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在線式分散機(jī),管線式分散機(jī)
詳細(xì)信息是一邊進(jìn),一邊出料 分散是至少兩種互不相溶或者難以相溶且不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)的混合過(guò)程。工業(yè)分散的目標(biāo)是在連續(xù)相中實(shí)現(xiàn)“令人滿意的”精細(xì)分布。
在線式分散機(jī)的分散過(guò)程
在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的離心力作用下,圖中的物料從工作頭的上進(jìn)料區(qū)域同時(shí)從軸向吸入工作腔。 2、強(qiáng)勁的離心力將物料從徑向甩入定、轉(zhuǎn)子之間狹窄精密的間隙中。同時(shí)受到離心擠壓、撞擊等作用力,使物料初步分散乳化。 3、在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子外端產(chǎn)生至少15m/s以上的線速度,*高可至40m/s,并形成強(qiáng)烈的機(jī)械及液力剪切、液層摩擦、撞擊撕裂,使物料充分的分散、乳化、均質(zhì)、破碎、同時(shí)通過(guò)從徑向噴射出來(lái)。經(jīng)過(guò)一次處理或循環(huán)處理后*終完成分散、乳化、均質(zhì)過(guò)程。 4 或者在在第二組轉(zhuǎn)子離心力的作用下,進(jìn)入第二個(gè) 定、轉(zhuǎn)子工作區(qū);再一次經(jīng)過(guò)定、轉(zhuǎn)子多層、密集、均勻剪切作用后,從徑向噴射出來(lái),在第三組轉(zhuǎn)子離心力的作用下, 進(jìn)入第三組定、轉(zhuǎn)子工作區(qū),完成分散、乳化、均質(zhì)等工藝過(guò)程。經(jīng)過(guò)三組定、轉(zhuǎn)子依次處理后,使物料在*短時(shí)間內(nèi)得到均勻的處理,*終完成分散、乳化、均質(zhì)過(guò)程。
在線式分散機(jī)的分散效果
要提高懸浮液的穩(wěn)定性,分散相顆粒的粒徑應(yīng)盡量細(xì)小。但應(yīng)該指出,根據(jù)前人所做的大量研究發(fā)現(xiàn),隨著顆粒粒度的減小,雖然顆粒由重力引起的分離作用變?yōu)榇我囊蛩,但是由于顆粒之間的間距減小,顆粒之間的結(jié)合力(范德華力等)起到了重要決定性作用。另外,當(dāng)顆粒直徑小于某一細(xì)小尺寸時(shí),此時(shí),顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)效應(yīng)就不能忽略了,所以由于細(xì)小顆粒的布朗運(yùn)動(dòng),而使得顆粒之間產(chǎn)生激烈地碰撞。若不加穩(wěn)定劑,這些情況都會(huì)導(dǎo)致顆粒團(tuán)聚,對(duì)體系的穩(wěn)定是不利的。所以漿料的分散中,顆粒粒徑并非越細(xì)越好,要視漿料的特性而定。分散就是要根據(jù)物料的特性與特點(diǎn),減小分散相顆粒的粒度,使其分布于一個(gè)較窄的尺寸范圍,并達(dá)到吸力與斥力的相互平衡,從而保證漿料體系的穩(wěn)定。
影響分散乳化結(jié)果的因素有以下幾點(diǎn)
1 分散頭的形式(批次式和連續(xù)式)(連續(xù)式比批次好)
2 分散頭的剪切速率 (越大,效果越好)
3 分散頭的齒形結(jié)構(gòu)(分為初齒,中齒,細(xì)齒,超細(xì)齒,約細(xì)齒效果越好)
4 物料在分散墻體的停留時(shí)間,乳化分散時(shí)間(可以看作同等的電機(jī),流量越小,效果越好)
5 循環(huán)次數(shù)(越多,效果越好,到設(shè)備的期限,就不能再好)
線速度的計(jì)算
剪切速率的定義是兩表面之間液體層的相對(duì)速率。
– 剪切速率 (s-1) = v 速率 (m/s)
g 定-轉(zhuǎn)子 間距 (m)由上可知,剪切速率取決于以下因素:
– 轉(zhuǎn)子的線速率
– 在這種請(qǐng)況下兩表面間的距離為轉(zhuǎn)子-定子 間距。
IKN 定-轉(zhuǎn)子的間距范圍為 0.2 ~ 0.4 mm速率V= 3.14 X D(轉(zhuǎn)子直徑)X 轉(zhuǎn)速 RPM / 60
高的轉(zhuǎn)速和剪切率對(duì)于獲得超細(xì)微懸浮液是*重要的。根據(jù)一些行業(yè)特殊要求,依肯公司在ERS2000系列的基礎(chǔ)上又開(kāi)發(fā)出ERX2000超高速剪切乳化機(jī)機(jī)。其剪切速率可以超過(guò)200.00 rpm,轉(zhuǎn)子的速度可以達(dá)到66m/s。在該速度范圍內(nèi),由剪切力所造成的湍流結(jié)合專(zhuān)門(mén)研制的電機(jī)可以使粒徑范圍小到納米級(jí)。剪切力更強(qiáng),乳液的粒經(jīng)分布更窄。由于能量密度極高,無(wú)需其他輔助分散設(shè)備,可以達(dá)到普通的高壓均質(zhì)機(jī)的400BAR壓力下的顆粒大小.
2、設(shè)備特點(diǎn)
- ERS設(shè)備與傳統(tǒng)設(shè)備相比:
高效、節(jié)能
傳統(tǒng)設(shè)備需8小時(shí)的分散加工過(guò)程,ERS設(shè)備1小時(shí)左右完成,超細(xì)分散效果顯著,能耗*降低;
高速、高品質(zhì)
傳統(tǒng)設(shè)備的攪拌轉(zhuǎn)速每分鐘幾十轉(zhuǎn),帶分散功能的轉(zhuǎn)速每分鐘1500轉(zhuǎn)以內(nèi),只完成宏觀分散加工,超細(xì)分散能力極為有限;ERS設(shè)備的轉(zhuǎn)速每分鐘10000~15000轉(zhuǎn)之間,超高線速度產(chǎn)生的剪切力,瞬間超細(xì)分散漿料中的粉體。
- ERS設(shè)備與同類(lèi)設(shè)備相比:
多層多向剪切分散
同類(lèi)設(shè)備的定轉(zhuǎn)子等部件結(jié)構(gòu)單一,多級(jí)多層的結(jié)構(gòu)是單純重復(fù)性加工,相同的齒槽結(jié)構(gòu)易發(fā)生物料未經(jīng)分散便通過(guò)工作腔的短路現(xiàn)象;
ERS設(shè)備的定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)采用多層多向剪切概念,裝配式結(jié)構(gòu)使物料得到不同方向剪切分散,杜絕了短路現(xiàn)象,超細(xì)分散更為徹底。
在線式高速分散機(jī)優(yōu)點(diǎn)
1 ERS2000系列作為一個(gè)用于混合分散工藝的設(shè)備,其具有連續(xù)式性操作,因此也被稱(chēng)作連續(xù)式超高速混合乳化機(jī),能夠更好滿足大批量連續(xù)化生產(chǎn)作業(yè)要求.與傳統(tǒng)的批次乳化機(jī)相比具有以下優(yōu)勢(shì)
1分散效率高:批次乳化機(jī)在進(jìn)行乳化前往往需要預(yù)攪拌,在其基礎(chǔ)上才能實(shí)現(xiàn)較好的分散乳化混合效果.因此所需要時(shí)間更多,產(chǎn)量更小.適用于不連續(xù)生產(chǎn)或者產(chǎn)量較小的生產(chǎn).而連續(xù)式乳化機(jī)可以直接進(jìn)行投料,更短時(shí)間能夠?qū)崿F(xiàn)混合分散的顆粒經(jīng)的要求.產(chǎn)量大效率高,適用于連續(xù)式生產(chǎn),產(chǎn)量更大的情況.
2分散效果好:批次分散乳化機(jī)安裝在罐體內(nèi),物料與乳化頭較松散,工作時(shí)依靠強(qiáng)大的吸力使物料進(jìn)入分散頭中,但在分散乳化過(guò)程中,存在部分物料逃逸的情況,混合乳化顆粒經(jīng)分布較寬,此外批次乳化機(jī)的分散頭為單層結(jié)構(gòu)。不能實(shí)現(xiàn)足夠小的顆粒經(jīng)要求。而連續(xù)式乳化機(jī)由于乳化腔體內(nèi)部設(shè)計(jì)足夠小,乳化頭與物料緊密接觸,剪切充分,同時(shí)乳化腔體設(shè)計(jì)成多層轉(zhuǎn)定子咬合結(jié)構(gòu),優(yōu)化粗齒結(jié)構(gòu),可以滿足混合乳化的顆粒經(jīng)分布較窄,效率更高
3 技術(shù)功能指標(biāo)更高:ERS2000系列管線式分散機(jī)和批次分散機(jī)比較在相同的馬達(dá)情況下,轉(zhuǎn)速有明顯優(yōu)勢(shì),ERS2000轉(zhuǎn)速可以達(dá)到14000RPM,可以在更短的惡時(shí)間內(nèi)處理更多符合要求的物料,能夠?yàn)榇笈可a(chǎn)的企業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的成本降低。
傳統(tǒng)的批次分散機(jī)用于研發(fā),效果或許可以達(dá)到要求,但是摸索出來(lái)的設(shè)備參數(shù)完全不可用,批次的乳化機(jī)無(wú)法線性放大,所以后期工業(yè)化生產(chǎn)就需要重新摸索參數(shù),這樣會(huì)導(dǎo)致效率低、風(fēng)險(xiǎn)大。
IKN小試分散機(jī)ER2000/4可用于小試研發(fā),以及中試驗(yàn)證。處理量可從2L-300L,充分滿足研發(fā)的需求和中試的驗(yàn)證。IKN乳化機(jī)設(shè)備都是線性放大,小試設(shè)備和工業(yè)化設(shè)備效果一致,小試摸索的參數(shù)可直接放大到工業(yè)化生產(chǎn)用。
目前,許多高校以及研究院從事研發(fā)研究,都在用IKN的小試分散機(jī),直接可以放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上操作,簡(jiǎn)單高效。
主要有以下的幾個(gè)不同:- 在線式分散機(jī)的線速度更好,相比較而言,剪切力越高,分散乳化均質(zhì)的效果越好。
- 在線式的分散頭的形式更是多樣化,處理的范圍個(gè)更廣,(物料的顆粒大小), 但是有一個(gè)缺點(diǎn)就是不能處理太大的物料,而批次有這個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn),因?yàn)樗麄兛梢宰鳛橐粋(gè)打碎機(jī)的作用來(lái)使用。
對(duì)實(shí)驗(yàn)室放大而言,如果在一噸以下而言的效果,批次分散機(jī)不一定能夠保證有相同的線速度和相同的剪切力,這就可能造成在實(shí)驗(yàn)室效果不錯(cuò),到了工業(yè)型就達(dá)不到效果。因?yàn)楣I(yè)型批次的分散機(jī)他們的速度和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)決定沒(méi)有那么高的剪切力。而相對(duì)而言,管線式就沒(méi)有那么多的問(wèn)題,他們可以保持相同的線速度和剪切力。(如在三噸的罐內(nèi)的批次分散機(jī),他們的軸大概有1-2米長(zhǎng),那么在3000轉(zhuǎn)的情況下,他們軸的運(yùn)轉(zhuǎn)偏心可能更大,可以達(dá)到1-2MM。 如果達(dá)到這么大的偏心,而為了保證正常運(yùn)轉(zhuǎn),就要求轉(zhuǎn)子/丁子的間隙增大,那么他們的剪強(qiáng)力就變小,)
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