دانلود مقاله ترکیب جامدات در وسایل مخلوط کن مختلف

ترکیب پودرها عملکردی شایع در تمامی صنایع است .

بیشتر پودرها به چسبندگی معروفند و بسیاری از آنها وقتی در معرض هوای مرطوب یا در دمای بالا قرار می گیرند ، انباشته می شوند .

مخلوط کردن پودر ممکن است منجر به انتقال ذرات کوچکتر به سمت پائین و ذرات بزرگتر به سمت بالا شود .

مشکل دیگر تفکیک است که علت اصلی آن تفاوت در اندازۀ ذرات شکل تراکم و جهندگی است .

دستگاه های مخلوط کن استانداردی مانند لیوان های استوانه ای شکل یا مخلوط کن های توربولا وجود دارد .

دستگاه جایگزین استفاده شده مخلوط کن ثابت نوع کنسیس است .

مخلوط کن های ثابت انرژی را ذخیره می کنند ، مانع تفکیک و انتقال ذرات می شوند.

در این نوشته ، مخلوط کن های ثابت به عنوان وسایلی برای ترکیب پودرها مانند مخلوط کن های v شکل و توربولا امتحان می شوند و معمولاً برای ترکیب پودرها در صنعت بکار می روند .

مخلوط هایی که با این سه وسیله مخلوط می شوند خارج از مواد نمونه ، شن کوارتز در نسبت های متفاوت بکار می روند .

(30:70 و 2:80) نتایج را رضایتمندانه محاسبه کردیم آن را نوشتیم و ارائه کردیم .

شاخص های پیوند را با استفاده از آنالیزور گردش ذرات به منظور مشاهدۀ تاثیر گردش مواد ددر کیفیت ترکیب اندازه گرفتیم .

نتایج بدست آمده ازا ین سه وسیله ، تاثیر اندازه ی ذرات و شاخص های پیوند ما را به این نتیجه می رساند که مخلوط کن های ثابت می توانند برای ترکیب پودرها استفاده شوند اما شکل آنها ، تعداد عناصر ترکیبی و طول مخلوط کن برای هر ترکیب باید جداگانه آزمایش و از لحاظ ریاضی در طول نمونه یابی سیستم انحاذ شود.

کلمات کلیدی : ترکیب – گردش پذیری – مخلوط کن – رقم پارامتری

1- مقدمه
اختلاط ترکیبات را پخش یک فاز در فازی دیگر عملی است که در صنعت فراوان صورت می گیرد .

هدف این عملکرد ساخت محصولی همگون با استفاده از حداقل انرژی و زمان است .

سختی ها بواسطه ی گوناگونی محصولات برحسب اندازه – ذرات یا دانه های ریز ، شکل – ذرات بی شکل ، رطوبت و ماهیت سطح – چسبندگی و غیر چسبندگی پودرها ، آشکار می شوند .

در ترکیب انواع مختلف مواد سه جنبه ی وسیع وجود دارد .

نوع مخلوط کن انتخاب یا طرح شده و سبک عملکرد آن ، مشخصه بندی حالت نهایی مخلوط کن و میزان مکانیزم فرآیند ترکیب در این حالت مطرح می شود .

فرآیند ترکیب به شدت تاثیر ویژگی جریان مواد مخصوص ترکیبی است .

شناخت موجود دو نوع مادۀ خاص ، جریان پذیری و چسبندگی آزاد ، به منظور طبقه بندی و مشخصه بندی ترکیبات و فرآیندهای اختلاط شکل می گیرد .

تفاوت در مشخصه های فیزیکی به ترکیب و عدم ترکیب کمک می کند و پیش بینی نقطه همگونی عملاً غیر ممکن می شود.

مکانیزم ترکیب نتیجه ی مشخصه هایی هیدرو دینامیک و جریان شناسی همانند تقابلات فیزیکی و شیمیایی بین ترکیب کننده هاست .

تفاوت شکل در پودرها سیارست و محدوده نر آنها از اشکال بلوری خوش ترکیب و بی شکل می باشد .

مشخصه های فیزیکی و شیمیایی مواد ، هندسه ، ویژگی های سطح و اندازه و ذرات و تاریخچه ی کلی سیستم ، مشخصات عمدۀ پودرهای خوب را مشخص می ند .

بیشتر پودرها به چسبنده بودن معروفند .

بسیاری پودرها و قتی در معرض هوا یا دمای بالای انبار قرار می گیرند انباشته می شوند .

این پدیده می تواند منجر به وجود توده های نرم کوچک که به راحتی می شکنند ، گلوله های سفت در اندازه های متفاوت یا استحکام توده ی پودری می شود .

مشکل بزرگ دیگر در مورد پودرها تفکیک است که هنگامی که ذرات با ویژگی های متفاوت در بخش های متفاوت بستر پخش می شوند ، اتفاق می افتد .

تفاوت اصلی مسئول تفکیک از لحاظ اندازۀ ذرات ، تراکم ، شکل و مقاومت متفاوت هستند که در سیستم های واقعی اجتناب ناپذیر است .

کلاً فرآیند تفکیک وقتی اتفاق می افتد که پودرهای آزاد محدودۀ چشمگیری از اندازۀ ذرات دارند که در معرض برخی حرکات مکانیکی است ؛ ذرات به قعر بستر حرکت می کنند بنابراین تجمع آنها همزمان با ارتفاع بستر ، کاهش می یابد .

تفاوت در این ویژگی ها می تواند باعث عدم ترکیب یاتفکیک در طی ترکیب یا جنبش مکانیکی ترکیب شود .

در کل ، موادی که از لحاظ اندازه ، شکل و تراکم مشابه هستند ، قادرند که اکثر ترکیبات نافرم را شکل دهند .

ما وسایل مخلوط کن را با توجه به تفکیک به دو گروه دسته بندی کرده ایم : مخلوط کن های تفکیک – که مکانیزم های انتشاری اساسی دارند ، تشویق حرکت ذرات منحصر به فرد ، تفکیک کردن با اهمیت بیشتر ، مخلوط کن های نوع غیر پروانه مکنده تمایل دارند از این نوع باشند .

مخلوط کن های کم تفکیکی تر ، اساساً مکانیزم های اختلاط همرفتی دارند .

اینها معمولاً نوع پروانه مکنده هستند که در آنها تیغه ها ، پیچ ها ، دو شاخه ها و غیره که ذرات را در منطقه ترکیب از سمتی به سمت دیگر حرکت می دهد .

وسایل مخلوط کن بر طبق مواد مخلوط شده انتخاب می شوند ؛ بنابراین دانستن اندازۀ ذرات همانند مشخصه های گردش آنها مهم است .

تنوع پودرها از روش های بسیاری نشأت می گیرد که در آن ویژگی های گردش مثل ویژگی های فیزیکی اجزای پودر مانند اندازۀ آنها ، محدودۀ اندازه ، شکل ، سفتی ، قابلیت ارتجاعی ، نفوذ پذیری ، توده ، تقابل بین اجزاء ، بافت ، زاویه داری و غیره ، ممکن است تغییر کنند .

عوامل محیطی روی مشخصات عمده ی پودر مثل محتوای نم یا هوا ، فشار خارجی ، لرزش و غیره تاثیر می گذارند .

این عوامل توزیع فیزیکی و تنظیم اجزا در تودۀ پودری را تغییر می دهد .

تغییرات اجزای منحصر به فرد به وسیله ی عواملی مثل فرسایش ، انباشتگی ، تغییرات شیمیایی صورت می گیرد .

با به حساب آوردن عوامل ذکر شدۀ بالا ، آزمایشات با سه دستگاه مخلوط کن مختلف انجام شد .

اولین دستگاه مخلوط کنی v شکل کلاً سبک بود که در صنعت به منظور ترکیب پودرها ، بسیار استفاده می شود .

دومین آن ، مخلوط کن توربولا بود که به خوب ترکیب کردن پودرها معروف است .

سومین دستگاه مخلوط کن مورد استفاده ، مخلوط کنی ثابت بود نه یک میکسر معمولی برای پودرها اما بیشتر برای ترکیب مایعات و غیر سیال نیوتونی استفاده می شود .

یکی از علایق ، کشف چگونگی واکنش مخلوط کن ثابت هنگام ترکیب پودرها بود و اینکه آیا آن می توانست با در نظر گرفتن ویژگی های مواد ( اندازۀ اجزا ، ویژگی های گردش ) مخصوصاً به عنوان یک وسیله ی اضافی برای تکمیل ماشین ها به منظور جلوگیری از تفکیک ، جایگزین برخی مخلوط کن های ثابت شود .

ترکیب جامدات در وسایل مخلوط کن مختلف ظرف مخلوط کن های v شکل : نمودار 1 2- مواد و روش ها سه وسیله ی مورد استفاده و مختلف ترکیب کردن عبارت بود از : مخلوط کن چرخندۀ وی (v) شکل ، مخلوط کن لرزاننده ی توربولا و مخلوط کن ثابت .

هدف این عمل قیاسی ، ارزیابی اثر پارامترهای فرآیند متنوع مثل اندازه ی ذرات ، سطح تکامل و سرعت چرخش در ترکیب بود .

مخلوط کن v (نمودار 1 ) شامل دو بخش استوانه ای است که در زاویه ی حدود 90 درجه بهم متصل شده اند که برای عملکرد دسته ای طراحی شده است .

زاویه بین استوانه و خط مرکزی در خارج از محور ظرف چرخنده 40 درجه است .

مخلوط کن های حول محور افقی می چرخد که منجر به ترکیب ذرات معلق می شود .

میزان شکست نهایی پودرها در مخلوط کن بین 50 و 60% است .

مواد موجود در مخلوط کن نهایتاً به سوی رأس و سپس پایه های v حرکت می کنند .

اجزای مواد در دو سمت عمودی و افقی حرکت می کنند بطوریکه ترکیب به شکل کامل روی می دهد .

ظرفیت ظرف 2 لیتر بود و پوششی داشت برای پر و خالی کردن محصولات .

مخلوط کن لرزاننده توربولا ( نمودار 2 ) برای ترکیب همگون مواد پودری با اوزان خاص و اندازه های ذرات مختلف استفاده می شود .

محصول در ظرف دربسته ی خودش ترکیب می شود .

کارائی استثنائی مخلوط کن لرزاننده ی توربولا از استفاده از چرخش ، تبدیل و واژگونی طبق نظریه ی هندسی شانز نشأت می گیرد .

ظف مخلوط کن در حرکتی سه بعدی قرار داده می شود که محصول را مداوماًٌ تحت تغییر و حرکت ریتمیک کوبنده ای قرار می دهد .

آن بوسیله ی چرخش جامدات درون یک ظرف چرخنده با سرعت حدود rpm 40 عمل می کند ( حدود نصف سرعت انتقادی که در آن نیروی گریز از مرکز به کشش گرانشی پیش می گیرد ) ظرفیت کار آن حدود 50 تا 60 درصد است .

ویژگی های ابعاد فیزیکی نمونه مخلوط کن توربولای 2TF همانند دیگر مخلوط کن ها در جدول 1 آمده است .

مخلوط کن توربولا : نمودار 2 مشخصات فیزیکی شن کوارتز : جدول 1 در مخلوط کن ثابت ( نمودار 3 ) مکانیزم اصلی در ورقه های نازک تقسیم گردش است .

سبک عناصر شمسی یا ، ساختگی – شمسی است و در مجموعه از نخ های 180 درجه دست چپ و راست تنظیم شده است .

تیغه ی یک عنصر که در مورد دیامتر است در 90 درجه انتهای تیغه پروانه عنصر بالاست .

در تقسیم گردش ، تیغه مقدم عنصر اول با ورود به مخلوط کن 2 بار ، مواد را تقسیم می کند و سپس 180 درجه می چرخد .

عنصر دوم جریان را دوباره این بار 4 دفعه قسمت می کند و پس از آن باز چرخش 180 در جه برخلاف جهت اتفاق می افتد .

سومین عنصر فرآیند را با تقسیم به 8 جریان تکرار می کند .

همچنانکه تعداد جریانات لایه ها افزایش می یابد ، ضخامت لایه کم می شود .

کیفیت مخلوط کن تابع ضخامت مخلوط کن و تعداد عناصرز است و در جریان ورقه های نازک مستقل از میزان گردش یا چسبندگی است .

در ترکیب جامد / جامد واحد معمولاً عمودی با جریان ثقل می گردد .

مواد زیر مخلوط کن به وسیله ی یک خط اسمبلی کاهش می یابد .

مخلوط کن باید کاملاً پر شود چون هر وقت که جای خالی برای شکل دادن مخروط یا سطح محرک وجود داشته باشد ، تفکیک مجدد می تواند روی دهد .

آزمایشات با شن کوارتز که یک مادۀ جاری و آزاد غیر چسبنده است و موادی که از لحاظ اندازه ، توزیع و تراکم عمده متفاوتند انجام شد .

( جدول 2) تمامی مواد را قبل از استفاده الک کردیم بنابراین اندازه های مختلف گرانولی بدست می آید .

این مطالعه را به منظور تمرکز روی عملکرد مخلوط کن ها طراحی نمودیم .

ترکیبات را با محتویات اندازه های متفاوت ذارت ، نسبت های مختلف مواد و با باقی ماندۀ کثیری از اجزاء طرح کردیم .

آزمایشات را با ترکیبات مواد مشابه و با استفاده از 3 نوع مخلوط کن انجام دادیم .

وسایل مخلوط کننده و ویژگی های آن ها جدول 2 پس از اینکه مواد را ترکیب کردیم نمونه ها را تجزیه نمودیم .

نمونه گیری مکرر با توجه به قوانین اصلی نمونه گیری ، پویایی ترکیب را آزمایش کرد .

پودر را در مخلوط کن ثابت ترکیب کرده و وقتی در حرکت بود از آن نمونه گیری کردیم .

کل جریان با 25 ثانیه فاصله زمانی انجام و توسط دو روش مختلف تجزیه شد .

یکی از آن روش ها تحلیل استاندارد گرانولی و دیگری توسط آنالیزور اجزا (( سمپاتیک هلو و کترا )) انجام شد .

داده هایی که به این روش بدست آمد محاسبه شد و نتیجه ی آن ترسیم گردید .

کارائی ترکیب توسط انحراف استاندارد محتوای حداقل با توجه به جریان عمده در مخلوط کن ثابت اندازه گیری شد .

هنگام ترکیب در مخلوط کن های ظرفی ( توربولا ، v شکل ) پس از زمان معینی ، مخلو کن متوقف شده و محتویات استوانه روی سطح صافی خالی شده و با توجه به ضخامت اجزاء استفاده شده الک می شود .

تودۀ جریان به نسبت نمونه ها اندازه گیری می شود .

سپس کل فرآیند بین فاصله زمانی مختلف که نمونه ها گرفته شدند تکرار می شود برای تجزیه ی نمونه ها در انالیزور لیزری ذرات ، زیر نمونه ها در روش مشابه گرفته و در دستگاه تجزیه قرار داده می شوند .

نتایج نشان داد که چگونه بسیاری از ذرات در هر نمونه در یک زمان ترکیب ارائه می شوند .

مدل مکانیکی براساس