Как выбрать смеситель высокой вязкости: типы рабочих колес, крутящий момент и конструкция

Встаньте перед реактором емкостью 5000 литров, в котором хранится суспензия литиевого анода, и проблема станет очевидной: крыльчатка вращается, поверхность почти не движется, и только небольшая зона вокруг вала выглядит хорошо перемешанной. Это эффект каверны, и именно по нему обычные мешалки с низкой вязкостью выходят из строя, как только продукт достигает температуры в несколько тысяч сантипуаз. Практический вывод проще, чем лежащая в его основе механика жидкости. Смеситель высокой вязкости выбирается по геометрии рабочего колеса, уменьшенному крутящему моменту и зазору у стенки, а не только по размеру двигателя .

Чем отличается смешивание высоковязких продуктов?

Ламинарный поток меняет правила

Вода имеет вязкость около 1 сП. Мед находится около 10 000 сП. Растекающееся покрытие может достигать 100 000 сП и более. Как только продукт превышает примерно 5000 сП, турбулентный поток практически исчезает. Жидкость движется гладкими параллельными слоями, а смешивание происходит за счет сдвига и объемной циркуляции, а не завихрений. Вот почему смеситель высокой вязкости не может быть просто увеличенной версией мешалки для воды. он должен быть спроектирован для ламинарных условий с самого начала .

Эффект пещеры и мертвые зоны

В резервуаре с густой жидкостью вращающаяся крыльчатка создает вокруг себя относительно хорошо перемешанную «каверну», в то время как остальная часть продукта вращается медленно или остается почти неподвижной. В результате образуются мертвые зоны на стенках резервуара, под рабочим колесом и вблизи поверхности. Стандартной контрмерой является увеличение диаметра рабочего колеса по отношению к диаметру резервуара (соотношение D/T) и добавление протирочных элементов, которые непрерывно очищают стенки резервуара и возвращают продукт в зону смешивания.

Выбор подходящего рабочего колеса для густых жидкостей

Не существует единственного «лучшего» рабочего колеса смесителя высокой вязкости. Правильный выбор зависит от толщины изделия, нужна ли вам теплоотдача, прилипает ли изделие к стене и как часто вы меняете партии. В таблице ниже приведены наиболее распространенные конструкции, используемые в промышленности.

Якорные и рамные мешалки

Якорные рабочие колеса повторяют внутренний контур резервуара, поэтому они поддерживают движение продукта вдоль стенки и способствуют передаче тепла через рубашку. Если продукт липкий или имеет тенденцию припекать к стене, рамная мешалка со скребками для продуктов высокой вязкости является более надежным вариантом, поскольку скребки непрерывно снимают материал с поверхности. Эти конструкции подходят для реакторов, резервуаров для хранения и котлов для нанесения покрытия в диапазоне от 10 000 до 100 000 сП.

Лопатка для перемешивания рамного типа KSG со скребком для производителей жидкостей высокой вязкости, OEM Jiangsu Top Intelligent Technology Co., Ltd - это лопасти для перемешивания рамного типа ChinaKSG со скребком для производителей и поставщиков продуктов высокой вязкости ... Посмотреть продукт →

Спиральные ленточные рабочие колеса

Когда толщина партии становится более 50 000 сП, один анкер или рама часто не могут обеспечить достаточный оборот сверху вниз. Спиральная лента заставляет всю массу подниматься вверх вдоль стержня и вниз у стены, обеспечивая циркуляцию, которой не хватает в анкерных конструкциях. Это делает спирально-ленточная комбинированная лопатка для мешалки высокой вязкости распространенный выбор для растворов полимеров, герметиков, аккумуляторных суспензий и тяжелых паст с твердостью до 1 000 000 сП.

Спиральная лента ZLG, комбинированная лопатка для перемешивания, производители мешалок высокой вязкости Jiangsu Top Intelligent Technology Co., Ltd является производителем высоковязкой мешалки с комбинированной лопастной мешалкой ChinaZLG и ... Посмотреть продукт →

Планетарные миксеры: когда производство идет дальше

При концентрации в несколько сотен тысяч сантипуаз или когда продукт содержит большое количество сухого порошка, практичными становятся планетарные миксеры. Их крыльчатки вращаются вокруг своей оси, вращаясь вокруг резервуара, охватывая весь объем резервуара без мертвых зон. Компромиссом является механическая сложность и стоимость, поэтому их следует выбирать только тогда, когда более простая геометрия оказалась недостаточной.

Геометрия, монтаж и применение

Вход сверху, вход снизу и вход сбоку

Конфигурация монтажа часто определяется самим резервуаром. Смесители с верхним входом наиболее распространены для реакторов и сосудов под давлением, поскольку вал проходит прямо через люк или специальное сопло. Если продукт очень вязкий, рамный смеситель высокой вязкости с верхней загрузкой удерживает привод над жидкостью и позволяет подобрать диаметр рабочего колеса близко к стенке сосуда. Смесители с нижним и боковым входом более компактны, но создают проблемы с герметизацией и обслуживанием, особенно при работе с абразивными суспензиями или оседающими продуктами.

TOPA002 Рамный смеситель с верхней загрузкой высокой вязкости Производители, поставщики OEM - Jian Jiangsu Top Intelligent Technology Co., Ltd - производители и поставщики смесителей с высокой вязкостью и рамой ChinaTOPA002 с верхним входом, предоставляющие OEM ... Посмотреть продукт →

Соотношение диаметра рабочего колеса и диаметра резервуара становится наиболее заметной конструкционной разницей между установками с низкой и высокой вязкостью. Стандартное рабочее колесо турбины использует только около одной трети диаметра резервуара; крыльчатка с высокой вязкостью должна покрывать более девяти десятых его объема.

Примеры реальных процессов

В химической промышленности рамочные и ленточные смесители работают с котлами смол, клеями и пастами, где качество продукта зависит от равномерности температуры и отсутствия мертвых зон. ссылки на проекты химической промышленности на этом сайте показано, как одна и та же геометрия рамы адаптируется к реакторам разных размеров и требованиям к уплотнениям. При производстве литиевых батарей анодные и катодные суспензии обычно неньютоновские, то есть их вязкость меняется в зависимости от скорости сдвига; тот Ссылки на проекты в области производства литиевых батарей иллюстрируют, почему анализ CFD и выбор материалов имеют большее значение, чем простой рейтинг cP. В области покрытий обычно требуется смеситель высокой вязкости, который может диспергировать пигмент в смоле без аэрации смеси.

Мощность, крутящий момент и распространенные ошибки в спецификациях

Думайте в первую очередь о крутящем моменте

Самой распространенной ошибкой является выбор смесителя высокой вязкости только по мощности двигателя. При вязком смешивании работу выполняет крутящий момент. Двигатель мощностью 30 кВт, соединенный с высокоскоростным валом, выдает очень небольшой крутящий момент; тот же двигатель, установленный на коробке передач со скоростью 30 об/мин, может легко повернуть большой якорь. Всегда проверяйте номинальный крутящий момент на выходном валу, а не на паспортной табличке двигателя. . По этой причине трансмиссии с редуктором не подлежат обсуждению, и передаточное число должно соответствовать максимальной ожидаемой вязкости.

Пять ошибок в спецификациях, которые стоят денег

1. Размер крыльчатки слишком мал чтобы пройти через существующий люк. Затем миксер работает в течение нескольких часов, не перемещая внешний материал.
2. Игнорирование зазора у стены . Без скребкового или анкерного покрытия изделие возле рубашки перегревается или образует корку.
3. Указание только вязкости в сП игнорируя при этом предел текучести и поведение при истончении при сдвиге. Паста может выглядеть как 20 000 сП в состоянии покоя, но вести себя как 200 000 сП под нагрузкой скребка.
4. Забываем о механическом уплотнении . Вязкие продукты создают радиальные нагрузки, которые толкают вал в сторону; стандартных картриджных уплотнений не всегда достаточно.
5. Нет условий для тестирования . CFD и пилотные испытания — самая дешевая страховка от полномасштабного миксера, который не сможет достичь требуемой однородности.

Неньютоновское поведение меняет расчет

Большинство промышленных продуктов с высокой вязкостью — покрытия, клеи, пасты, аккумуляторные суспензии — неньютоновы. Их кажущаяся вязкость падает или увеличивается по мере изменения скорости вращения крыльчатки. Вот почему кривая зависимости вязкости от скорости сдвига более ценна, чем одно число сП. Когда производитель запрашивает образец продукта и проводит реологические испытания, считайте это признаком профессиональной практики, а не ненужной задержки.

Что указать перед покупкой

Краткий список спецификаций

Прежде чем запросить ценовое предложение, подготовьте четкое описание следующих данных: состав жидкости, диапазон вязкости при рабочей температуре, плотность, требуемый размер партии, размеры резервуара, доступный размер сопла, рабочее давление и температура, имеется ли в резервуаре рубашка, а также является ли продукт абразивным, коррозионным или пригодным для пищевых продуктов. Также укажите, должен ли миксер работать непрерывно или с перерывами и требуется ли CIP (мойка на месте).

Используйте CFD перед подписанием

Вычислительный анализ гидродинамики стал стандартной частью проектирования смесителей высокой вязкости. Модель CFD может выявить мертвые зоны, оценить потребляемую мощность на разных скоростях и сравнить геометрии двух рабочих колес, не строя ни одну из них. Многие поставщики оборудования, включая инженеров этого сайта, публикуют свои Технология анализа гидродинамики CFD в рамках дизайнерской услуги. Если поставщик не может показать схемы потока или прогнозы крутящего момента для вашего конкретного продукта, воспринимайте это как предупреждающий знак.

План доступа для обслуживания

Смесители высокой вязкости тяжелы, а их уплотнения подвержены более высокому износу, чем их аналоги с низкой вязкостью. Убедитесь, что механическое уплотнение можно обслуживать, не поднимая всю трансмиссию, что скребковые лезвия являются заменяемыми и что редуктор имеет достаточное масляное охлаждение для непрерывной работы. Эти детали определяют, займет ли плановая замена уплотнения четыре часа или два дня.

Часто задаваемые вопросы о смесителях высокой вязкости