反應(yīng)釜設(shè)備在進(jìn)行混合操作時(shí)要求所有參與混合的物料均勻分布?;旌系某潭确譃槔硐牖旌稀㈦S機(jī)混合和完全不相混三種狀態(tài)。各種物料在反應(yīng)釜混合機(jī)械中的混合程度,取決于待混物料的比例、物理狀態(tài)和特性,以及所用反應(yīng)釜混合機(jī)械的類型和混合操作持續(xù)的時(shí)間等因素。
液體的混合主要靠反應(yīng)釜機(jī)械攪拌器、氣流和待混液體的射流等,使待混物料受到攪動(dòng),以達(dá)到均勻混合。攪動(dòng)引起部分液體流動(dòng),流動(dòng)液體又推動(dòng)其周圍的液體,結(jié)果在反應(yīng)釜溶器內(nèi)形成循環(huán)液流,由此產(chǎn)生的液體之間的擴(kuò)散稱為主體對流擴(kuò)散。反應(yīng)釜攪動(dòng)引起的液體流動(dòng)速度很高時(shí),在高速液流與周圍低速液流之間的界面上出現(xiàn)剪切作用,從而產(chǎn)生大量的局部性漩渦。這些漩渦迅速向四周擴(kuò)散,又把更多的液體卷進(jìn)漩渦中來,在小范圍內(nèi)形成的紊亂對流擴(kuò)散稱為渦流擴(kuò)散。
反應(yīng)釜機(jī)械攪拌器的運(yùn)動(dòng)部件在旋轉(zhuǎn)時(shí)也會(huì)對液體產(chǎn)生剪切作用,液體在流經(jīng)器壁和安裝在容器內(nèi)的各種固定構(gòu)件時(shí),也要受到剪切作用,這些剪切作用都會(huì)引起許多局部渦流擴(kuò)散。反應(yīng)釜攪拌引起的主體對流擴(kuò)散和渦流擴(kuò)散,增加了不同液體間分子擴(kuò)散的表面積減少了擴(kuò)散距離,從而縮短了分子擴(kuò)散的時(shí)間。若待混液體的粘度不高,可以在不長的攪拌時(shí)間內(nèi)達(dá)到隨機(jī)混合的狀態(tài);若粘度較高,則需較長的混合時(shí)間。
反應(yīng)釜對于密度、成分不同、互不相溶的液體,反應(yīng)釜攪拌產(chǎn)生的剪切作用和強(qiáng)烈的湍動(dòng)將密度大的液體撕碎成小液滴并使其均勻地分散到主液體中。攪拌產(chǎn)生的液體流動(dòng)速度務(wù)必大于液滴的沉降速度。
少量不溶解的粉狀固體與液體的混合機(jī)理,與密度成分不同,互不相溶的液體的反應(yīng)釜混合機(jī)理相同,只是攪拌不能改變粉狀固體的粒度。若混合前固體顆粒不能使其沉降速度小于液體的流動(dòng)速度,無論采用何種攪拌方式都形不成均勻的懸浮液。不同膏狀物的混合主要是將待混物料反復(fù)分割并使其受到壓、輾、擠等動(dòng)作所產(chǎn)生的強(qiáng)剪切作用,隨后又經(jīng)反復(fù)合并、捏合,可以達(dá)到所要求的混合程度。這種混合很難達(dá)到理想混合,僅能達(dá)到隨機(jī)混合。粉狀固體與少量液體混合后為膏狀物,其反應(yīng)釜混合機(jī)理與膏狀物料混合的機(jī)理相同。不同的熱塑性物料以及熱塑性物料與少量粉狀固體的混合,需要依靠強(qiáng)剪切作用,反復(fù)地揉搓和捏合,才能達(dá)到隨機(jī)混合。
流動(dòng)性好的顆粒狀固體物主要是靠反應(yīng)釜容器本身的回轉(zhuǎn),或靠裝在容器內(nèi)運(yùn)動(dòng)部件的作用,反復(fù)地翻動(dòng)、摻和而得以混合,這類物料也可用氣流產(chǎn)生對流或湍流以達(dá)到混合。固體顆粒的對流或湍流不易產(chǎn)生渦流,混合速度遠(yuǎn)低于液體的混合,混合程度一般也只能達(dá)到隨機(jī)混合。流動(dòng)性很差的、互相發(fā)生粘附的顆?;蚍蹱罟腆w,則常需用帶有機(jī)械翻動(dòng)和壓、輾等動(dòng)作的混合機(jī)械。
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