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混合制粒機的研究

更新時間： 2024-03-08　　點擊次數(shù)： 4112次

    對固體顆粒在高速混合制粒機內的攪拌混合進行了試驗。試驗為固定一個物料體系，進行三因素（主攪拌槳轉速、制粒槳轉速、混合時間）三水平的正交試驗。研究了主、輔攪拌槳轉速及混合物料物性對混合效果的影響。從實踐上分析了混合效果與各結構參數(shù)及操作參數(shù)的關系。通過找出*混合參數(shù)組合，管式離心機給出zui適混合轉速及zui適混合時間。

    關鍵詞:攪拌固一固顆粒混合混合度

    0前言

    粉體的混合是一個復雜的問題，影響因素很多。固液分離機通過對設定的混合機作混合物料組合和混合參數(shù)變化，由實驗求得混合度，并進一步對混合機理進行研究，是一條行之有效的途徑。

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

    根據(jù)混合制粒機理的理論研究與實驗分析．一般認為影響混合效果的因素有下列幾項：

    （1）攪拌葉片的形狀與裝配位置；

    （2）攪拌葉片的圓周速度（轉速、攪拌功率）；

    （3）混合固體特性；

    （4）混合時間。

    為此本文設計了攪拌槳轉速、制粒槳轉速、混合時間等三參數(shù)三水平的正交混合試驗，碟式分離機通過不同物料體系的混合實驗探求*工況一。

    1試驗參數(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）為計算依據(jù)，確定出下述兩個物系：（1）兩種粒子密度差在一個數(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。上述兩個物系的混合質量比均為9：1。

    1．2正交實驗參數(shù)的選擇

    主、輔攪拌槳的形狀由設備定。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高度，二者關系可由公式導出，也可由實驗觀測獲得。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，沒有將這兩個參數(shù)作為正交實驗參數(shù)，而是選擇了主、輔攪拌槳的轉速及混合時間作為正交實驗參數(shù)。

    2實驗方法

    三參數(shù)三水平正交實驗的設計如下：

    2．1三參數(shù)的選擇

    （1）三葉偏心斜錨式槳的轉速A（r／min）

    （2）制粒槳的轉速B（r／min）

    （3）混合時間C（min）

    2．2三水平的選擇

    根據(jù)實驗觀測給定三個水平：

    對于鹽一碳化硅體系

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

    3實驗結果與討論

    3．1食鹽一碳化硅混合體系的正交試驗結果及分析

    表1為將衡量物料混合好壞的混合度作為目標值的正交試驗結果匯總。按照數(shù)理統(tǒng)計的方法，對試驗數(shù)據(jù)進行處理。

    表1中，1、2、3分別為各因素的三個不同的水平，M1、M2、M3。為對應因素中水平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，真空爐其實際意義為R1值越大，該因素的水平變化對指標的影響就越重要。effect的值為對應m值與9次試驗混合度值平均值的差，亦即該因素水平對目標值的貢獻大小。effect值中的zui小值即表示相應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為A>B>C，即主攪拌槳（三葉偏心斜錨式攪拌槳）的轉速的影響zui大，澄清分離機其次是輔攪拌槳（“人字形”制粒切刀）的轉速，混合時間的影響zui小。本試驗的*工況為A2B1C1，即當主攪拌槳轉速為400r／min、輔攪拌槳轉速為1000r／min、混合時間為5min時，該攪拌混合機的混合效果較好。在*工況條件下，*工程平均達到的混合度的值為97.15%。

    3．2混合機實際混合度的回歸分析

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

    槳轉速n1、輔攪拌槳轉速n2、混合時間t）之間的函數(shù)關系式。由于該函箱式爐數(shù)關系是非線性的，因此假設這一關系式為：

    對式（2）兩邊取自然對數(shù)，從而將多元非線性問題轉化為線性問題。將試驗過程中混合機的實測混合度值代入式（2），用zui小二乘法進行回歸計算，回歸分析的結果匯總見表2。

    經(jīng)驗回歸公式為：

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

    實際混合度隨著主攪拌槳轉速的提高有所下降，隨著輔攪拌槳轉速及混合時間的增大而有

    所上升。

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

    由此得出經(jīng)驗公式：

    式（4）的線性相關系數(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實驗裝置的操作參數(shù)及結構參數(shù)進行了研究。將該型混合

    制粒機的主攪拌槳（三葉偏心斜錨式結構）的轉速、管式爐輔攪拌槳（“人字形”制粒切刀）的轉速及混合時間作為影響混合制粒機效果的主要因素，通過對兩組不同的固體物料體系進行正交試驗，分別得出了在不同的物料體系下混合制粒機的*工況參數(shù)。同時，對影響混合制粒機混合度的因素進行了zui小二乘法回歸分析。從上述實驗數(shù)據(jù)可以看出，當兩種粒子的密度差較大，即物料組合較為苛刻時，得到的混合度相對較低。本文的實驗為粉體混合設備有關操作參數(shù)的獲得，不僅提供了可行的實驗方法，也提供了經(jīng)驗數(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，進行更深一步的實驗研究。

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