混合和搅拌及均质机械与设备.ppt
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1、混合和搅拌及均质机械与设备混合和搅拌及均质机械与设备于宙于宙合合 肥肥 学学 院院2021/9/231搅拌器搅拌器一搅拌的目的一搅拌的目的 强化传热、传质、强化化学反应,取得一种均匀混合强化传热、传质、强化化学反应,取得一种均匀混合物。物。二、搅拌方法二、搅拌方法 机械搅拌机械搅拌-利用搅拌器进行搅拌;利用搅拌器进行搅拌;气流搅拌气流搅拌-利用压缩空气进行搅拌;利用压缩空气进行搅拌;超声波搅拌超声波搅拌利用超声波的作用进行搅拌;利用超声波的作用进行搅拌;三搅拌器的类型与构造:三搅拌器的类型与构造:根据浆叶构造的特征,可分成四类:平浆式搅拌器、根据浆叶构造的特征,可分成四类:平浆式搅拌器、旋浆式
2、搅拌器、涡轮式搅拌器、特种搅拌器。旋浆式搅拌器、涡轮式搅拌器、特种搅拌器。2021/9/232平浆式搅拌器:平浆式搅拌器:是最常用的一种,用于粘稠性和是最常用的一种,用于粘稠性和一般液体物料搅拌。在结构上最简单,一般液体物料搅拌。在结构上最简单,浆叶装置成与旋转方向相垂直,或与浆叶装置成与旋转方向相垂直,或与旋转的方向成一倾斜角(旋转的方向成一倾斜角(45度以下)度以下)(当叶面与容器底面平行时,由于不(当叶面与容器底面平行时,由于不能使物形成涡流,搅拌效果差;当叶能使物形成涡流,搅拌效果差;当叶面与旋转方向垂直时,造成阻力又很面与旋转方向垂直时,造成阻力又很大。因此通常都使浆叶与旋转方向成大
3、。因此通常都使浆叶与旋转方向成一夹角,减小了阻力,提高了搅拌效一夹角,减小了阻力,提高了搅拌效果。)当轴沿浆叶倾角方向转动时,果。)当轴沿浆叶倾角方向转动时,可搅起沉渣,反之可使悬浮物搅拌至可搅起沉渣,反之可使悬浮物搅拌至底部。底部。2021/9/2332021/9/234浆叶固定在轴上的方法有四种:浆叶固定在轴上的方法有四种:(1)焊接法:)焊接法:制造方便,但强度不大,拆制造方便,但强度不大,拆 卸困难,常用于直径小的容器中。卸困难,常用于直径小的容器中。(2)螺钉连接法:)螺钉连接法:螺钉把浆叶固定在轴上,螺钉把浆叶固定在轴上,中间有垫片。当轴是圆形时,主要靠浆叶与中间有垫片。当轴是圆形
4、时,主要靠浆叶与轴的摩擦力而使浆叶旋转,拆卸方便,但功轴的摩擦力而使浆叶旋转,拆卸方便,但功率大时,容易产生滑动,故只适用于功率小率大时,容易产生滑动,故只适用于功率小的场合。的场合。(3)方轴、螺钉连接,)方轴、螺钉连接,目的是克服浆叶与目的是克服浆叶与 轴的滑动,但方轴加工不便,浆叶与轴的轴的滑动,但方轴加工不便,浆叶与轴的 连接也比较麻烦。连接也比较麻烦。2021/9/235(4)键固定法:)键固定法:浆叶焊在轴套上,轴套与浆叶焊在轴套上,轴套与轴之间销以键固定,能克服以上缺点,被广轴之间销以键固定,能克服以上缺点,被广泛采用,为了使搅拌更有效,可装置好几排泛采用,为了使搅拌更有效,可装
5、置好几排浆叶,每一排上浆叶为两个或四个,相邻两浆叶,每一排上浆叶为两个或四个,相邻两排浆叶应互相垂直,以增加搅拌效率,浆叶的大小约为容器排浆叶应互相垂直,以增加搅拌效率,浆叶的大小约为容器直径的直径的1/32/3,宽度为长度的,宽度为长度的1/101/6。转速一般为。转速一般为2080转转/分,低速搅拌。分,低速搅拌。特点:特点:构造简单,搅拌效果良好。构造简单,搅拌效果良好。注意:当叶面与容器底面平行时,由于不注意:当叶面与容器底面平行时,由于不能使物料形成涡流,能使物料形成涡流,搅拌效果差;当叶搅拌效果差;当叶面与旋转方向垂直时,造成阻力又很大。面与旋转方向垂直时,造成阻力又很大。因此通常
6、都使桨叶与旋转方向成一夹角,因此通常都使桨叶与旋转方向成一夹角,2021/9/236框式搅拌器:框式搅拌器:其与浆式的完全相似,其水平浆叶用垂直的浆叶把它们彼此其与浆式的完全相似,其水平浆叶用垂直的浆叶把它们彼此联成一起,成为钢性的框子。这样的结构比较坚固,适联成一起,成为钢性的框子。这样的结构比较坚固,适用于高浓度的物料,框的大小取容器直径的用于高浓度的物料,框的大小取容器直径的2/39/10倍。倍。浆叶式搅拌器的转速较慢,所产生的液流除斜浆外主要浆叶式搅拌器的转速较慢,所产生的液流除斜浆外主要为径向户切线速度。液体流离浆叶之后,外趋近器壁,为径向户切线速度。液体流离浆叶之后,外趋近器壁,然
7、后向上或向下折流。可以从容器壁上除去结晶或沉淀然后向上或向下折流。可以从容器壁上除去结晶或沉淀物时,或利用搅拌作用,把已受热的容器附近的物料搅物时,或利用搅拌作用,把已受热的容器附近的物料搅拌至其它地方,可将浆叶外缘作成与容器内壁形状相一拌至其它地方,可将浆叶外缘作成与容器内壁形状相一致。其间间隙甚小,就成为锚式搅拌器,在夹套加热器致。其间间隙甚小,就成为锚式搅拌器,在夹套加热器用的较多。用的较多。2021/9/2372021/9/238 浆叶的外形与容器底的轮廓相似,浆叶外缘至容器底部浆叶的外形与容器底的轮廓相似,浆叶外缘至容器底部的距离要适当,以的距离要适当,以3050mm为宜,但由于高浓
8、度物料搅拌为宜,但由于高浓度物料搅拌时只能取时只能取5mm,这时要求加工及安装的精度却高,不然外片,这时要求加工及安装的精度却高,不然外片可能碰上器壁而损坏设备。可能碰上器壁而损坏设备。液流的径向速度较大,而轴向速度甚低,为了加强轴向液流的径向速度较大,而轴向速度甚低,为了加强轴向混合,并减小因切线速度所产生的表面旋涡,通常加装挡板。混合,并减小因切线速度所产生的表面旋涡,通常加装挡板。浆式搅拌器的主要特征是:浆式搅拌器的主要特征是:1、混合效率较差;、混合效率较差;2、局部剪器效应有限,不易产生乳化作用。、局部剪器效应有限,不易产生乳化作用。3、因为浆叶易于制造和更换,适宜于有特殊触液材料、
9、因为浆叶易于制造和更换,适宜于有特殊触液材料要求的料液(主要是金属污染和腐蚀问题)。要求的料液(主要是金属污染和腐蚀问题)。2021/9/2392021/9/2310涡轮式搅拌器:涡轮式搅拌器:其结构与离心泵的叶轮相似(叶片多而短),安装在中央的其结构与离心泵的叶轮相似(叶片多而短),安装在中央的旋转轴上,以较高的速度旋转,一般转速为旋转轴上,以较高的速度旋转,一般转速为1002000rpm。平直叶片产生强烈的径向和切线流动,通常加挡板以减小中平直叶片产生强烈的径向和切线流动,通常加挡板以减小中央旋涡,同时增强因折流而起的轴向流,工作时,搅拌液沿央旋涡,同时增强因折流而起的轴向流,工作时,搅拌
10、液沿轴线由中心孔而进入轮内,有各小叶片工作因而加热,然后轴线由中心孔而进入轮内,有各小叶片工作因而加热,然后再以高速度抛出。再以高速度抛出。涡轮式搅拌器适宜处理多种物料,对中等粘度的物料特别有涡轮式搅拌器适宜处理多种物料,对中等粘度的物料特别有效。效。2021/9/2311旋浆式搅拌器:旋浆式搅拌器:由由23片旋转浆所组成,浆叶是用螺母固定在轴上,螺母片旋转浆所组成,浆叶是用螺母固定在轴上,螺母的拧紧方向与浆叶旋转方向相反,旋浆的直径为容器直径的拧紧方向与浆叶旋转方向相反,旋浆的直径为容器直径的的0.20.3倍,搅拌浆的转速一般为倍,搅拌浆的转速一般为3001000rpm。液体作。液体作螺旋状
11、运动,旋桨使液体受到强烈的切割或剪切,由于流螺旋状运动,旋桨使液体受到强烈的切割或剪切,由于流动非常强烈,这种搅拌器适合用大容器低粘度的液体的搅动非常强烈,这种搅拌器适合用大容器低粘度的液体的搅拌。拌。2021/9/2312特殊形式特殊形式-行星搅拌器行星搅拌器 行星传动搅拌器旋转浆的轴,不仅自转,而且还绕容器行星传动搅拌器旋转浆的轴,不仅自转,而且还绕容器旋转。旋转。其优点是搅拌速度很高,传热导数高,缺点是结构复杂。其优点是搅拌速度很高,传热导数高,缺点是结构复杂。适用于搅拌粘稠性的液体。适用于搅拌粘稠性的液体。2021/9/23132021/9/2314二二 搅拌器的功率计算:搅拌器的功率
12、计算:搅拌器所消耗的功率分为启动功搅拌器所消耗的功率分为启动功率率和运和运转时克服摩擦阻力消耗功率。转时克服摩擦阻力消耗功率。启动功率一般近似取其等于运转功率的启动功率一般近似取其等于运转功率的23倍。倍。2021/9/23152021/9/2316食品粉碎食品粉碎粉碎、微粉碎与超微粉碎粉碎、微粉碎与超微粉碎冷冻粉碎冷冻粉碎切割是利用切割器具(如切刀等)与物料的相对运动时产生的剪切力达到切断、切碎效果的单元操作。2021/9/2317粉碎:利用机械或流体动力的方法克服固粉碎:利用机械或流体动力的方法克服固体内部凝聚力使之破碎的单元操作。体内部凝聚力使之破碎的单元操作。微粉碎:原料粒度微粉碎:原
13、料粒度510mm,成品粒度,成品粒度100m以下。以下。超微粉碎:原料粒度超微粉碎:原料粒度0.55mm,成品粒度,成品粒度1025m以下。以下。2021/9/23182021/9/2319锤式粉碎机械分类:按粉碎机的进料方向,可分为切向喂料式、轴向喂料式和径向喂料式3种2021/9/23202021/9/2321这种粉碎机利用高速旋转的锤头或锤片产生的作用力使物料粉碎,既适用于脆性物料,也可用于部分韧性物料甚至纤维性物料的粉碎,所以常被称为万能粉碎机。2021/9/2322超微粉碎的特点超微粉碎的特点速度快可低温粉碎速度快可低温粉碎粒径细且分布均匀粒径细且分布均匀节省原料,提高利用率节省原料
14、,提高利用率减少污染减少污染2021/9/2323超微粉碎的原理超微粉碎的原理通过对物料的冲击、碰撞、剪切、研磨通过对物料的冲击、碰撞、剪切、研磨等手段,施于冲击力、剪切力或几种的等手段,施于冲击力、剪切力或几种的复合作用,达到超细粉碎的目的。其工复合作用,达到超细粉碎的目的。其工艺过程有一次粉碎和二次粉碎。艺过程有一次粉碎和二次粉碎。2021/9/2324超微粉碎的应用超微粉碎的应用通过对纤维的微粒化,能明显改善纤维食品通过对纤维的微粒化,能明显改善纤维食品的口感和吸收性,从而使食物资源得到了充的口感和吸收性,从而使食物资源得到了充分的利用,而且丰富了食品的营养。分的利用,而且丰富了食品的营
15、养。动物骨、壳、皮等通过超微粉碎后得到的微动物骨、壳、皮等通过超微粉碎后得到的微粉属有机钙,比无机钙容易被人体吸收、利粉属有机钙,比无机钙容易被人体吸收、利用。用。蟹壳、虾壳、蛆、蛹等的超微粉末可用作保蟹壳、虾壳、蛆、蛹等的超微粉末可用作保鲜剂、持水剂、抗氧化剂等,改性后还有许鲜剂、持水剂、抗氧化剂等,改性后还有许多其他功能特性。多其他功能特性。2021/9/2325改善食品品质,改变传统工艺,降低生改善食品品质,改变传统工艺,降低生产成本产成本 软饮料加工:茶粉、植物蛋白饮料等软饮料加工:茶粉、植物蛋白饮料等 巧克力生产:巧克力配料的精磨巧克力生产:巧克力配料的精磨 中药生产:促进药材成分的
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