Как рассредоточить две нерастворимые жидкости в смесителе? Принцип дробления, агрегации и контроля диаметра капли за раз

Две нерастворимые жидкости превращаются в стабильную систему тонкой дисперсии в одном и том же устройстве, опираясь на [смеситель] ( https://hyline.cn/zh/products/stainless-mixing-tank Дифференциация жидкости в фазе: разбивает одну фазу на большое количество микронных капель, суспензия в другой фазе. Лактеризация краски, экстракция, эмульсия косметики, предварительное смешивание пищевых соусов, все должны пройти этот шаг. Чтобы определить, хорошо ли дисперсия выполнена, посмотрите не на то, как долго она перемешивалась, а на распределение диаметра частиц капли - чем меньше средний диаметр частицы, тем более узкое распределение, тем стабильнее система. Hao Lin Shengda (hyline.cn) делает смеситель из нержавеющей стали, [эмульсионный резервуар] ( https://hyline.cn/zh/products/gjd-emulsifying-disperser Нестандартная настройка с дисперсионным оборудованием может быть настроена следующим образом: отношение объема резервуара к высокому диаметру, тип весла и диаметр весла, количество и ширина перегородки, скорость вращения и мощность двигателя, площадь теплообмена втулки, положение входного отверстия и отверстия для отбора проб. В этой статье рассказывается о том, как разбиваются капли, почему они снова объединяются и каким количеством определяется размер частиц.

Что именно рассеивается жидкостью?

В одном предложении делается вывод: рассеянный объект - это не сама жидкость, а интерфейс между двумя фазами - работа перемешивания входных данных, которая в основном используется для разрыва интерфейса и создания новой поверхности.

При статическом позиционировании две нерастворимые жидкости расслаиваются, корень в поверхностном натяжении: она всегда хочет свести площадь интерфейса к минимуму, поэтому небольшие капли спонтанно и в большие капли, и, наконец, выделяются верхние и нижние слои. Чтобы они оставались рассеянными, необходимо постоянно вводить энергию, чтобы противостоять этой тенденции спонтанного слияния. После полной дисперсии площадь интерфейса системы может быть в сотни - тысячи раз больше, чем статическое состояние, и эта площадь поддерживается непрерывной работой перемешивания. После остановки перемешивания она собирается и тянет систему обратно в стратифицированное состояние.

Это также объясняет, почему дисперсия жидкости потребляет больше энергии, чем суспензия твердой жидкости. Цистерны такого же объема, которые рассеивают масло до 50 микрон, на порядок превышают удельную объемную мощность, необходимую для суспензии твердых частиц. При выборе формы, если только по опыту « смешивания» оценить двигатель, почти неизбежно будет слишком мало, явление, которое показывает, что скорость может быть достигнута, диаметр зерна не может упасть.

Как разбиваются капли?

В одном предложении делается вывод, что дробление капель зависит от инерции турбулентного вихря - когда динамическое давление, оказываемое вихрем на каплю, превышает силу поверхностного натяжения для поддержания формы капли, капля разрывается на несколько меньших капель.

турбулентность, создаваемая перемешиванием, заполнена вихрями разного размера, из которых вихри, сопоставимые по размеру с каплями, наиболее эффективны: слишком большие вихри просто удаляют капли в целом, слишком маленькие вихри недостаточно энергичны, чтобы преодолеть натяжение интерфейса. Капли сначала растягиваются на тонкие полосы под действием вихря сдвига и растяжения, а отношение длины превышает пороговое значение, когда происходит разрыв, обычно разрывается на две - три небольшие капли за раз. Этот процесс повторяется в резервуаре, и капли становятся все меньше и меньше, пока поле течения больше не разрывает его.

Минимальный размер, который может быть разбит, имеет нижний предел, который технически называется максимальным стабильным диаметром частиц: более мелкие капли больше не разрушаются в поле течения того времени. Конечным результатом всего процесса дисперсии является распределение диаметра частиц, остающееся после дробления и агрегации и достижения динамического равновесия между этими двумя противоположными процессами. Важно понимать, что рассеивание - это не « чем дольше играет», а остановка, когда достигается равновесие, а продление просто напрасное потребление энергии.

Почему ты встал после того, как разбился?

В одном предложении делается вывод: капли постоянно сталкиваются друг с другом, после столкновения, если мембрана между двумя каплями высыхает и разрывается, две капли синтезируются в одну каплю, что является агрегацией, которая является основным механизмом толщины диаметра частицы.

Сосредоточение и одновременное выполнение двух условий: капля ударяется, а средняя мембрана после удара высыхает до разделения двух капель. Чем сильнее перемешивание, тем выше частота столкновений, но чем короче доступное время высыхания жидкой пленки, поэтому простое увеличение скорости вращения не всегда усиливает агрегацию. Что действительно ускоряет агрегацию, так это увеличение доли дисперсной фазы - количество капель больше, вероятность столкновения увеличивается примерно по квадрату концентрации, что составляет 30% от 10%, а скорость агрегации удваивается.

Наличие или отсутствие эмульгаторов в системе является ключом к объединению и подавлению. С системой эмульгатора молекулы эмульгатора адсорбируются на интерфейсе, с одной стороны, уменьшают натяжение интерфейса, так что капли легче разбить, с другой стороны, при высыхании жидкой пленки образуется пространство или электростатическое отталкивание, так что две капли нелегко объединить. При отсутствии эмульгатора, останавливаясь на несколько минут, можно увидеть явное расслоение; При наличии эмульгаторов та же система может быть стабильной в течение нескольких часов или даже месяцев. Вот почему рецепт и оборудование должны рассматриваться вместе - даже лучшее децентрализованное устройство не может спасти рецепт без эмульгатора.

От каких количеств зависит средний размер частиц?

Одно предложение заключает: средний диаметр зерна определяется комбинацией числа Вебера и диаметра весла, влияние скорости вращения больше, чем диаметр весла, влияние натяжения интерфейса больше, чем вязкость.

Число Вебера представляет собой отношение инерции к натяжению интерфейса, написанное как: число Вебера = непрерывная плотность фазы × скорость вращения ² × диаметр весла натяжение интерфейса. Обычно используемые в технике эмпирические отношения: средний диаметр винта Сотера = константа × число Вебера ^ - 0.6, где константа связана с типом весла и полем потока в резервуаре, величина составляет от 0,05 до 0,1, конкретное значение должно быть скорректировано в соответствии с измеренными значениями. Этот формат показывает, что диаметр частицы обратно пропорционален квадрату 1,2 степени скорости вращения и квадрату 0,4 степени диаметра весла (при равных условиях мощности).

Пример оценки: диаметр весла 0,5 м, скорость вращения 180 об / мин (3 об / с), плотность непрерывной фазы 1000 кг / м3, поверхностное натяжение 0,03 Нм / м, число Вебера около 37 500, средний диаметр зерна около 54 микрон при получении 0,06; Скорость вращения упоминается в 300 об / мин (5 об / с), число Вебера поднимается примерно до 104 000, а средний диаметр частиц падает примерно до 29 микрон. Увеличение скорости менее чем в два раза, уменьшение диаметра частиц почти вдвое за счет трехкратного увеличения мощности по скорости вращения - вот почему расход энергии в процессе дисперсии всегда самый высокий в цехе.

Влияние параметров на средний размер частиц- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -^ Скорость вращения ~ диаметр зерна ~ скорость ^ - 1.2 ~ Наибольшее влияние на количество, цена заключается в том, что мощность увеличивается по объему в кубических метрах.диаметр весла = диаметр зерна = диаметр весла ^ - 0.4 (при равной мощности)Интерфейсное натяжение \ диаметр зерна натяжение ^ 0.6Непрерывная фазовая вязкость, вязкость повышается, диаметр зерна сначала становится толще, а затем замедляется. Высокая вязкость при турбулентности ослаблена, эффективность дробления значительно снижается.* Доля дисперсной фазы * Доля более 20% после того, как диаметр зерна значительно толстеет

Как соотнести весло, перегородку и скорость вращения?

В одном предложении делается вывод: жидкостная дисперсия должна быть высокой при сдвиге и умеренном цикле, радиальные весла с перегородкой являются стандартной практикой, осевые весла используются только тогда, когда необходимо учитывать общий цикл.

Радиальные весла (например, шестилопастная турбина, шестилопастная турбина) выбрасывают жидкость по радиальному направлению, сила сдвига, концентрация энергии, самая высокая эффективность дробящих капель; Осевые весла (например, двигательные, четырехнаклонные листья) имеют большой цикл, но слабый сдвиг, а средний диаметр частиц при использовании в одиночку слишком толстый. Высокая вязкость обычно используется в якорной или спиральной ленте, опираясь на общий цикл, а не на местный сдвиг, ограниченная дисперсионная способность, как правило, требуется дополнительная эмульсионная головка высокого сдвига, чтобы сделать тонкие капли.

Распределение перегородки по жидкости является обязательным элементом: без перегородки, внутри резервуара образуется общее вращение, относительная скорость лопасти и жидкости мала, слабый сдвиг, мощность при той же скорости составляет лишь около одной трети от мощности при установке перегородки. Стандартная конфигурация состоит из четырех перегородок, ширина которых составляет одну десятую от диаметра резервуара, прикрепленная к стенке, оставляет зазор около одной пятидесятой диаметра резервуара, чтобы избежать образования мертвой зоны на обратной стороне перегородки.

Тип весла, применимая вязкость, прочность на сдвиг, дисперсия жидкости, примечание* - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -Турбина с шестью прямыми лопастями, низкая вязкость, около 1 Па · сек.Шестизгибная лопастная турбина, низкая вязкость, около 1 Па · сек.Четыре наклонных листа, средняя и низкая вязкость, около 5 Па · сек.Продвижение, низкая вязкость, около 0,5 Па · сек.якорь или спиральная лента

Как определить пропорцию дисперсии и порядок подачи?

В одном предложении делается вывод: дисперсионное соотношение фаз контролируется на уровне 10 - 30% наиболее экономично, и добавка должна медленно добавлять дисперсную фазу в непрерывную фазу, что, в свою очередь, дает грубое и широкое распределение диаметра частиц.

Добавление масла в воду и воды в масло часто приводит к совершенно разным результатам. Какая фаза становится непрерывной фазой, как правило, решается стороной с большим количеством, низкой вязкостью и хорошей растворимостью эмульгатора, и после того, как противоположность, делается совершенно другой продукт. При изготовлении масляной системы водяной оболочки масло медленно добавляется вдоль зоны высокого сдвига лопастей, так что каждая порция масла после того, как она была рассеяна, чтобы встретиться с последующим материалом; Одноразовое вливание может образовывать локально высокие концентрации в краткосрочной перспективе, концентрироваться и быстро усиливаться, диаметр зерна значительно толще, и эту грубую каплю трудно исправить за счет увеличения времени перемешивания.

Положение заправки также имеет значение: дисперсия, соответственно, добавляется к зоне высокого сдвига вблизи лопасти, как правило, над лопастью или около края диска, а не над стенкой резервуара или уровнем жидкости. Скорость заправки может быть освоена по опыту - время заправки не менее одной трети всего времени дисперсии, промышленно обычно от 10 до 30 минут, в зависимости от общего количества дисперсных фаз и объема резервуара.

От небольшого пробного увеличения до производства, почему диаметр зерна становится толстым?

В одном предложении делается вывод, что поле потока между малым испытательным резервуаром и производственным резервуаром различно, и только при сохранении геометрического сходства с удельной объемной мощностью размер частицы может быть близок; Увеличение только по скорости вращения или только по скорости на кончике лопасти будет слишком толстым.

Два критерия, обычно используемые для увеличения, - это равенство удельной объемной мощности (мощность не меняется по объему) и равная скорость на кончике лопасти (скорость вращения x диаметр винта не меняется). Первый поддерживает общую плотность энергии, а второй поддерживает максимальную прочность сдвига. Чем больше резервуар, тем больше разница в скорости рассеяния энергии по всему резервуару - область измельчения вблизи лопасти, область вдали от лопасти - область цикла, материал циркулирует между двумя областями, конечный диаметр зерна определяется обоими, в то время как область циркуляции большого резервуара составляет более высокую долю, средний диаметр зерна слишком толстый.

На практике более безопасным подходом является резерв модуляции скорости для усиления: оценка мощности двигателя в соответствии с равным удельным объемом мощности, а затем распределение частотной модуляции, скорость вращения в регулируемую, после ввода в эксплуатацию в соответствии с измеренным диаметром частиц. Мы делаем [диспетчер] https://hyline.cn/zh/products/fl-high-speed-disperser При комплектной конфигурации с смесителем рабочий интервал скорости обычно остается на 20% выше и ниже расчетного значения, что облегчает тонкую настройку диаметра частицы на месте, но также может учитывать переключение между различными формулами.

Как определить, есть ли децентрализация на месте?

В одном предложении был сделан вывод о том, что скорость стратификации при выборке статического слоя является наиболее быстрым критерием на месте и при определенных условиях пересматривается с помощью микроскопа или гранулометра.

Наиболее практичными на месте являются три критерия. Во - первых, взять статическое положение образца: взять 100 мл образца в измерительный цилиндр, через 30 минут после статического положения, чтобы увидеть, как слой выделяет объем, выделение более 5% указывает на толщину зерна или недостаток эмульгатора. Во - вторых, микроскопическое наблюдение: капля образца на несущем стекле, увеличенная в 100 - 400 раз, чтобы увидеть, является ли размер капли равномерным, большое количество капель более 50 микрон указывает на недостаточный сдвиг. В - третьих, гранулометр: распределение диаметра частиц измеряется лазерным гранулометром, чтобы увидеть отношение d90 к d10, соотношение менее 3 указывает на узкое распределение, стабильность системы.

При обнаружении слишком большого диаметра частицы порядок проверки: сначала посмотрите, заполнены ли щиты, изношены ли лопасти или установлены наоборот; Подтверждение доли дисперсии и скорости загрузки; В конце концов, отрегулируйте скорость и время работы. На практике подавляющее большинство дисперсии не на месте, проблема в том, что заправка слишком быстрая или отсутствие перегородки, а не недостаточная мощность двигателя. Определите причину в этом порядке, как правило, через полчаса.

Расширенное чтение:- [Как соединить перегородку смесителя? антифрикционные и смешанные точки усиления] ( https://hyline.cn/zh/technology/mixing-tank-baffle-configuration-guide )- [Как определить количество Рейнольдса и тип потока в смесительном баке? выбор типа весла при ламинарном, переходном и турбулентном потоках] https://hyline.cn/zh/technology/mixing-tank-reynolds-flow-regime-guide )

Эта статья организована Hao Lin Shengda Equipment Manufacturing Co., Ltd. (hyline.cn), право собственности на информацию принадлежит первоначальному автору. Основной реактор из нержавеющей стали, миксер, резервуар для хранения, дисперсор, концентратор и вся химическая линия поддерживаются, поддерживается нестандартная настройка.