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分散機(jī)、乳化機(jī)、均質(zhì)機(jī)線速度的選擇

太倉中新寶智能裝備有限公司

對(duì)于很多剛進(jìn)乳化、分散、均質(zhì)、研磨或者對(duì)研發(fā)的工作者，可能對(duì)設(shè)備不是特別的了解。此文章旨在幫助那些對(duì)設(shè)備不了解的同仁發(fā)表一下自己的拙見。

乳化機(jī)在工業(yè)設(shè)備攪拌體系中占有重要的作用，特別是在固液混合、液液混合、油水分散、分散均質(zhì)、剪切研磨方面有著極其重要的應(yīng)用。之所以稱其為分散機(jī)是應(yīng)為能夠?qū)崿F(xiàn)分散的作用。油水兩相介質(zhì)的徹底混合后形成乳液，分為油包水或水包油兩種體系，要實(shí)現(xiàn)分散，有兩方面的要求： 一是強(qiáng)烈的機(jī)械切割分散作用，將水相與油相的流體介質(zhì)同時(shí)切割打散為小顆粒，然后再匯攏合并時(shí)就有互相滲透摻混，形成乳液。二是合適的分散劑， 在油水分子間充當(dāng)媒介橋梁的作用，通過其電荷及分子間力的作用，使油水混合乳液能夠按照我們所需望的時(shí)間穩(wěn)定存放。 
 
現(xiàn)在分散機(jī)的應(yīng)用不單單局限于“分散”，由于其獨(dú)特的剪切作用，對(duì)粉粒體在液體中的粉碎撞擊*終細(xì)化到理想的粒徑，從而使固體質(zhì)充分摻混到液體中并形成相對(duì)穩(wěn)定的懸浮液，這種過程也就是“分散”。所以，我們也可以把分散設(shè)備稱為分散機(jī)，為便于區(qū)分普通的高速攪拌機(jī)，一般可冠于高速或者高剪切分散機(jī)，
當(dāng)然與分散劑一樣，添加了分散劑后，懸浮液的穩(wěn)定性就能得到增強(qiáng)。當(dāng)某種固體物質(zhì)通過一定時(shí)間與液體的接觸能夠被液體徹底溶解，那么，經(jīng)剪切撞擊而形成的小顆料將更快地被液體所溶解，因?yàn)槠浔缺砻娣e增大了好多倍了。 當(dāng)人們習(xí)慣了通過高壓均質(zhì)機(jī)（壓縮、高壓瞬間釋放、射流撞擊）來獲得微細(xì)顆粒后，“細(xì)化”就與“均質(zhì)”劃上了等號(hào)，因而分散機(jī)對(duì)物料的細(xì)化及充分摻混的作用也就是“均質(zhì)”的過程了。所以，我們也可以把分散機(jī)稱為均質(zhì)機(jī)，為便于區(qū)分，一般可冠于高速或者高剪切均質(zhì)機(jī)，
以對(duì)分散機(jī)有很多種叫法：高剪切分散機(jī)、高剪切均質(zhì)機(jī)、高剪分散機(jī)、高剪切均質(zhì)分散機(jī)、高剪切均質(zhì)分散晃，高剪切分散機(jī)，分散分散機(jī)，均質(zhì)分散機(jī)，管線式分散機(jī)，管線式高剪切分散機(jī)，管線式高剪切分散均質(zhì)機(jī)，管線式超高速分散機(jī)，管線式分散分散機(jī)，高剪切分散分散機(jī),高剪切均質(zhì)分散機(jī),高剪切混合分散機(jī),管線式均質(zhì)分散機(jī)，管線式高剪切分散混合機(jī)，單級(jí)管線式分散機(jī)，二級(jí)管線式分散機(jī)，三級(jí)管線式分散機(jī)，多級(jí)管線式分散機(jī)，

影響分散分散結(jié)果的因素有以下幾點(diǎn)
 
1 分散頭的形式（批次式和連續(xù)式）（連續(xù)式比批次好）
2 分散頭的剪切速率 （越大，效果越好）
3 分散頭的齒形結(jié)構(gòu)（分為初齒，中齒，細(xì)齒，超細(xì)齒，約細(xì)齒效果越好）
4 物料在分散墻體的停留時(shí)間，分散分散時(shí)間（可以看作同等的電機(jī)，流量越小，效果越好）
5 循環(huán)次數(shù)（越多，效果越好，到設(shè)備的期限，就不能再好）
 
線速度的計(jì)算
剪切速率的定義是兩表面之間液體層的相對(duì)速率。 
– 剪切速率 (s-1) =   v 速率 (m/s) 
 g 定-轉(zhuǎn)子 間距 (m)
由上可知，剪切速率取決于以下因素： 
– 轉(zhuǎn)子的線速率
– 在這種請(qǐng)況下兩表面間的距離為轉(zhuǎn)子-定子 間距。 
中新寶定-轉(zhuǎn)子的間距范圍為 0.2 ~ 0.4 mm 
 
速率V= 3.14 X D（轉(zhuǎn)子直徑）X 轉(zhuǎn)速 RPM / 60
 
 我們對(duì)批次式與連續(xù)式做個(gè)對(duì)比

批次式分散機(jī)、均質(zhì)機(jī)、乳化機(jī)

   批次式分散機(jī)、均質(zhì)機(jī)、乳化劑參數(shù)

批次式機(jī)器結(jié)構(gòu)簡單轉(zhuǎn)速高處理量大容易清洗，價(jià)格便宜

這種設(shè)備可以適用于幾乎所有產(chǎn)品的乳化，懸浮和溶解。不同的分散頭（定子+轉(zhuǎn)子）結(jié)構(gòu)可滿足不同的混合分散要求。而且，密封方式也有多種選擇，可適合容器上不同位置的安裝，并能承受16br壓力和160°C溫度條件下作業(yè)。

連續(xù)式分散機(jī)、乳化機(jī)、均質(zhì)機(jī)

連續(xù)式分散機(jī)、乳化機(jī)、均質(zhì)機(jī)技術(shù)參數(shù)

連續(xù)式可以根據(jù)不同的需求跟換分散盤，而且連續(xù)式的機(jī)器是模塊化的，這樣的化容易更換設(shè)備上的零件

材料采用金屬碳化物、陶瓷涂層的錐磨轉(zhuǎn)子，還有醫(yī)藥及食品級(jí)材質(zhì)

像這種機(jī)器在分散物料的時(shí)候采用的物物相撞和鋒利的反三盤對(duì)物料進(jìn)行剪切。這樣和話就避免的機(jī)器零件上面的材質(zhì)掉落到物料里面，污染物料。

而且錐體之間距離是可以調(diào)整的。國產(chǎn)的間距都在0.5mm之上，而進(jìn)口設(shè)備的間距在0.2-0.4mm之間，這樣可以更好的對(duì)物料進(jìn)行研磨。

分散機(jī)的剪切作用的強(qiáng)弱直接影響到細(xì)度，經(jīng)過分析，主要與刀刃鋒利程度，硬度，轉(zhuǎn)定子間隙，切割的兩刀口的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度及允許通過的粒徑等有關(guān)，通常情況下，刀刃鋒利程度、硬度、轉(zhuǎn)定子間隙及允許通過的粒徑基本已定型或不想改變了，那么，刀口的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度就是有影響的因素，表現(xiàn)為轉(zhuǎn)子的圓周線速度（因?yàn)槎ㄗ邮遣粍?dòng)的），該線速度高，則對(duì)徑向流動(dòng)的流體的切割或撞擊的密度就高，因而細(xì)化作用就強(qiáng)，反之亦然。但該線速度不是越大越好的，當(dāng)達(dá)到很高值時(shí)，有形成阻擋流動(dòng)的趨勢（就象本領(lǐng)高強(qiáng)的武士能夠轉(zhuǎn)動(dòng)刀劍來抵擋射來的箭一樣），因而流量變得很小， 而發(fā)熱很高，如果設(shè)備本身不帶有冷卻裝置,有些物料反過來又會(huì)聚集，使結(jié)果并不理想。 
    那么平時(shí)我們說的攪拌轉(zhuǎn)速是否就是剪切速度呢？學(xué)過高中物理的都知道，速度分為角速度和線速度，剪切速度當(dāng)然是指線速度，線速度=角速度×直徑×π，所以，為什么工業(yè)生產(chǎn)用的分散機(jī)的轉(zhuǎn)速（角速度）一般只有3000rpm 或者1500rpm，而實(shí)驗(yàn)室分散機(jī)轉(zhuǎn)速有10000rpm 或28000rpm 之高，就是考慮了直徑的因素，從而使兩者剪切線速度接近，*終的效果也就接近了。從另一個(gè)角度來看，實(shí)驗(yàn)室做試驗(yàn)的特點(diǎn)是量少，因而轉(zhuǎn)定子的物理尺寸要適應(yīng)對(duì)應(yīng)的少量的話，直徑必然就小，為了彌補(bǔ)因直徑小對(duì)線速度的負(fù)面影響，必然要提高轉(zhuǎn)子的角速度，由此就形成了實(shí)驗(yàn)儀器的“高轉(zhuǎn)速”了。 
 
    從以上可以看出，分散機(jī)的轉(zhuǎn)速（角速度）是要與實(shí)際處理量聯(lián)合考慮的，但是居于現(xiàn)有加工水平及生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性，一般的情況下18.5KW 以下的常采用2 極電機(jī)的3000rpm 轉(zhuǎn)速，而22KW 到55KW 通常為4 極電機(jī)的1500rpm，超過75KW 就可以考慮6 極電機(jī)的1000rpm 了。
 
  太倉中新寶智能裝備有限公司使我們分散機(jī)的轉(zhuǎn)速可以達(dá)到18000轉(zhuǎn),根據(jù)一些行業(yè)特殊要求，中新寶公司在KZS2000系列的基礎(chǔ)上又開發(fā)出KZSD2000超高速剪切分散機(jī)機(jī)。其剪切速率可以超過200.00 rpm，轉(zhuǎn)子的速度可以達(dá)到66m/s。在該速度范圍內(nèi)，由剪切力所造成的湍流結(jié)合專門研制的電機(jī)可以使。剪切力更強(qiáng)，乳液的粒經(jīng)分布更窄。由于能量密度極高,無需其他輔助分散設(shè)備,可以達(dá)到普通的高壓均質(zhì)機(jī)的400BAR壓力下的顆粒大小.
 
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分散機(jī)、乳化機(jī)、均質(zhì)機(jī)線速度的選擇