|
диффузионный характер (остальные подпроцессы смешивания играют незначительную роль). Изучение движения частиц в горизонтальном барабанном смесителе было начато еще в начале 60-х годов прошлого столетия [38]. В соответствии с результатами этих исследований, ((диффузия» частиц смеси в процессе смешивания происходит в циклическом смесителе в направлении радиуса смесителя (радиальное или поперечное смешивание). При описании радиального смешивания обычно рассматривают движение частиц в плоскости поперечного сечения смесителя. Во время вращения барабана частицы движутся с ним до достижения максимального угла откоса, после чего находящиеся поблизости от поверхности скатываются вниз по склону, образованному из остальных частиц. После достижения нижнего края этой наклонной плоскости частицы вновь уносятся вверх (неподвижно относительно стенки барабана), образуя замкнутый циркуляционный контур. Радиальное смешивание наступает в тот момент, когда частицы изменяют свою траекторию циркуляции в плоскости поперечного сечения, то есть когда между отдельными слоями частиц появляются градиенты скорости. При этом градиент скорости образуется только в слоях, близких к поверхности, то есть там, где частицы свободно скатываются под действием силы тяжести. Такая область их движения называется зоной смешивания. Остальные слои неподвижны как относительно друг друга, так и относительно стенки барабана. Частицы, находящиеся в этих слоях это статичная (неподвижная) масса. Изменение траектории циркуляции частиц основано на гравитационном оседании частиц в находящиеся па их пути свободные пространства между зернами непосредственно прилегающего снизу слоя. Это движение полностью случайно. Если компоненты системы отличаются только окраской, то ни одна движущаяся частица не имеет привилегий в отношении других таких же частиц и поэтому в результате образуется неупорядоченная смесь. 115 |
30 телями [33-35]. На наш взгляд, наиболее полно этот вопрос рассмотрен американскими учеными [36, 37], которые выделяют пять основных подпроцессов в процессе смешивания: • образование в массе слоя скользящих друг по другу плоскостей срезающее смешивание; • перемещение групп частиц из одного положения в другое конвективное смешивание; • изменение позиции единичными (отдельными) частицами слоя диффузионное смешивание; • рассеивание единичных частиц под влиянием их столкновений или ударов о стенки смесителя ударное смешивание; • деформация и растирание порции слоя измельчение. Авторы считают, что в зависимости от типа смешивания решающее значение имеют один или несколько из указанных выше процессов. Наиболее элементарным и чаще других используемым в прикладных исследованиях случаях является смешивание двух сыпучих компонентов смеси, отличающихся только цветом частиц, в барабанном вращающемся горизонтальном смесителе. Установлено, что в этом случае смешивание имеет диффузионный характер (остальные подпроцессы смешивания играют очень незначительную роль). Изучение движения частиц в горизонтальном барабанном смесителе было начато еще в начале 6 0 х годов прошлого столетия [38]. В соответствии с результатами этих исследований, «диффузия» частиц смеси в процессе смешивания происходит в основном в двух направлениях в направлении радиуса смесителя (радиальное или поперечное смешивание) и в направлении его оси (осевое или продольное смешивание). При описании радиального смешивания обычно рассматривают движение частиц в плоскости поперечного сечения смесителя. В о время вращения барабана частицы движутся с ним до достижения максимального угла отко 31 са, после чего находящиеся поблизости от поверхности скатываются вниз по склону, образованному из остальных частиц. После достижения нижнего края этой наклонной плоскости частицы вновь уносятся вверх (неподвижно относительно стенки барабана), образуя замкнутый циркуляционный контур (рис. 1.4). Радиальное смешивание наступает в тот момент, когда частицы изменяют свою траекторию циркуляции в плоскости поперечного сечения, то есть когда между отдельными слоями частиц появляются градиенты скорости. При этом градиент скорости образуется только в слоях, близких к поверхности, то есть там, где частицы свободно скатываются под действием силы тяжести. Такая область их движения называется зоной смешивания. Остальные слои неподвижны как относительно друг друга, так и относительно стенки барабана. Частицы, находящиеся в этих слоях это статичная (неподвижная) масса. Изменение траектории циркуляции частиц основано на гравитационном оседании частиц в находящиеся на их пути свободные пространства между зернами непосредственно прилегающего снизу слоя. Это движение полностью случайно. Если компоненты системы отличаются только окраской, то ни одна движущаяся частица не имеет привилегий в отношении других таких же частиц и поэтому в результате образуется неупорядоченная смесь. Продольное (осевое) смешивание основано на том, что частицы изменяют свои траектории циркуляции в одной плоскости, перпендикулярной радиусу смесителя, на соответствующие или траектории циркуляции в прилегающих плоскостях. Такое явление возникает вблизи боковых стен барабана, находящихся с ними в контакте, поскольку движение частиц задерживается трением о стенки, вследствие чего возникает тенденция к перемещению частиц в соседние слои. Таким образом, формируется характерный профиль продольной конфигурации сыпучего слоя в смесителе (рис. 1.5). |