混合干燥机的机理

混合机理

混合机工作时，机内物料受两相向旋转的转子桨叶作用，在机槽中进行多重复合运动(见图3)。

以图3中分别与两桨叶接触的物料颗粒A和A'为例进行分析，设旋转桨叶面作用在物料颗粒A和A'上的力分别为P、P'，由于摩擦的原因，P、P'的方向分别与桨叶面的法线偏离了φ角，φ角由物料对桨叶面的摩擦角ρ及桨叶表面粗糙程度决定，忽略桨叶表面粗糙度对φ角的影响，可认为φ≈ρ。物料颗粒A、A'在P、P'的作用下，在机槽内进行着一个复合运动，既有圆周速度v2、v2'又有轴向速度v1、v1'，其合速度分别为v、v'。依物料混合运动状态，双轴桨叶式混合机混合操作的机理有以下几个步骤：

1)对流混合　由于有v1、v1'的存在，两轴区的物料将分别沿各自轴线按受力方向流动到达轴端后，由于轴端有一组特殊角度桨叶的作用，物料转而流向另一轴区，如此反复，整个混合机内形成了一个水平面的循环流动的物料流。　如图4所示(按箭头指示方向循环)。

由于有v2、v2'的存在，两轴区的物料将分别绕各自轴线转动，这一方面在各轴区内形成了一个垂直面的循环流动物料流。另一方面，在两轴区交界处的物料还有横向的跨越分界线的流向对方轴区的物料流。与一般混合机相比，双轴桨叶式混合干燥机由于有这样多方位的复合循环对流物料流，将使机内物料更多更快地从某一处向另一处移动，实现粗略的、团块状的混合，并在此基础上，可以有更多的物料表面进行细致的、颗粒间的混合。

2)剪切混合　由于物料内有速度分布，在物料中彼此形成剪切面，各物料团块或颗粒相互滑动或碰撞，形成剪切混合。　 一般资料也认为，物料的圆周速度与剪切作用相关，由图3可见，机内物料颗粒的圆周速度v2,、v2'均大于v1、v1'(桨叶与轴线夹角成45°，v与v'又与桨叶面的法线偏离了φ角) ，因此，其剪切混合作用也比较明显。该区域中的物料，对单个颗粒来讲，它不再依靠与其他邻近颗粒的接触而维持它的空间位置，相反，在失去了以前的机械支承后，每个颗粒可在流态化区域中自由运动，物料颗粒在自由运动中充分进行扩散混合。　 该区域中摩擦力小，混合作用轻而平和，混合物无离析现象。物料的扩散混合过程在该区域就类似于液体中的分子扩散过程，它是无规则的运动，特别是微粒物料（微量添加剂等），在流化状态时，扩散作用更为明显。这种现象，也就是有的资料中所称的“瞬间失重混合运动”。流态化区域的形成，加上对流混合和剪切混合，使混合过程更强烈，是双轴桨叶式混合干燥机比一般类型混合干燥机的混合速度更快、混合均匀度更高的主要原因。由于固体物料混合操作复杂，其理论研究又远落后于实用，混合机的混合机理、设计计算等迄今仍带有很大的经验性，因此，上述分析只是一个定性分析探讨，双轴桨叶式混合干燥机混合干燥机理的定量分析，还有待于更深入的实验研究。3)扩散混合　主要指相邻两粒子相互改变位置所引起的局部混合，最终可达到完全均匀混合。扩散混合作用在整个机内都存在，但在机体中线附近区域更显著，原因是两转子反方向旋转并在机体中线有一个桨叶的运动重叠区，这就使得中线附近的物料受旋转桨叶的作用，比其他部位的物料强烈两倍以上。