混合及均质课件

混合和均质机械第一节概述一、混合与均质的概念混合指两种或两种以上不同组份的物料在外力作用下运动速度方向发生改变，使各组份的粒子均匀分布的过程。经过混合操作后得到的物料称为混合物。常见混合物的类型：固体与固体、固体与液体、液体与液体、液体与气体相混合构成的混合物。混合的目的在于获得均匀混合物，强化热交换过程，增强物理和化学反应。均质指对乳浊液、悬浮液进行边破碎边混合的过程。均质的目的在于既要获得均匀的混合物，又要使得产品的颗粒细微一致，不会产生离析。2025/1/51混合与均质机械混合和均质机械二、混合机械及其类型：混合机械主要有两类：混合机、搅拌机和捏合机。混合机、搅拌机主要是对粉粒状物料，低中粘度物料进行混合。其中混合机多用于固＋固混合，搅拌机多用于液＋液或液＋固混合。捏合机主要是对高粘稠浆料和塑性固体物料进行混合三

、均质机及其类型：均质机械主要有两类：均质机和胶体磨。均质机主要采用剪切力使低粘度料液中的微粒或液滴破碎和混合。胶体磨主要磨制胶体或近似胶体的高粘度物料的机械。它可以在极短的时间内对悬浮液中的固体进行超微粉碎，同时兼有混合、搅拌、分散和乳化作用，成品粒径可达1um以下。2025/1/52混合与均质机械混合和均质机械对混合和均质机械的一般要求是：①混合物的混合均匀度高；②物料在容器内的残留量少；③均质物的颗粒微小，质地细腻；④设备结构简单，坚固耐用，操作方便，便于检视、取样和清理；⑤机械设备要防锈，耐腐蚀，容器表面光滑，工作部件能拆卸清洗；⑥电机设备和电控装置应能防爆、防湿、防尘，符合环境保护和安全运行的要求。

2025/1/53混合与均质机械混合和均质机械四、混合机理

两种或两种以上不同组分构成的混合物在混合机或者料罐内，在外力作用下进行混合，从开始时的局部混合达到整体的均匀混合状态，在某个时刻达到动态平衡，之后，混合均匀度不会再提高，而分离和混合则反复交替他进行着。整个混合过程存在着三种混合方式：（一）对流混合（二）扩散混合（三）剪切混合

2025/1/54混合与均质机械混合和均质机械（一）对流混合：由于混合机工作部件表面对物料的相对运动，所有粒子在混合机内从一处向另一处作相对流动，位置发生转移，产生整体的流动称为对流混合。（二）扩散混合：对于互溶性组分如固体与液体，液体与气体，液体与液体组分等，在混合过程中，以分子扩散形式向四周作无规律运动，从而增加了两个组分间的接触面积和缩短了扩散平均自由程达到均匀分布状态。对于互不相溶性组分的粉粒子，在混合过程中以单个粒子为单元向四周移动，类似气体和液体分子的扩散，使各组分的粒子先在局部范围内扩散，然后达到均匀分布，称为扩散混合。（三）剪切混合：由于物料群体中的粒子相互间形成剪切面的滑移和冲撞作用，引起局部混合，称为剪切混合。对于高粘稠度流变物料如橡胶和弹性塑料等，主要是依靠剪切混合，一般称为捏和。

2025/1/55混合与均质机械混合和均质机械捏和机工作部件对物料产生的剪切力，使物料拉成愈来愈薄的料层，料层表面出现裂纹，产生层流流动，达到局部混合，谓之剪切混合。挤压膨化机和绞肉机中的物料在螺杆作用下也产生剪切混合。

事实上，物料在混合机里往往同时存在着上述三种混合方式，单一的混合方式是少见的，但是常以其中的一种混合方式为主。

2025/1/56混合与均质机械第二节粉料混合机

粉料混合机的作用对象是两种或两种以上具有一定流动性的粉料颗粒。粉料混合机按混合容器是否旋转分：固定容器式混合机和旋转容器式混合机。

2025/1/57混合与均质机械第二节粉料混合机

一、固定容器式混合机

固定容器式混合机特征：容器固定，内部有回转的搅拌浆叶或螺旋，强制性的分散、切割物料，物料在容器内有确定的流动方向，属于对流混合。适用：物料的性质差别较大及混合比较大，混合精度高的场合。2025/1/58混合与均质机械第二节粉料混合机

一、固定容器式混合机

（一）螺旋环带式混合机

2025/1/59混合与均质机械特点：（一）螺旋环带式混合机混合时间短，混合质量高，排料迅速，腔内物料残留量少，但配套动力和占地面积较大，大中型混合机多为此种机型。我公司采用该类型混合机对PVC粉料（含增塑剂等）与碳酸钙粉料进行混合。第二节粉料混合机（二）、立式高速混合机

搅拌器高速旋转，物料因离心力抛向锅壁下部，然后沿混合锅上升，至中心部位降落，然后再上升及降落，以达到均匀混合的目的。因内部摩擦热及外部加热套的热量而使物料温度升高。加强物理化学反应。我公司采用该类型混合机对PVC粉料与增塑剂等进行混合。2025/1/511混合与均质机械第二节粉料混合机（三）、行星式混合机(又名那塔式混合机

)‏摇臂带动混合螺旋以2～6r/min绕中心轴旋转，同时，螺旋又以60～100r/min的速度自转。

混合平缓，不会恶化敏感的原料混合物，底部无支撑，出料迅速，彻底无滞留。2025/1/512混合与均质机械第二节粉料混合机（三）、行星式混合机2025/1/513混合与均质机械第二节粉料混合机二、旋转容器式混合机旋转容器式混合机是间歇操作的混合机械，这种混合机用驱动轴水平地支撑着容器，容器内放入两种以上的物料，驱动轴带动容器自身回旋而完成物料的混合。特点：结构简单、混合效果好。工作时，容器内物料在容器的带动下向上运动，然后在自重下回落，造成上下翻动和侧向运动，从而不断进行扩散，达到混合的目的。2025/1/514混合与均质机械第二节粉料混合机（－）圆筒型混合机

一种是水平型混合机，其圆筒容器水平放置，驱动轴和圆筒中心线重合。该机械混合不彻底、效率低，一般不采用。另一种是倾斜型混合机，圆筒容器倾斜放置，驱动轴和圆筒中心线成一个小的夹角，混合效果好。2025/1/515混合与均质机械第二节粉料混合机

水平旋转筒式混合机斜置旋转筒式混合机2025/1/516混合与均质机械第二节粉料混合机（二）V型混合机

又称双圆交型混合机，图5-8。由两个倾斜的圆筒组成，两圆筒交角为60▫-90▫，与驱动轴非对称分布，操作时物料的混合效果要好。2025/1/517混合与均质机械第二节粉料混合机工作原理：容器围绕转轴旋转一周时，容器内的物料一合一分，容器不停转动时，物料经多次的分开，掺合达到均匀。缺点：安装不方便，由高度要求。2025/1/518混合与均质机械第二节粉料混合机（三）对锥型混合机

容器由两个锥底相连的圆锥体构成，驱动轴固定于锥底部分，一个锥顶为原料入口，另一个为混合物料的出口。优点：易流动、混合快、物料排出彻底。锥角有60°、90°两种。转速为5-20r/min.2025/1/519混合与均质机械第二节粉料混合机（三）对锥型混合机

2025/1/520混合与均质机械第二节粉料混合机（四）轮筒型混合机它是圆筒型混合机的一种变型，圆筒变为轮筒，消除了混合死角特点：容积较小、装料少。2025/1/521混合与均质机械第三节捏合机一、捏合定义及捏合机理工作部件对物料进行剪切、挤压使其先局部混合再达到整体混合的过程叫捏合。捏合机具有混合搅拌的功能，又具有对物料造成挤压力、剪切力、折叠力等综合作用，因此要求，捏合机的叶片格外坚固，能承受巨大的作用力，容器的壳体也要具有足够的强度和刚度。捏合机理，主要有对流混合、扩散混合和剪切混合，通常这三种混合过程同时并存，但以剪切混合为主。

2025/1/522混合与均质机械第三节捏合机二、常用捏合机类型常用的捏合机为“Z”型双桨搅拌捏合机特点：是由一对互相配合和旋转的叶片（通常呈Z形）所产生强烈剪切作用而使半干状态的或橡胶状粘稠塑料材料迅速反应从而获得均匀的混合搅拌。分以下三种：

（一）普通双臂式捏合机（二）液压式捏合机（三）真空式捏合机

2025/1/523混合与均质机械第三节捏合机（一）普通双臂式捏合机2025/1/524混合与均质机械第三节捏合机（二）液压式捏合机

2025/1/525混合与均质机械第三节捏合机（三）真空性捏合机

2025/1/526混合与均质机械第三节捏合机三、捏合机的使用1、用途：用于一般粉体混合机和液体搅拌机不能加工的高粘度浆体或塑性固体的混合，如橡胶和弹性塑料等。这些物料的粘度高达2000Pa.s以上。流动性极差。此外，通常将工作部件对物料先是局部混合，进而达到整体混合谓之捏合、揉合或调合。2、试车：启动电机，使机器运转，在未翻缸时，首先检查传动系统各齿轮、带轮的运转情况，是否有不正常声音。如一切正常，可将机器空负荷运转20－30分钟，才能正式投产。2025/1/527混合与均质机械第三节捏合机3、正常生产首先，开启拌缸上盖，检查并清除缸内残余杂物。对于蒸汽加热式捏合机，开启排汽阀门及蒸汽阀门，让夹层内的水、气排出，直至加热层充满蒸汽后，关闭排汽阀，同时开启并调节汽水分离器，以保持正常工作时的温度。对于电热管加热式捏合机，夹层内装有加热管，夹层内注入导热油，接通电热管电源，给拌缸进行加热，直到一定的工作温度。最后启动电机，并向拌缸内投料，投料时应均匀投入，切勿大快或突然加大投料数量，以免将拌浆卡死，损坏设备。投料结束后，合上上盖，旋上开锁手柄。2025/1/528混合与均质机械第四节

液体搅拌机

液体--液体与液体--固体组分间的混合，称为液体搅拌，采用的机械设备称为液体搅拌机。液体搅拌机，广泛应用于：①将不同颜色和比重差不多的液体构成均一的混合物；②使固体粒子在液体中呈悬浮或混浊状态；③从饱和溶液中析出结晶粒子；④使恒量组分在液体中均匀混合；⑤促进液体与储槽容器之间的热交换过程，并防止局部过热。

2025/1/529混合与均质机械第四节

液体搅拌机液体搅拌的基本原理和粉体混合基本相同，在搅拌过程中都通过对流、扩散和剪切作用达到均匀混合的。但由于液体和粉体两种物料在物理性质上的根本差异，因此，所采用的搅拌设备也完全不同。液体搅拌机的主要工作部件是搅拌叶片，包括桨叶、旋桨和涡轮叶片等型式。由液体-液体或液体-固体物料配制成的混浊液、乳浊液和悬浮液中，液体比例一般约占95％以上；高浓度的粘稠液中液体的比例要小一些。

一、液体搅拌的基本原理和液体流型2025/1/530混合与均质机械第四节

液体搅拌机液体具有流动性和不可压缩性。在叶轮（由叶片和回转轴等组成）的旋转作用下，把机械能传给液体，在叶轮附近区域的液流中造成涡动，同时产生一股高速射流推动液体沿着一定途径在容器内作循环流动。这种流动称为液体的“流型”。它可分为轴向流型、径向流型和混合流型。因此，液流的流型取决于叶片的几何形状和结构以及在容器内有无阻挡物等，而叶片的几何形状对流型的影响最大。

2025/1/531混合与均质机械第四节

液体搅拌机

1．轴向流型

液体从轴向进入叶片，从轴向流出，谓之轴向流型

.2．径向流型

流体从轴向进人叶轮，从径向流出，谓之径向流型.

2025/1/532混合与均质机械第四节

液体搅拌机3.混合流型

因在容器侧壁加设挡板等阻挡物引起液流方向变化而形成的各种流型。

2025/1/533混合与均质机械二、机械式液体搅拌机

其中适用于处理低粘度或中等粘度液体的机械式搅拌机，一般多按叶片型式和它在容器内的安装方式来分类：

（一）按搅拌叶片型式分类

1．桨叶式搅拌机

2．涡轮式搅拌机

3．旋桨式搅拌机

（二）按液体搅拌机的安装型式分类

1．可搬式搅拌机

2．立式搅拌机

3.喷流式搅拌机

4.喷气式搅拌机第四节

液体搅拌机2025/1/534混合与均质机械第四节

液体搅拌机1．桨叶式搅拌机桨叶式搅拌机的转速一般为20-150r/min，叶片的圆周速度约为3m／s。叶片直径为容器直径的1/2-3/4,宽度一般为其长度的l/l0-1/6。桨叶式搅拌机的转速较慢，液流的径向速度较大，轴向速度较低。2025/1/535混合与均质机械第四节

液体搅拌机桨叶式搅拌机特点：1、桨叶尺寸大，宽度大；2、转速低；3、流型：径向流、切向流

如桨叶倾斜，可产生小范围轴向流。4、适合低粘度物料；5、当容器内液位较高时，可在同一轴上安装几个桨叶。2025/1/536混合与均质机械第四节

液体搅拌机桨叶种类2025/1/537混合与均质机械第四节

液体搅拌机2．涡轮式搅拌机

涡轮式搅拌机类似桨叶式搅拌机，唯叶片多而短，属高速回转径向流动式搅拌机。液体经涡轮叶片沿驱动轴吸入，它主要产生径向液流，液体以高速向涡轮四周抛出，再沿槽壁上升流动。涡轮叶片为4～6枚，直径比桨叶小，为容器直径的0.3～0.5倍，转速为400～2000r/min，圆周速度在8m/s以内。

2025/1/538混合与均质机械第四节

液体搅拌机2025/1/539混合与均质机械第四节

液体搅拌机

涡轮式搅拌机的主要特点是：①适于搅拌多种物料，尤其对中等粘度液体特别有效；②混合生产能力较高，能量消耗少，搅拌效率较高；③有较高的局部剪切效应；④容易清洗和造价较高。涡轮式搅拌机常用于制备低粘度的乳浊液、悬浮液和固体溶液。

2025/1/540混合与均质机械第四节

液体搅拌机3．旋桨式搅拌机又叫螺旋式搅拌机，多用于混合两种不相溶的液体制备乳浊液，如油和水的混合物等低粘性物料。2025/1/541混合与均质机械第四节

液体搅拌机由于桨叶的高速转动造成了轴向和切向速度的液体流动，致使液体作螺旋形旋转运动，并使液体受到强烈的切割和剪切作用，同时，桨叶也使气泡卷人液体中，这是它的缺点。为此，轴多偏离中心线安置，或斜置成一定角度。由于液体流动非常激烈，故适用于大容器低粘度的液体搅拌。2025/1/542混合与均质机械第四节

液体搅拌机旋桨式搅拌机适用于低粘度液体的高速搅拌。旋桨叶片直径为容器直径的1/3～l/4。其转速小型为

1000r/min以上，大型为

400～800r/min。

2025/1/543混合与均质机械第四节

液体搅拌机旋桨式搅拌机的主要特点：①生产能力较高，但对互不溶液体，生产细液滴乳化液而液滴直径范围不大的情况下，生产能力受限制；②结构简单，维护方便；③常常会卷人空气形成气泡和离心涡旋；④适用于低粘度和中等粘度液体的搅拌，对制备悬浮液和乳浊液等较为理想。

2025/1/544混合与均质机械第四节

液体搅拌机1．可搬式搅拌机

可采用夹钳扳手将其安装在容器上方任何位置的边缘，安装和拆卸比较方便。可以由电动机直接驱动或由减速器减速传动。旋桨转速为300～1800r/min，配用动力通常为

2kw左右。叶片可以是旋桨式或涡轮式。为了防止气泡混人，多稍偏离中心安装。

(二）按液体搅拌机的安装型式分类

2025/1/545混合与均质机械第四节

液体搅拌机2．立式搅拌机

多用于开式容器中，呈垂直状安装在其下方，且倾斜50－100，

若用在密闭式容器上，可以固定不动。

2025/1/546混合与均质机械第四节

液体搅拌机

3、喷流式搅拌机

在储槽下部向内插进一根喷管，其形状呈直线或Y形，它向搅拌液中施加喷流，使液流在容器内循环而起到搅拌作用。2025/1/547混合与均质机械第四节

液体搅拌机4、喷气式搅拌机1．散布式喷气搅拌机

2．气力扬升式喷气搅拌机

2025/1/548混合与均质机械第四节

液体搅拌机（三）、其他类型的液体搅拌机

除上述外，尚有借助储槽容器本身振动及液体本身振动进行搅拌的设备；利用超声波发生器对液体进行超声波搅拌的设备；利用搅拌叶片的振动，即叶片本身既作上下振动，又作交互回转进行搅拌的设备等。2025/1/549混合与均质机械搅拌器的其他分类方式按流体流动形态轴流向搅拌器径流向搅拌器混合流搅拌器按搅拌用途低粘流体用搅拌器高粘流体用搅拌器按搅拌器叶片结构平叶折叶螺旋面叶第四节

液体搅拌机（四）液体打漩及其危害（1）打漩当被搅拌液体出现沿圆周做整体旋转运动时，这种流动状态叫打漩。（2）打漩的危害

1、几乎不存在轴向混合，会出现分离现象；

2、液面下凹，有效容积降低；

3、当漩涡较深时，会发生从液体表面吸气现象，引起液体密度变化或机械振动。2025/1/551混合与均质机械第四节

液体搅拌机常见消除打漩的方法1、偏心安装2、倾斜安装3、侧壁安装

消除打漩最简单常用的方法是在容器内加设挡板2025/1/552混合与均质机械第四节

液体搅拌机是否所有液体搅拌机无论混合物料粘度多大都应加设挡板？A、低粘度物料，转速较高，浆对中安装时，应加挡板，挡板紧贴内壁；B、中粘度物料，挡板离开壁面安装，防止死区；C、高粘度物料，流体粘度足以抑制打漩，可不加挡板。2025/1/553混合与均质机械第五节

均质机与胶体磨对乳浊液、悬浮液进行边破碎边混合的过程叫均质。均质的目的在于获取粒度很小且均匀一致的液相混合物。按工作原理和构造，均质机可分为机械式、喷射式、离心式和超声波式以及搅拌乳化机，其中以机械式均质机应用最多。机械式均质机主要采用剪切力使料液中的微粒或液滴破碎和混合，它又可分为胶体磨和均质机两种。

2025/1/554混合与均质机械第五节

均质机与胶体磨均质机的工作原理（1）剪切在液体物料高速流动时，若突然遇到狭窄的缝隙，就会造成极大的速度梯度，从而产生很大的剪切力，使物料粉碎。（2）冲击在均质机内，液体物料与均质阀产生高速撞击作用，从而将大颗粒物料等撞击成细小的微粒。（3）空穴液体在高速流经均质阀缝隙处时，产生巨大的压力降。当压力降低到液体的饱和蒸汽压时，液体开始沸腾并汽化，产生大量气泡。液体离开均质阀时，压力有会增加，使气泡突然破灭，瞬间产生大量空穴。孔穴会释放大量的能量，生产高频震动，使颗粒破碎。均质机在工作时，三种作用力协同达到均质目的。2025/1/555混合与均质机械第五节

均质机与胶体磨一、高压均质机（一）结构及工作过程

高压均质机主要由高压泵、均质阀、调节装置及传动系统组成。2025/1/556混合与均质机械第五节

均质机与胶体磨（二）、工作过程a、吸料过程：当柱塞向右运动时，泵腔体积增大，使泵腔内产生低压，物料由于外压的作用顶开吸入活门进入泵腔的过程。

b、排料过程：当柱塞向左运动时，泵腔体积减小，使泵腔内压力逐渐升高，关闭了吸入活门，