Оценка равномерности перемешивания порошка
Оценка равномерности перемешивания порошка
Смешивание порошков - обычная операция в промышленном производстве, которая широко используется в химической промышленности, фармацевтике, пищевой промышленности и строительстве. Это одна из самых важных производственных процедур при производстве лекарств, кормов, цемента и других продуктов. Смешивание порошкового материала относится к рабочему процессу, в котором различные частицы порошка с различными компонентами изменяют свою скорость или направление движения в смесителе и, наконец, заставляют частицы с различными компонентами случайным образом и равномерно распределяться в смесителе.
Эффект смешивания напрямую определяет качество продуктов, поэтому очень важно эффективно смешивать порошковые материалы. Поскольку движение порошка в процессе смешивания очень сложное, то, как правильно оценить эффект смешивания материалов, всегда было предметом исследования и трудностью в отрасли.
В этой статье обобщены принцип смешивания порошковых материалов, методы оценки однородности смешивания, факторы, влияющие на оценку однородности смешивания, и основные характеристики различных методов оценки эффекта смешивания.
1. Принцип смешивания
В процессе смешивания материалов принцип смешивания можно разделить на конвекционное смешивание, смешивание со сдвигом и диффузионное смешивание в зависимости от состояния движения частиц порошка в смесителе. Конвекционное перемешивание означает, что под действием миксера твердые частицы различных компонентов сильно перемещаются и перемешиваются в процессе движения вперед и назад. Сдвиговое перемешивание означает, что из-за различных скоростей движения твердых частиц различных компонентов в порошке будет образовываться множество поверхностей скольжения, и между поверхностями скольжения будет происходить относительное скольжение, перемешиваясь подобно тонкослойной жидкости. Диффузионное перемешивание относится к локальному перемешиванию между двумя соседними частицами в микроскопическом состоянии. Из-за изменения взаимного положения между соседними частицами частицы порошка будут проникать и смешиваться друг с другом.
В реальном процессе смешивания одновременно действуют три принципа смешивания: конвекционное смешивание, диффузионное смешивание и смешивание со сдвигом. Однако в нем всегда преобладает один или несколько механизмов перемешивания, либо механизмы с разными стадиями и условиями перемешивания играют ведущую роль. Первой стадией перемешивания порошка обычно является стадия конвективного перемешивания, которая характеризуется высокой макроскопической скоростью перемешивания. Вторая стадия - это стадия комбинированного действия конвекционного перемешивания и перемешивания со сдвигом, на котором скорость перемешивания материалов замедляется. Третья стадия - стадия диффузионного смешивания, на которой однородность смешивания материалов колеблется вверх и вниз на фиксированном значении, что указывает на то, что частицы порошка находятся на стадии микромешалки, а фазы смешивания и разделения порошка сбалансированный.
Согласно анализу, на начальной стадии смешивания материала частицы порошка могут быть смешаны быстро, и скорость смешивания выше, но после достижения наилучшего состояния смешивания скорость смешивания замедлится, и эффект смешивания изменится в зависимости от противоположное направление. В это время состояние перемешивания порошка сильно неупорядочено, что называется сегрегацией. Можно видеть, что увеличение времени смешивания не обязательно улучшит однородность смешивания материалов, но может снизить эффект смешивания, поэтому правильная оценка эффекта смешивания и точное определение состояния смешивания очень важны для конечного эффекта смешивания.
2. Оценка эффекта перемешивания
Для оценки эффекта перемешивания порошковых материалов следует использовать научные методы для количественного анализа эффекта перемешивания и точной оценки однородности перемешивания. Однако из-за сложности процесса смешивания фактический закон движения частиц во время смешивания порошковых материалов в настоящее время не может быть полностью понят. Методы оценки смешанного воздействия в основном включают химический анализ, индикаторный метод и метод инструментального анализа. Среди этих методов оценки все больше используется метод инструментального анализа. Инструментальный анализ в основном включает анализ цифровых изображений, спектроскопию в ближнем инфракрасном диапазоне, рентгеновскую спектроскопию и так далее.
3. Факторы, влияющие на оценку однородности смеси.
В процессе анализа однородности смешивания порошковых материалов два фактора - количество и время отбора образцов - имеют наибольшее влияние на результаты определения.
Количество пробы - важный фактор, влияющий на определение однородности смешивания. Если количество пробы велико и все смешанные материалы отбираются и обнаруживаются, результат определения однородности смешивания очень точен. Если количество пробы очень мало, когда проба содержит только одну частицу, точность определения однородности смешивания будет очень низкой. Вообще говоря, точность определения однородности смеси увеличивается с увеличением количества пробы. В общем, есть два способа определить количество пробы: (1) оно определяется строгостью качества продукта. (2) В соответствии с целью исследования и ограничениями методов отбора проб. В реальном производстве количество выборки должно быть как можно ближе к количеству конечного продукта,
Время отбора проб также является важным фактором, влияющим на оценку однородности смешивания порошковых материалов. Чем больше время отбора проб, тем репрезентативнее результаты испытаний. Когда метод обработки изображения используется для изучения смешения, влияние различных количеств выборки и времени выборки на результаты обнаружения однородности смешивания показывает, что по сравнению с количествами выборки время выборки имеет большее влияние на точность однородности смешения. Однако в реальном производственном процессе из-за влияния многих ограничивающих факторов его значение не может быть очень большим.
