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

Postavte se před 5000litrový reaktor, ve kterém je suspenze anody z lithiové baterie, a problém bude zřejmý: oběžné kolo se otáčí, povrch se sotva hýbe a jen malá zóna kolem hřídele vypadá dobře promíchaná. Toto je kavernový efekt a to je důvod, proč běžná nízkoviskózní míchadla selhávají, jakmile produkt překročí několik tisíc centipoise. Praktický závěr je jednodušší než mechanika tekutin za ním – a vysokoviskózní míchadlo je vybráno geometrií oběžného kola, sníženým kroutícím momentem a vůlí blízko stěny, nikoli samotnou velikostí motoru .

Čím se liší vysokoviskózní míchání

Laminární tok mění pravidla

Voda má viskozitu asi 1 cP. Med se pohybuje kolem 10 000 cP. Roztíratelný povlak může dosáhnout 100 000 cP nebo více. Jakmile produkt překročí zhruba 5000 cP, turbulentní proudění v podstatě zmizí. Tekutina se pohybuje v hladkých, paralelních vrstvách a míšení se děje střižnou a objemovou cirkulací namísto vírů. To je důvod, proč vysoce viskózní mixér nemůže být jednoduše větší verzí vodního míchadla — musí být od začátku navržena pro laminární podmínky .

Efekt jeskyně a mrtvé zóny

V nádrži s hustou tekutinou vytváří rotující oběžné kolo kolem sebe relativně dobře promíchanou "kavernu", zatímco zbytek produktu se otáčí pomalu nebo zůstává téměř nehybný. Výsledkem jsou mrtvé zóny na stěně nádrže, pod oběžným kolem a poblíž hladiny. Standardním protiopatřením je zvětšení průměru oběžného kola vzhledem k průměru nádrže (poměr D/T) a přidání stíracích prvků, které nepřetržitě škrábou stěnu nádoby a vracejí produkt do mísící zóny.

Výběr správného oběžného kola pro husté kapaliny

Neexistuje jediné „nejlepší“ míchací kolo s vysokou viskozitou. Správná volba závisí na tom, jak silný je produkt, zda potřebujete přenos tepla, zda produkt drží na stěně a jak často měníte šarže. Níže uvedená tabulka shrnuje nejběžnější konstrukce používané v průmyslu.

Kotevní a rámové míchačky

Kotevní oběžná kola kopírují vnitřní obrys nádoby, takže udržují produkt v pohybu podél stěny a podporují přenos tepla pláštěm. Když je produkt lepkavý nebo má tendenci se připékat ke stěně, a rámové míchadlo se škrabkovými lopatkami pro vysoce viskózní produkty je spolehlivější varianta, protože škrabky nepřetržitě odlupují materiál z povrchu. Tyto konstrukce jsou vhodné pro reaktory, skladovací nádrže a povlakovací kotle v rozmezí 10 000 až 100 000 cP.

Míchací lopatka typu rámu KSG se škrabkou Pro výrobce s vysokou viskozitou, OE Jiangsu Top Intelligent Technology Co., Ltd je míchací lopatka typu rámu ChinaKSG se škrabkou pro výrobce s vysokou viskozitou a dodavatele... Zobrazit produkt →

Spirálová oběžná kola

Když se dávka stane silnější než asi 50 000 cP, jediná kotva nebo rám často nemůže vytvořit dostatečný obrat shora dolů. Šroubovitá stuha tlačí celou hmotu nahoru podél hřídele a dolů u stěny, čímž zajišťuje cirkulaci, kterou kotevní konstrukce postrádají. Toto dělá spirálově-pásová kombinovaná míchací lopatka pro vysoce viskózní míchadla běžná volba pro polymerní roztoky, tmely, bateriové kaly a těžké pasty až do 1 000 000 cP.

Výrobci vysokoviskózních míchadel ZLG se spirálovou stuhou kombinované míchací lopatky Jiangsu Top Intelligent Technology Co., Ltd je Čína ZLG Výrobci kombinované míchací lopatky se spirálovou stuhou s vysokou viskozitou a ... Zobrazit produkt →

Planetární mixéry: Když dávka jde dál

Nad několik set tisíc centipoise, nebo když produkt obsahuje velké množství suchého prášku, se planetární mixéry stávají praktickými. Jejich oběžná kola se otáčejí kolem své vlastní osy, zatímco obíhají kolem nádrže a zametají celý objem plavidla bez mrtvých zón. Kompromisem je mechanická složitost a cena, a proto by měly být vybírány pouze tehdy, když se jednodušší geometrie ukázaly jako nedostatečné.

Geometrie, montáž a aplikace Fit

Horní vstup vs. spodní vstup vs. boční vstup

O konfiguraci montáže často rozhoduje samotná nádrž. Míchačky s horním vstupem jsou nejběžnější pro reaktory a tlakové nádoby, protože šachta prochází přímo průlezem nebo speciální tryskou. Pokud je produkt extrémně viskózní, a vysoce viskózní rámová míchačka s horním vstupem udržuje pohon nad kapalinou a umožňuje dimenzování průměru oběžného kola v blízkosti stěny nádoby. Míchačky se spodním a bočním vstupem jsou kompaktnější, ale vytvářejí problémy s těsněním a údržbou, zejména u abrazivních kalů nebo produktů, které se usazují.

TOPA002 Výrobci top-Entry mixérů s rámem s vysokou viskozitou, OEM dodavatelé - Jian Jiangsu Top Intelligent Technology Co., Ltd je ČínaTOPA002 Výrobci a dodavatelé mixérů s vysokou viskozitou Rám Top-Entry, poskytují OEM ... Zobrazit produkt →

Poměr mezi průměrem oběžného kola a průměrem nádrže se stává nejviditelnějším konstrukčním rozdílem mezi nízkoviskózními a vysokoviskózními instalacemi. Standardní oběžné kolo turbíny využívá pouze asi jednu třetinu průměru nádrže; oběžné kolo s vysokou viskozitou by ho mělo pokrývat více než devět desetin.

Příklady skutečných procesů

V chemickém průmyslu rámové a pásové mixéry manipulují s pryskyřičnými kotlíky, lepidly a pastami, kde kvalita produktu závisí na rovnoměrné teplotě a nepřítomnosti mrtvých zón. The reference projektů chemického průmyslu na tomto webu ukazují, jak se stejná geometrie rámu přizpůsobuje různým velikostem reaktoru a požadavkům na těsnění. Při výrobě lithiových baterií jsou suspenze anody a katody typicky nenewtonské, což znamená, že jejich viskozita se mění se smykovou rychlostí; a odkazy na průmyslový projekt lithiových baterií ilustrují, proč na analýze CFD a výběru materiálu záleží více než na jednoduchém hodnocení cP. V nátěrech je běžným požadavkem vysoce viskózní mixér, který dokáže dispergovat pigment do pryskyřice bez provzdušňování vsázky.

Chyby výkonu, točivého momentu a běžné specifikace

Nejprve myslete na točivý moment

Jedinou nejběžnější chybou je specifikovat vysokoviskózní mixér pouze podle výkonu motoru. Při viskózním míchání funguje točivý moment. Motor o výkonu 30 kW připojený k vysokorychlostní hřídeli poskytuje velmi malý točivý moment; stejný motor za převodovkou s 30 otáčkami za minutu dokáže snadno otočit velkou kotvu. Vždy zkontrolujte jmenovitý moment na výstupním hřídeli, nikoli na štítku motoru . Hnací ústrojí s redukovaným převodem jsou z tohoto důvodu nesmlouvavá a redukční poměr musí být přizpůsoben maximální očekávané viskozitě.

Pět chyb specifikací, které stojí peníze

1. Dimenzování oběžného kola je příliš malé protáhnout stávajícím průlezem. Mixér pak běží hodiny bez pohybu vnějšího materiálu.
2. Ignorování vzdálenosti u stěny . Bez pokrytí škrabkou nebo kotvou se produkt v blízkosti pláště přehřívá nebo tvoří krustu.
3. Uvádí se pouze viskozita v cP přičemž se ignoruje mez průtažnosti a smykové ztenčování. Pasta může v klidu vypadat jako 20 000 cP, ale při zatížení škrabkou se chovat jako 200 000 cP.
4. Zapomeňte na mechanickou ucpávku . Viskózní produkty vytvářejí radiální zatížení, které tlačí hřídel do stran; standardní kazetové těsnění nejsou vždy dostatečné.
5. Žádné ustanovení pro testování . CFD a pilotní zkoušky jsou nejlevnější pojistkou proti plnohodnotnému mixéru, který nemůže dosáhnout požadované homogenity.

Nenewtonské chování Změní výpočet

Většina průmyslových produktů s vysokou viskozitou – nátěry, lepidla, pasty, bateriové kaly – nejsou newtonské. Jejich zdánlivá viskozita klesá nebo stoupá se změnou rychlosti oběžného kola. To je důvod, proč je křivka viskozity versus smyková rychlost cennější než jediné cP číslo. Když si výrobce vyžádá vzorek výrobku a provede reologický test, považujte to spíše za známku odborné praxe než za zbytečné zdržování.

Co specifikovat před nákupem

Krátký seznam specifikací

Než požádáte o cenovou nabídku, připravte jasné prohlášení o následujícím: složení kapaliny, rozsah viskozity při provozní teplotě, hustota, požadovaná velikost šarže, rozměry nádrže, dostupná velikost trysky, provozní tlak a teplota, zda je nádoba opláštěná a zda je produkt abrazivní, korozivní nebo potravinářský. Uveďte také, zda musí mixér běžet nepřetržitě nebo přerušovaně a zda je vyžadováno CIP (clean-in-place).

Před podpisem použijte CFD

Výpočetní analýza dynamiky tekutin se stala standardní součástí konstrukce vysokoviskózních mísičů. CFD model může odhalit mrtvé zóny, odhadnout spotřebu energie při různých rychlostech a porovnat dvě geometrie oběžného kola, aniž by se jednalo sestavovalo. Mnoho dodavatelů zařízení, včetně inženýrů za tímto webem, zveřejňuje své Technologie analýzy dynamiky tekutin CFD jako součást designové služby. Pokud dodavatel nemůže zobrazit vzory průtoku nebo předpovědi točivého momentu pro váš konkrétní produkt, považujte to za varovný signál.

Plán přístupu údržby

Míchačky s vysokou viskozitou jsou těžké a jejich těsnění čelí vyššímu opotřebení než jejich protějšky s nízkou viskozitou. Zkontrolujte, zda lze provést údržbu mechanické ucpávky bez zvednutí celého hnacího ústrojí, zda jsou stěrače vyměnitelné a zda má převodovka dostatečné chlazení oleje pro nepřetržitý provoz. Tyto podrobnosti určují, zda běžná výměna těsnění trvá čtyři hodiny nebo dva dny.

Často kladené otázky o vysokoviskózních mixérech