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    混合制粒機(jī)的研究

    更新時(shí)間: 2024-03-08  點(diǎn)擊次數(shù): 4195次
        對固體顆粒在高速混合制粒機(jī)內(nèi)的攪拌混合進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)為固定一個(gè)物料體系,進(jìn)行三因素(主攪拌槳轉(zhuǎn)速、制粒槳轉(zhuǎn)速、混合時(shí)間)三水平的正交試驗(yàn)。研究了主、輔攪拌槳轉(zhuǎn)速及混合物料物性對混合效果的影響。從實(shí)踐上分析了混合效果與各結(jié)構(gòu)參數(shù)及操作參數(shù)的關(guān)系。通過找出*混合參數(shù)組合,管式離心機(jī)給出zui適混合轉(zhuǎn)速及zui適混合時(shí)間。

        關(guān)鍵詞:攪拌固一固顆粒混合混合度

        0前言

        粉體的混合是一個(gè)復(fù)雜的問題,影響因素很多。固液分離機(jī)通過對設(shè)定的混合機(jī)作混合物料組合和混合參數(shù)變化,由實(shí)驗(yàn)求得混合度,并進(jìn)一步對混合機(jī)理進(jìn)行研究,是一條行之有效的途徑。

        本粉體混合設(shè)備為立式雙攪拌結(jié)構(gòu)。主攪拌槳為三葉偏心斜錨式結(jié)構(gòu),其作用是可實(shí)現(xiàn)物料沿槳葉斜角作拋射式三維旋轉(zhuǎn)。高速旋轉(zhuǎn)的“人字形”制粒槳通過強(qiáng)力高速剪切作用,將被主槳回轉(zhuǎn)拋散的原料分散、制粒。該裝置示意圖見圖1。

        根據(jù)混合制粒機(jī)理的理論研究與實(shí)驗(yàn)分析.一般認(rèn)為影響混合效果的因素有下列幾項(xiàng):

        (1)攪拌葉片的形狀與裝配位置;

        (2)攪拌葉片的圓周速度(轉(zhuǎn)速、攪拌功率);

        (3)混合固體特性;

        (4)混合時(shí)間。

        為此本文設(shè)計(jì)了攪拌槳轉(zhuǎn)速、制粒槳轉(zhuǎn)速、混合時(shí)間等三參數(shù)三水平的正交混合試驗(yàn),碟式分離機(jī)通過不同物料體系的混合實(shí)驗(yàn)探求*工況一。

        1試驗(yàn)參數(shù)

        1.1物料體系的選擇

        M.Aloso,M.Satoh和K.Miyanami在《()ptimumcombinationofsizeratio,densityratioandconcentrationtominimizefreesurfacesegregation》中給出了離析度公式:

        以式(1)為計(jì)算依據(jù),確定出下述兩個(gè)物系:(1)兩種粒子密度差在一個(gè)數(shù)量級左右的面粉、鐵粉混合體系,(2)密度及粒度相近的鹽與碳化硅混合體系。上述兩個(gè)物系的混合質(zhì)量比均為9:1。

        1.2正交實(shí)驗(yàn)參數(shù)的選擇

        主、輔攪拌槳的形狀由設(shè)備定。將三葉偏心斜錨式主槳的槳葉斜角定為y=55。外形與筒體基本吻合,主、輔攪拌槳的裝配主要包括主、輔攪拌間距和制粒槳固液分離機(jī)高度,二者關(guān)系可由公式導(dǎo)出,也可由實(shí)驗(yàn)觀測獲得。制粒槳高度以物料被主槳拋射增高后的“混合制粒區(qū)”剛使其“淹沒”為宜。因此,沒有將這兩個(gè)參數(shù)作為正交實(shí)驗(yàn)參數(shù),而是選擇了主、輔攪拌槳的轉(zhuǎn)速及混合時(shí)間作為正交實(shí)驗(yàn)參數(shù)。

        2實(shí)驗(yàn)方法

        三參數(shù)三水平正交實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)如下:

        2.1三參數(shù)的選擇

        (1)三葉偏心斜錨式槳的轉(zhuǎn)速A(r/min)

        (2)制粒槳的轉(zhuǎn)速B(r/min)

        (3)混合時(shí)間C(min)

        2.2三水平的選擇

        根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀測給定三個(gè)水平:

        對于鹽一碳化硅體系

        根據(jù)各取樣點(diǎn)分析,分別得到混合后鐵粉及碳化硅的含量并計(jì)算出混合度。

        3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

        3.1食鹽一碳化硅混合體系的正交試驗(yàn)結(jié)果及分析

        表1為將衡量物料混合好壞的混合度作為目標(biāo)值的正交試驗(yàn)結(jié)果匯總。按照數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法,對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

        表1中,1、2、3分別為各因素的三個(gè)不同的水平,M1、M2、M3。為對應(yīng)因素中水平1、2、3的混合度M的和m1、m2、m3。分別等于M1/3、M2/3、M3/3,Rj為極差值,等于該列m值中的zui大值與zui小值的差,真空爐其實(shí)際意義為R1值越大,該因素的水平變化對指標(biāo)的影響就越重要。effect的值為對應(yīng)m值與9次試驗(yàn)混合度值平均值的差,亦即該因素水平對目標(biāo)值的貢獻(xiàn)大小。effect值中的zui小值即表示相應(yīng)水平對混合效果的影響zui大。由表1可看出,Rj(A)>Rj(B)>Rj(C),因此,影響混合度的因素其作用大小順序?yàn)锳>B>C,即主攪拌槳(三葉偏心斜錨式攪拌槳)的轉(zhuǎn)速的影響zui大,澄清分離機(jī)其次是輔攪拌槳(“人字形”制粒切刀)的轉(zhuǎn)速,混合時(shí)間的影響zui小。本試驗(yàn)的*工況為A2B1C1,即當(dāng)主攪拌槳轉(zhuǎn)速為400r/min、輔攪拌槳轉(zhuǎn)速為1000r/min、混合時(shí)間為5min時(shí),該攪拌混合機(jī)的混合效果較好。在*工況條件下,*工程平均達(dá)到的混合度的值為97.15%。

        3.2混合機(jī)實(shí)際混合度的回歸分析

        為了實(shí)現(xiàn)對混合機(jī)混合度的有效控制,必須建立混合度與影響混合度的因素(如主攪拌

        槳轉(zhuǎn)速n1、輔攪拌槳轉(zhuǎn)速n2、混合時(shí)間t)之間的函數(shù)關(guān)系式。由于該函箱式爐數(shù)關(guān)系是非線性的,因此假設(shè)這一關(guān)系式為:

        對式(2)兩邊取自然對數(shù),從而將多元非線性問題轉(zhuǎn)化為線性問題。將試驗(yàn)過程中混合機(jī)的實(shí)測混合度值代入式(2),用zui小二乘法進(jìn)行回歸計(jì)算,回歸分析的結(jié)果匯總見表2。

        經(jīng)驗(yàn)回歸公式為:

        式(3)的線性相關(guān)系數(shù)為0.802,置信度為95,這說明回歸的結(jié)果較好。由式(3)可見,

        實(shí)際混合度隨著主攪拌槳轉(zhuǎn)速的提高有所下降,隨著輔攪拌槳轉(zhuǎn)速及混合時(shí)間的增大而有

        所上升。

        同理,對面粉一鐵粉混合體系作正交試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果其*工況為A2B1C1,即當(dāng)主攪拌槳轉(zhuǎn)速為300r/min、輔攪拌槳轉(zhuǎn)速為1000r/min、混合時(shí)間為2min時(shí),氣氛爐高溫爐該攪拌混合機(jī)的混合效果較好。在*工況條件下,*工程平均達(dá)到的混合度的值為97.08%。

        由此得出經(jīng)驗(yàn)公式:

        式(4)的線性相關(guān)系數(shù)為0.808,置信度為95。

        3.3討論

        本文對自行搭建的混合制粒機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置的操作參數(shù)及結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了研究。將該型混合

        制粒機(jī)的主攪拌槳(三葉偏心斜錨式結(jié)構(gòu))的轉(zhuǎn)速、管式爐輔攪拌槳(“人字形”制粒切刀)的轉(zhuǎn)速及混合時(shí)間作為影響混合制粒機(jī)效果的主要因素,通過對兩組不同的固體物料體系進(jìn)行正交試驗(yàn),分別得出了在不同的物料體系下混合制粒機(jī)的*工況參數(shù)。同時(shí),對影響混合制粒機(jī)混合度的因素進(jìn)行了zui小二乘法回歸分析。從上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出,當(dāng)兩種粒子的密度差較大,即物料組合較為苛刻時(shí),得到的混合度相對較低。本文的實(shí)驗(yàn)為粉體混合設(shè)備有關(guān)操作參數(shù)的獲得,不僅提供了可行的實(shí)驗(yàn)方法,也提供了經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。今后,可以從改變攪拌槳裝配、攪拌槳葉片形式、混合物料體系等方面著手,進(jìn)行更深一步的實(shí)驗(yàn)研究。
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