学习情境3混合机械设备课件

1、学习情境3 混合机械设备广东轻工职业技术学院轻化工程系 本章学习目的： 1. 了解混合的基本概念和混合机理； 2. 熟悉混合均匀度的表示方法和影响混合质量的因素； 3. 了解混合机的分类。 4. 掌握混合机主要类型的结构、工作原理、技术性能和 适用场合。基本概念 混合：是指使两种或两种以上不同组分得物质在外力作用下由不均匀状态达到相对均匀状态的过程，经过混合操作后得到的物料称为混合物。完成混合操作的设备叫做混合机。 液液、 液固、 气液、 固固的混合 均称为混合作业。 1、 液液、液固（少量）、液气的混合称搅拌； 2、 固液（少量）、固粘稠液体的混合称调和或 捏合，或揉和； 3、固固的混合称为

2、混合。混合操作的目的 1、混合作为最终目的用于加工 如生产香粉、爽身粉、洗涤剂、涂料、高分子材料、食品添加剂等 2、混合作为辅助操作时，其目的在于： 促进传质，如溶解、浸出、萃取等 促进传热，如搅拌槽内的加热与冷却等 使反应物质接触良好，提高反应产率、控制反应温度和副反应，如硝化、聚合反应等1.混合机理图51 混合状态示意图混合机理 1、对流混合： 混合机的外壳或内部叶轮的旋转运动，促使物料粒子群大幅度移动位置，形成循环流动，同时进行混合。 2、剪切混合： 搅拌叶轮尖端和与壳壁面、底面间的间隙较小，对粉体凝集团的压缩力、剪切力的作用，使物料离子群相互滑移或 碰撞，并进行混合。 3、扩散混合：

3、相邻近两离子相互改变位置所引起的局部混合 各种混合机内，这三种机理同时存在，只不过依处理物料的性质不同，混合机理不同，对混合操作效果的影响程度不同。表51 各类混合机的混合作用混合机对流混合扩散混合剪切混合重力式（容器旋转）大中小强制式（容器固定）大中中气力式大中小2不同性质物料的混合3混合设备的种类（1）按操作方式来分：有间歇式和连续式（2）按设备运转形式来分：有旋转容器式和固定容器式（3）按工作原理来分：有重力式和强制式（4）按混合方式来分：有机械混合式和气力混合式（5）按混合与分料机理来分：有分料式混合机和非分料式混合机（6）按混合物料的不同来分：有气体和低粘度液体混合器、中高粘度液体和

4、膏状物混合机械、热塑性物料混合机、粉状与粒状固体物料混合机械4大类。4、混合效果的度量 衡量搅拌装置极其操作状态的优劣，视工艺过程的目的不同，可以用下列指标衡量： 1、用传热系数或传质系数的大小评价加速加热或传质； 2、用反应转化率，来评价促进化学反应过程； 3、用混合的均匀度和分隔尺度来评价搅拌的效果。 （一）、调匀度 调匀度表示样品偏离均匀状态的程度， 用i表示: 1、两个样品的调匀度： A、样品中CACA0时， 2、m个样品的平均调匀度 （二）、分离尺度1、分离尺度 分离尺度表示组分未分散部分的大小。 同一个混合状态的调匀度是随所取样品的尺寸而变化的。说明单凭调匀度不能反应混合物的状态。

5、 。第一节 固体混合设备 固定容器式混合 容器固定，搅拌器装在容器内部，混合机理以对流混合为主。适用于被混合物料的物理性质及配比相差较大的散装物料的混合操作。 旋转容器式混合 通过混合机容器的旋转运动，使被混合物料在容器内部上下翻滚，不断地进行扩散，从而达到混合均匀的目的。混合机理以扩散混合为主。 气力式混合 采用脉冲高速气流使物料强烈翻动；或者，由于高压气流在容器中形成对流流动而使物料混合。混合机的种类 重力式混合机 圆筒型混合机 双锥型混合机 V型混合机 正方型混合机 强制式混合机 螺旋带式混合机 立式螺旋混合机 A、 中心螺杆混合机 B、螺杆倾斜安装的混合机 气力式混合机 重力式气力混合

6、 流化式气力混合 脉冲旋流式气力混合 连续式混合机 立式连续带式混合机 连续V型混合机 高速回转圆盘式混合机 一 重力式混合机（容器旋转）工作原理及特点 依靠重力使粒度差和密度差较大的物料趋向分料。在混合操作中，物料的混合作用和分离作用是同时进行的。 优点： 适合于流动性较好，物理性质相差不大的物料的混合。特别是V型混合机的混合均匀度较高，多用于品种多、批量小的生产。 缺点： A、加料和卸料时容器应停留在固定位置，需设置定位机构； B、加料和卸料时粉尘容易外扬，须采取防尘措施。 （一）、圆筒式混合机 1、水平轴圆筒混合机 装料量为容器的30%。 容器两端有混合死角，混合效果不理想，卸料不方便。

7、 2、倾斜轴圆筒混合机 装料量为容器的60%, 转速：40-100转/分。 混合能力增加。 图52 圆筒式混合机结构示意图和外形图（二）多面体混合机这种机器由多面体（正方形、矩形、双锥形和正八角形等）容器及其内壁上所装的导向板等组成 双锥型混合机 运转时，物料强烈翻滚，流动断面不断变化形成良好的横向流动效应。 对于流动性好的物料混合较快，能耗低，适合于粉体物料的混合 。正方型混合机 物料受到三维方向上的重叠混合作用，混合速度快、时间短、无混合死角，容易卸料。 （三）V型混合机 装料量为容器的1030%转速为625转/分。 运转时，物料在重力和离心力的作用下沿着交叉的两个圆筒移动，在尖端处重复冲

8、撞交流混合，加上容器的非对称性，使物料时紧时松，混合效果比双锥式混合机更好，混合时间短。 适合于干粉料的混合。 二 强制式混合机（容器固定）工作原理及特点 容器内的物料采用旋转的搅拌叶片进行强行混合，其混合强度较重力式大，极大地降低物料特性对混合的影响，可得到较满意的混合度。 优点： 1、混合均匀、混合速度较高。 2、混合时可以加适当的水，防止粉尘飞扬和分料。 缺点： 1、容器内部较难清理，搅拌部件容易磨损。这类混合机按轴的传动可分为：水平轴（桨叶式、带式）垂直轴（即盘式：定盘式和动盘式）斜轴（即螺旋叶片式） （一）螺旋带式混合机 1、组成： U型混合槽、轴上固定有螺旋方向相反的两条带状螺旋形

9、搅拌装置、传动机构、机架及电动机等。 混合机长径比为210，搅拌器转速2060r/min,装料量为混合槽德3040%，最大不超过60%。 2、工作原理： 搅拌装置运转时，物料上、下翻转混合；两螺带外缘回转半径不同，对物料搅拌的速度也不同，有利于径向分布的物料混合； 方向相反的两条螺旋带使物料在混合室中形成左、右往复运动，不断地重复分散和积聚，产生轴向混合。 图56 螺带式混合机的类型锥式螺带混合机 （a）连续式螺带 （b）打断式螺带 3、螺旋带式混合机的特点 优点： 1、混合作用柔和，产生摩擦热少，可不设冷却装置。但为满足冷却混合工艺需要，可设冷却夹套。 2、 结构简单、操作、维修方便，广泛用

10、于干粉或湿润粉体的混合。对香粉、爽身粉及以滑石粉为基质的粉类采用螺旋带式混合机，其效果较好。 缺点： 1、槽的两端有混合死角； 2、槽与搅拌器的间隙较小，粉体容易破碎。 二、螺杆混合机1、 中心螺杆混合机或垂直螺旋式混合机 组成：主要由混合室、螺杆、进料口、出料口、传动装置和电动机等组成。 工作原理：当螺杆旋转时，物料由锥筒底部经中心管输送到混合器上部，并向四周落下，底部粉料继续向上输送，在混合室形成循环混合。 优点： 1、传动机构简单、结构紧凑，占地面积小，投资费用低； 2、功率消耗少。 缺点： 1、混合时间长、效率低； 2、混合均匀度不高。 2、螺杆倾斜安装的混合机 组成：主要由混合室、螺

11、杆、传动机构、机架和电动机等组成。 在驱动装置的带动下，螺杆自转和公转，自转速度为6090r/min，公转速度为23r/min。 工作原理： 当螺杆自转时，螺杆周围的物料在螺杆细棱作用下由锥筒底部移向顶部，并在重力作用下落回底部，实现垂直方向的上下流动； 当螺杆公转时，螺杆使锥筒壁处的物料流向中心，这种上、下流动和流向中心的运动产生了复杂的旋涡运动，导致整个混合室内物料各组分间的分布混合。 优点： 1、 混合效率高、混合时间一般不超过5min；适合于干粉料或粒料的混合。 2、功率消耗较少。 缺点： 1、螺旋搅拌器与混合室的间隙小，容易破碎物料。 锥式双螺杆混合机 （三）浆叶式混合机桨叶的形式

12、（四）犁刀式混合机犁刀式混合机主要由传动部分、卧式筒体、犁刀组轴、飞刀组、出料阀、喷液装置等部件组成。 （五）螺杆混合挤出机 * (气力式混合机) 特点： 1、混合机工作时，每个颗粒能充分分散开，提高混合程度； 2、没有运动部件，混合装置的设备容量大，功率消耗较前 面两种混合设备低； 3、结构简单、维修方便、费用低。 1、重力式气力混合 在重力的作用下，物料在圆锥状料斗中的流动，于汇合口处具有混合作用。此混合作用纯粹是由重力流动所产生。 外管重力式气力混合 由料仓、集料斗、外管、风机等组成 内管重力式气力混合 由内管、反射罩和风机等组成。 设备结构简单、无运动部件，事故少，维修容易，一次投资和

13、常年维修费低。 旋管重力式气力混合 由料仓、进料管（物料切向进入）、风机等组成 2、流化式气力混合 组成 由料仓、多孔板、过滤器、风机等组成 工作原理 空气以不同的流速从不同的部位穿过多孔板进入料层，不仅使物料流态化，而且使物料作循环运动，从而达到物料的混合。 气流速度较高，动力消耗较大。 3、脉冲旋流式气力混合 组成： 混合机头、过滤器、进料口、出料口和空气压缩机等。 工作原理： 混合机头将压缩空气变为仓内脉冲（脉冲周期为1s）向上的空气旋流，带动所有物料一起运动，脉冲停止供气，物料颗粒下降；当下一次气旋时，物料在新的位置升起。在脉冲的空气旋流作用下，物料反复上、下移动，致使物料强烈混合。

14、它是气力混合中效率较高的一种混合方法，设备容积为145m3 ,混合时间60s，从装料、混合、卸料3.54.0min ，相对密度为61的物料可得到满意的均匀度，如微量添加剂质量分数仅0.001%时，也能混合均匀。 混合后的物料可以直接由气力输送设备卸料。 *(连续式混合机)1、连续混合的特点： 易得到较高的均匀度 大大减少混合物在输送中出现的分料现象 占地面积一般较间歇式小； 避免了物了在混合处暂时停顿的损失； 省去了间歇混合时装料 和卸料的繁重重复工作； 维修不便； 对工艺生产上的变化，适应性差； 微量加料 ，计量不易准确 参混物料的组成不宜过多2、立式连续带式混合机 3、连续V型混合机4、高

15、速回转圆盘式混合机三、混合机的选择（1）要根据产品的生产工艺过程的要求及操作目的来选择（2）根据固体粉料的物性分析对混合操作的影响（3）要考虑混合机的操作条件（4）要根据生产的产品的种类、规模，生产车间的大小、高度来选择（5）要考虑混合机所需的功率，操作的经济性，包括装料、混合、卸料等操作，此外还有考虑设备使用的经济性，包括设备费用、维持费用和操作费用等。第二节 流体混合设备 流体混合物：固体与液体，液体与液体、固体液体气体等混合形式中低粘度的流体混合物，如液体与液体混合、固体与液体悬浮液的混合、以及气体与液体的混合，这类混合物常采用的混合机械设备为搅拌机。高粘度的糊状物料混合物，如液体与液体

16、混合，固体与液体混合过程中伴随有充气、传热、改性等物理或化学变化，这类混合物常采用的混合机械设备为捏合机等。一、流体的类型图515 流体流动示意图图516 流体示意图1假塑性流体；2胀塑性流体；3牛顿流体；4宾汉塑性流体 二、搅拌机（低粘度流体混合设备）机械搅拌气流搅拌 （一）搅拌机的形式1立式容器中心搅拌图517 立式搅拌机结构图1电动机；2传动装置；3罐体；4料管；5挡板；6出料口；7搅拌器；8温度计插管2偏心式搅拌3倾斜式搅拌4底部式搅拌5卧式容器搅拌 1容器；2支座；3挡板；4搅拌装置 6旁入式搅拌7组合式搅拌锚齿片螺杆组合型搅拌设备1螺杆；2齿片；3锚框涡轮组合型搅拌设备1电机；2框

17、式搅拌器；3刮板；4双层涡轮（二）搅拌器类型两大类：（1）小面积叶片高转速运转的搅拌器，属于这种类型的搅拌器有桨式、涡轮式、推进式（旋桨式）、布鲁马金式、齿片式等，多用于粘度低的物料；（2）大面积叶片低转速运转的搅拌器，属于此类型的搅拌器有框式、锚式、垂直螺旋式、螺杆式等，多用于高粘度的物料。 桨式 弯叶开启涡轮式 折叶开启涡轮式 推进式（旋桨式） 布鲁马金式齿片式 直叶圆盘涡轮式 锚式 框式 螺带式 螺杆式（三）搅拌流型1平直桨叶与流型2螺旋面桨叶与流型3垂直螺杆式桨叶与流型（四）搅拌器的特点1齿片式叶轮 齿片式叶轮的应用领域有：液液分散体系，如树脂的混合；固液体系如使高岭土、粘土、氯化钙和

18、颜料等达到高度分散。 对于低粘度液体，齿片式叶轮的叶径与罐径之比为0. 250.35，随着粘度的增加，叶径增大，但叶径与罐径之比不会超过0.5，该叶轮的粘度适用范围为小于50Pas。2涡轮式叶轮 涡轮式叶轮的叶径与罐径之比通常为0.250.5，叶轮的转速一般为50300r/min，适应的最高粘度为30Pas左右。3桨式叶轮 在立式搅拌机中，使用桨式叶轮的占大约50左右。对于低粘度液体，桨式叶轮的叶径与罐径之比为0. 350.5，对于高粘度液体为0. 650.9；使用的转速为20100r/min；适应的最高粘度为50Pas4推进式叶轮 推进式叶轮所用的转速一般为200400r/min，在此转速范围内搅拌机易做得很小巧，故可制成便携式的。叶轮直径与罐径之比为0.10.3，是比较小的，因此推进式叶轮不能用于过高的粘度，最多到23Pa