiny wykorzystuje tylko około jednej trzeciej średnicy zbiornika; wirnik o dużej lepkości powinien pokrywać więcej niż dziewięć dziesiątych jego objętości.

Rzeczywiste przykłady procesów

W przemyśle chemicznym mieszalniki ramowe i wstęgowe obsługują kotły do żywic, kleje i pasty, gdzie jakość produktu zależy od jednolitej temperatury i braku martwych stref. The referencje projektów z branży chemicznej na tej stronie pokazują, jak ta sama geometria ramy dostosowuje się do różnych rozmiarów reaktorów i wymagań dotyczących uszczelnień. W produkcji akumulatorów litowych zawiesiny anod i katod są zazwyczaj nienewtonowskie, co oznacza, że ​​ich lepkość zmienia się wraz z szybkością ścinania; the referencje projektów branży baterii litowych ilustrują, dlaczego analiza CFD i dobór materiałów mają większe znaczenie niż zwykła ocena cP. W przypadku powłok powszechnym zapotrzebowaniem jest mieszalnik o dużej lepkości, który może zdyspergować pigment w żywicy bez napowietrzania wsadu.

Moc, moment obrotowy i typowe błędy w specyfikacji

Najpierw pomyśl o momencie obrotowym

Najczęstszym błędem jest określanie mieszalnika o wysokiej lepkości wyłącznie na podstawie mocy silnika. W mieszaniu lepkim pracę wykonuje moment obrotowy. Silnik o mocy 30 kW połączony z szybkoobrotowym wałem zapewnia bardzo mały moment obrotowy; ten sam silnik umieszczony za skrzynią biegów wytwarzającą 30 obr./min może z łatwością obrócić dużą kotwicę. Zawsze sprawdzaj znamionowy moment obrotowy na wale wyjściowym, a nie na tabliczce znamionowej silnika . Z tego powodu układy napędowe z redukcją biegów nie podlegają negocjacjom, a przełożenie redukcji musi być dopasowane do maksymalnej oczekiwanej lepkości.

Pięć błędów specyfikacji, które kosztują pieniądze

1. Za mały rozmiar wirnika aby dopasować się do istniejącej studzienki. Następnie mikser pracuje godzinami, nie poruszając materiału zewnętrznego.
2. Ignorując prześwit przy ścianie . Bez osłony zgarniacza lub kotwy produkt w pobliżu płaszcza przegrzewa się lub tworzy skorupę.
3. Określanie tylko lepkości w cP ignorując granicę plastyczności i zachowanie polegające na rozrzedzaniu przy ścinaniu. Pasta może wyglądać jak 20 000 cP w spoczynku, ale zachowywać się jak 200 000 cP pod obciążeniem zgarniacza.
4. Zapominając o uszczelnieniu mechanicznym . Produkty lepkie wytwarzają obciążenia promieniowe, które popychają wał na boki; standardowe uszczelnienia kasetowe nie zawsze są wystarczające.
5. Brak możliwości przeprowadzenia testów . CFD i próby pilotażowe są najtańszym zabezpieczeniem przed pełnowymiarowym mieszalnikiem, który nie może osiągnąć wymaganej jednorodności.

Zachowanie nienewtonowskie zmienia obliczenia

Większość przemysłowych produktów o dużej lepkości — powłok, klejów, past, zawiesin akumulatorowych — nie jest produktem Newtona. Ich pozorna lepkość spada lub rośnie wraz ze zmianą prędkości wirnika. Dlatego krzywa lepkości w funkcji szybkości ścinania jest cenniejsza niż pojedyncza liczba cP. Kiedy producent prosi o próbkę produktu i przeprowadza badanie reologiczne, należy to uznać za oznakę profesjonalnej praktyki, a nie niepotrzebne opóźnienie.

Co określić przed zakupem

Krótka lista specyfikacji

Przed złożeniem wniosku o wycenę należy przygotować jasne oświadczenie dotyczące: składu płynu, zakresu lepkości w temperaturze roboczej, gęstości, wymaganej wielkości partii, wymiarów zbiornika, dostępnego rozmiaru dyszy, ciśnienia i temperatury roboczej, tego, czy zbiornik ma płaszcz oraz czy produkt jest ścierny, żrący lub dopuszczony do kontaktu z żywnością. Należy również określić, czy mieszalnik musi pracować w sposób ciągły czy przerywany i czy wymagane jest czyszczenie CIP (czyszczenie na miejscu).

Skorzystaj z CFD przed podpisaniem

Analiza obliczeniowa dynamiki płynów stała się standardową częścią projektowania mieszalników o dużej lepkości. Model CFD może ujawnić martwe strefy, oszacować pobór mocy przy różnych prędkościach i porównać dwie geometrie wirnika bez tworzenia żadnej z nich. Wielu dostawców sprzętu, w tym inżynierowie tworzący tę witrynę, publikuje swoje Technologia analizy dynamiki płynów CFD w ramach usługi projektowej. Jeśli dostawca nie może pokazać wzorców przepływu lub przewidywań momentu obrotowego dla Twojego konkretnego produktu, potraktuj to jako znak ostrzegawczy.

Zaplanuj dostęp konserwacyjny

Mieszalniki o wysokiej lepkości są ciężkie, a ich uszczelnienia są narażone na większe zużycie niż ich odpowiedniki o niskiej lepkości. Sprawdź, czy uszczelnienie mechaniczne można serwisować bez konieczności podnoszenia całego układu napędowego, czy ostrza zgarniające są wymienne i czy skrzynia biegów ma odpowiednie chłodzenie oleju do ciągłej pracy. Dane te określają, czy rutynowa wymiana uszczelki zajmuje cztery godziny, czy dwa dni.

Często zadawane pytania dotyczące mieszalników o wysokiej lepkości