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        雙軸差速立式捏合機混合特性分析

        [ 發布日期:2020-11-06 點擊:895 來源:洛陽凱正環保工藝設備有限公司 【打印此文】 【關閉窗口】]

        雙軸差速立式捏合機混合特性分析

         

        混合物理模型

                                                 

                                     圖1  混合釜徑向集合結構                             圖2  混合釜內有效混合區

         

           VKM-5雙軸差速立式捏合機的攪拌系統由混合釜、實心槳與空心槳組成?;旌细趦炔繛橹锌盏谋貙?,內充由供水系統提供的30℃恒溫水,空心槳與實心槳豎直安裝,兩攪拌槳距混合釜中心偏心距分別為eke,而且 ek=2e??招臉赞D轉速為 ωk  ,實心槳自轉轉速為 ωs ,而且ωk=2ω。 兩槳公轉轉速為ω,自轉公轉轉速比ωk/ω=15。 混合釜直徑D=200mm,空心槳與實心槳之間的捏合間隙為c1=3mm,實心槳與混合釜釜壁之間的捏合間隙為c2=3mm,如圖1所示。在攪拌過程中,混合工作區由空心槳與實心槳形成捏合區(Ⅰ區)、空心槳與混合釜釜壁形成近壁區(Ⅱ區)、雙槳底面與混合釜底形成的釜底區(Ⅲ區)三個區域組成。如圖2所示,在這三個混合工作區內,空心槳、實心槳槳葉推動固體推進劑物料與混合釜釜壁與釜底相互作用,促使物料混合均勻。

         

        1. 流場特性

               圖3  Y向截面速度矢量場                       圖4  X向截面速度矢量場                     圖5  Z向截面速度矢量場

         

              宏觀流

              雙軸差速立式捏合機實際工作轉速為30-90r/min, 取中速60r/min的計算結果進行分析研究,攪拌槳非中心對稱,單一視圖難以顯示流暢全貌,圖3、圖4為混合釜Y向和X向軸向速度矢量場(vL為切向速度),圖5為混合釜Z向速度矢量場。由于攪拌槳曲面非常不規則,因此整個流場較為復雜,軸向流、切向流、徑向流并存,固體推進劑物料在混合釜內部形成軸向與徑向循環流并上下翻滾。在兩槳葉捏合區具有的軸向速度與較大的徑向速度,剪切作用強烈,是有效的混合區域即有效混合Ⅰ區,在空心槳與混合釜釜壁之間的刮壁區具有的切向速度與較大軸向速度,是有效混合Ⅱ區,在空心槳、實心槳底部與混合釜釜底形成的釜底區具有的徑向速度與較大的切向速度,是有效混合Ⅲ區,其他區域由于固體推進劑高粘度的特性,流動性及時變性較差,主要靠分子擴散進行混合,混合效率。


             2. 壓力場分析

              空心槳和實心槳的自轉和公轉是促進固體推進劑物料混合均勻的動力來源,兩槳運動所引發的剪切、拉伸作用使混合釜內形成一定的壓力差,壓力差是驅動物料運動的主要推動力,將直接影響到混合釜內流場的速度分布與功率消耗。

         

              在槳葉運動過程中,雙槳之間捏合區間隙小,對固體推進劑物料的剪切作用,捏合區的空心槳迎料面以及實心槳背料面所受壓力,這將有助于推動物料沿軸向與徑向運動,形成軸向與徑向循環流。因此,雙槳捏合區物料所受壓力也,可以達到1.46x105Pa,壓力場沿軸向正方向逐步減小,沿軸向負方向快速減至-2.3x104Pa,并形成軸向流,這將有利于拉伸物料更快地填充捏合區,加速整個混合釜物料快速混合均勻,在空心槳近壁區葉片具有的切向速度,對物料產生切向和軸向擠壓,壓力場沿軸向反方向為-1.08x104Pa,負壓區將不斷拉伸近壁區底部物料填充近壁區進行切向和軸向的剪切混合。

         

              釜底區所受壓力小于捏合區、近壁區壓力場,壓力主要集中在空心槳的兩個刀尖處??招臉拷诘挠厦孢\動所產生的壓強為2.6x104Pa,可與靜止的釜底產生一定的切向剪切作用,空心槳靠近釜壁的背料面與雙槳間隙均為-3.85x104Pa,可對物料進行拉伸并提供混合釜內循環流流動所需的空間和通道。

        tag標簽:混合機
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