混合機(jī)理

混合機(jī)工作時(shí)，機(jī)內(nèi)物料受兩相向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子槳葉作用，在機(jī)槽中進(jìn)行多重復(fù)合運(yùn)動(dòng)(見(jiàn)圖3)。

以圖3中分別與兩槳葉接觸的物料顆粒A和A'為例進(jìn)行分析，設(shè)旋轉(zhuǎn)槳葉面作用在物料顆粒A和A'上的力分別為P、P'，由于摩擦的原因，P、P'的方向分別與槳葉面的法線偏離了φ角，φ角由物料對(duì)槳葉面的摩擦角ρ及槳葉表面粗糙程度決定，忽略槳葉表面粗糙度對(duì)φ角的影響，可認(rèn)為φ≈ρ。物料顆粒A、A'在P、P'的作用下，在機(jī)槽內(nèi)進(jìn)行著一個(gè)復(fù)合運(yùn)動(dòng)，既有圓周速度v2、v2'又有軸向速度v1、v1'，其合速度分別為v、v'。依物料混合運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，雙軸槳葉式混合機(jī)混合操作的機(jī)理有以下幾個(gè)步驟：

1)對(duì)流混合　由于有v1、v1'的存在，兩軸區(qū)的物料將分別沿各自軸線按受力方向流動(dòng)到達(dá)軸端后，由于軸端有一組特殊角度槳葉的作用，物料轉(zhuǎn)而流向另一軸區(qū)，如此反復(fù)，整個(gè)混合機(jī)內(nèi)形成了一個(gè)水平面的循環(huán)流動(dòng)的物料流?！∪鐖D4所示(按箭頭指示方向循環(huán))。

由于有v2、v2'的存在，兩軸區(qū)的物料將分別繞各自軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，這一方面在各軸區(qū)內(nèi)形成了一個(gè)垂直面的循環(huán)流動(dòng)物料流。另一方面，在兩軸區(qū)交界處的物料還有橫向的跨越分界線的流向?qū)Ψ捷S區(qū)的物料流。與一般混合機(jī)相比，雙軸槳葉式混合干燥機(jī)由于有這樣多方位的復(fù)合循環(huán)對(duì)流物料流，將使機(jī)內(nèi)物料更多更快地從某一處向另一處移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)粗略的、團(tuán)塊狀的混合，并在此基礎(chǔ)上，可以有更多的物料表面進(jìn)行細(xì)致的、顆粒間的混合。

2)剪切混合　由于物料內(nèi)有速度分布，在物料中彼此形成剪切面，各物料團(tuán)塊或顆粒相互滑動(dòng)或碰撞，形成剪切混合?！?一般資料也認(rèn)為，物料的圓周速度與剪切作用相關(guān)，由圖3可見(jiàn)，機(jī)內(nèi)物料顆粒的圓周速度v2,、v2'均大于v1、v1'(槳葉與軸線夾角成45°，v與v'又與槳葉面的法線偏離了φ角) ，因此，其剪切混合作用也比較明顯。該區(qū)域中的物料，對(duì)單個(gè)顆粒來(lái)講，它不再依靠與其他鄰近顆粒的接觸而維持它的空間位置，相反，在失去了以前的機(jī)械支承后，每個(gè)顆?？稍诹鲬B(tài)化區(qū)域中自由運(yùn)動(dòng)，物料顆粒在自由運(yùn)動(dòng)中充分進(jìn)行擴(kuò)散混合?！?該區(qū)域中摩擦力小，混合作用輕而平和，混合物無(wú)離析現(xiàn)象。物料的擴(kuò)散混合過(guò)程在該區(qū)域就類(lèi)似于液體中的分子擴(kuò)散過(guò)程，它是無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，特別是微粒物料（微量添加劑等），在流化狀態(tài)時(shí)，擴(kuò)散作用更為明顯。這種現(xiàn)象，也就是有的資料中所稱(chēng)的“瞬間失重混合運(yùn)動(dòng)”。流態(tài)化區(qū)域的形成，加上對(duì)流混合和剪切混合，使混合過(guò)程更強(qiáng)烈，是雙軸槳葉式混合干燥機(jī)比一般類(lèi)型混合干燥機(jī)的混合速度更快、混合均勻度更高的主要原因。由于固體物料混合操作復(fù)雜，其理論研究又遠(yuǎn)落后于實(shí)用，混合機(jī)的混合機(jī)理、設(shè)計(jì)計(jì)算等迄今仍帶有很大的經(jīng)驗(yàn)性，因此，上述分析只是一個(gè)定性分析探討，雙軸槳葉式混合干燥機(jī)混合干燥機(jī)理的定量分析，還有待于更深入的實(shí)驗(yàn)研究。3)擴(kuò)散混合　主要指相鄰兩粒子相互改變位置所引起的局部混合，最終可達(dá)到完全均勻混合。擴(kuò)散混合作用在整個(gè)機(jī)內(nèi)都存在，但在機(jī)體中線附近區(qū)域更顯著，原因是兩轉(zhuǎn)子反方向旋轉(zhuǎn)并在機(jī)體中線有一個(gè)槳葉的運(yùn)動(dòng)重疊區(qū)，這就使得中線附近的物料受旋轉(zhuǎn)槳葉的作用，比其他部位的物料強(qiáng)烈兩倍以上。