混合及均質課件

混合和均質機械第一節(jié)概述一、混合與均質的概念混合指兩種或兩種以上不同組份的物料在外力作用下運動速度方向發(fā)生改變，使各組份的粒子均勻分布的過程。經(jīng)過混合操作后得到的物料稱為混合物。常見混合物的類型：固體與固體、固體與液體、液體與液體、液體與氣體相混合構成的混合物。混合的目的在于獲得均勻混合物，強化熱交換過程，增強物理和化學反應。均質指對乳濁液、懸浮液進行邊破碎邊混合的過程。均質的目的在于既要獲得均勻的混合物，又要使得產(chǎn)品的顆粒細微一致，不會產(chǎn)生離析。2025/1/51混合與均質機械混合和均質機械二、混合機械及其類型：混合機械主要有兩類：混合機、攪拌機和捏合機?；旌蠙C、攪拌機主要是對粉粒狀物料，低中粘度物料進行混合。其中混合機多用于固＋固混合，攪拌機多用于液＋液或液＋固混合。捏合機主要是對高粘稠漿料和塑性固體物料進行混合三

、均質機及其類型：均質機械主要有兩類：均質機和膠體磨。均質機主要采用剪切力使低粘度料液中的微粒或液滴破碎和混合。膠體磨主要磨制膠體或近似膠體的高粘度物料的機械。它可以在極短的時間內對懸浮液中的固體進行超微粉碎，同時兼有混合、攪拌、分散和乳化作用，成品粒徑可達1um以下。2025/1/52混合與均質機械混合和均質機械對混合和均質機械的一般要求是：①混合物的混合均勻度高；②物料在容器內的殘留量少；③均質物的顆粒微小，質地細膩；④設備結構簡單，堅固耐用，操作方便，便于檢視、取樣和清理；⑤機械設備要防銹，耐腐蝕，容器表面光滑，工作部件能拆卸清洗；⑥電機設備和電控裝置應能防爆、防濕、防塵，符合環(huán)境保護和安全運行的要求。

2025/1/53混合與均質機械混合和均質機械四、混合機理

兩種或兩種以上不同組分構成的混合物在混合機或者料罐內，在外力作用下進行混合，從開始時的局部混合達到整體的均勻混合狀態(tài)，在某個時刻達到動態(tài)平衡，之后，混合均勻度不會再提高，而分離和混合則反復交替他進行著。整個混合過程存在著三種混合方式：（一）對流混合（二）擴散混合（三）剪切混合

2025/1/54混合與均質機械混合和均質機械（一）對流混合：由于混合機工作部件表面對物料的相對運動，所有粒子在混合機內從一處向另一處作相對流動，位置發(fā)生轉移，產(chǎn)生整體的流動稱為對流混合。（二）擴散混合：對于互溶性組分如固體與液體，液體與氣體，液體與液體組分等，在混合過程中，以分子擴散形式向四周作無規(guī)律運動，從而增加了兩個組分間的接觸面積和縮短了擴散平均自由程達到均勻分布狀態(tài)。對于互不相溶性組分的粉粒子，在混合過程中以單個粒子為單元向四周移動，類似氣體和液體分子的擴散，使各組分的粒子先在局部范圍內擴散，然后達到均勻分布，稱為擴散混合。（三）剪切混合：由于物料群體中的粒子相互間形成剪切面的滑移和沖撞作用，引起局部混合，稱為剪切混合。對于高粘稠度流變物料如橡膠和彈性塑料等，主要是依靠剪切混合，一般稱為捏和。

2025/1/55混合與均質機械混合和均質機械捏和機工作部件對物料產(chǎn)生的剪切力，使物料拉成愈來愈薄的料層，料層表面出現(xiàn)裂紋，產(chǎn)生層流流動，達到局部混合，謂之剪切混合。擠壓膨化機和絞肉機中的物料在螺桿作用下也產(chǎn)生剪切混合。

事實上，物料在混合機里往往同時存在著上述三種混合方式，單一的混合方式是少見的，但是常以其中的一種混合方式為主。

2025/1/56混合與均質機械第二節(jié)粉料混合機

粉料混合機的作用對象是兩種或兩種以上具有一定流動性的粉料顆粒。粉料混合機按混合容器是否旋轉分：固定容器式混合機和旋轉容器式混合機。

2025/1/57混合與均質機械第二節(jié)粉料混合機

一、固定容器式混合機

固定容器式混合機特征：容器固定，內部有回轉的攪拌漿葉或螺旋，強制性的分散、切割物料，物料在容器內有確定的流動方向，屬于對流混合。適用：物料的性質差別較大及混合比較大，混合精度高的場合。2025/1/58混合與均質機械第二節(jié)粉料混合機

一、固定容器式混合機

（一）螺旋環(huán)帶式混合機

2025/1/59混合與均質機械特點：（一）螺旋環(huán)帶式混合機混合時間短，混合質量高，排料迅速，腔內物料殘留量少，但配套動力和占地面積較大，大中型混合機多為此種機型。我公司采用該類型混合機對PVC粉料（含增塑劑等）與碳酸鈣粉料進行混合。第二節(jié)粉料混合機（二）、立式高速混合機

攪拌器高速旋轉，物料因離心力拋向鍋壁下部，然后沿混合鍋上升，至中心部位降落，然后再上升及降落，以達到均勻混合的目的。因內部摩擦熱及外部加熱套的熱量而使物料溫度升高。加強物理化學反應。我公司采用該類型混合機對PVC粉料與增塑劑等進行混合。2025/1/511混合與均質機械第二節(jié)粉料混合機（三）、行星式混合機(又名那塔式混合機

)?搖臂帶動混合螺旋以2～6r/min繞中心軸旋轉，同時，螺旋又以60～100r/min的速度自轉。

混合平緩，不會惡化敏感的原料混合物，底部無支撐，出料迅速，徹底無滯留。2025/1/512混合與均質機械第二節(jié)粉料混合機（三）、行星式混合機2025/1/513混合與均質機械第二節(jié)粉料混合機二、旋轉容器式混合機旋轉容器式混合機是間歇操作的混合機械，這種混合機用驅動軸水平地支撐著容器，容器內放入兩種以上的物料，驅動軸帶動容器自身回旋而完成物料的混合。特點：結構簡單、混合效果好。工作時，容器內物料在容器的帶動下向上運動，然后在自重下回落，造成上下翻動和側向運動，從而不斷進行擴散，達到混合的目的。2025/1/514混合與均質機械第二節(jié)粉料混合機（－）圓筒型混合機

一種是水平型混合機，其圓筒容器水平放置，驅動軸和圓筒中心線重合。該機械混合不徹底、效率低，一般不采用。另一種是傾斜型混合機，圓筒容器傾斜放置，驅動軸和圓筒中心線成一個小的夾角，混合效果好。2025/1/515混合與均質機械第二節(jié)粉料混合機

水平旋轉筒式混合機斜置旋轉筒式混合機2025/1/516混合與均質機械第二節(jié)粉料混合機（二）V型混合機

又稱雙圓交型混合機，圖5-8。由兩個傾斜的圓筒組成，兩圓筒交角為60?-90?，與驅動軸非對稱分布，操作時物料的混合效果要好。2025/1/517混合與均質機械第二節(jié)粉料混合機工作原理：容器圍繞轉軸旋轉一周時，容器內的物料一合一分，容器不停轉動時，物料經(jīng)多次的分開，摻合達到均勻。缺點：安裝不方便，由高度要求。2025/1/518混合與均質機械第二節(jié)粉料混合機（三）對錐型混合機

容器由兩個錐底相連的圓錐體構成，驅動軸固定于錐底部分，一個錐頂為原料入口，另一個為混合物料的出口。優(yōu)點：易流動、混合快、物料排出徹底。錐角有60°、90°兩種。轉速為5-20r/min.2025/1/519混合與均質機械第二節(jié)粉料混合機（三）對錐型混合機

2025/1/520混合與均質機械第二節(jié)粉料混合機（四）輪筒型混合機它是圓筒型混合機的一種變型，圓筒變?yōu)檩喭?，消除了混合死角特點：容積較小、裝料少。2025/1/521混合與均質機械第三節(jié)捏合機一、捏合定義及捏合機理工作部件對物料進行剪切、擠壓使其先局部混合再達到整體混合的過程叫捏合。捏合機具有混合攪拌的功能，又具有對物料造成擠壓力、剪切力、折疊力等綜合作用，因此要求，捏合機的葉片格外堅固，能承受巨大的作用力，容器的殼體也要具有足夠的強度和剛度。捏合機理，主要有對流混合、擴散混合和剪切混合，通常這三種混合過程同時并存，但以剪切混合為主。

2025/1/522混合與均質機械第三節(jié)捏合機二、常用捏合機類型常用的捏合機為“Z”型雙槳攪拌捏合機特點：是由一對互相配合和旋轉的葉片（通常呈Z形）所產(chǎn)生強烈剪切作用而使半干狀態(tài)的或橡膠狀粘稠塑料材料迅速反應從而獲得均勻的混合攪拌。分以下三種：

（一）普通雙臂式捏合機（二）液壓式捏合機（三）真空式捏合機

2025/1/523混合與均質機械第三節(jié)捏合機（一）普通雙臂式捏合機2025/1/524混合與均質機械第三節(jié)捏合機（二）液壓式捏合機

2025/1/525混合與均質機械第三節(jié)捏合機（三）真空性捏合機

2025/1/526混合與均質機械第三節(jié)捏合機三、捏合機的使用1、用途：用于一般粉體混合機和液體攪拌機不能加工的高粘度漿體或塑性固體的混合，如橡膠和彈性塑料等。這些物料的粘度高達2000Pa.s以上。流動性極差。此外，通常將工作部件對物料先是局部混合，進而達到整體混合謂之捏合、揉合或調合。2、試車：啟動電機，使機器運轉，在未翻缸時，首先檢查傳動系統(tǒng)各齒輪、帶輪的運轉情況，是否有不正常聲音。如一切正常，可將機器空負荷運轉20－30分鐘，才能正式投產(chǎn)。2025/1/527混合與均質機械第三節(jié)捏合機3、正常生產(chǎn)首先，開啟拌缸上蓋，檢查并清除缸內殘余雜物。對于蒸汽加熱式捏合機，開啟排汽閥門及蒸汽閥門，讓夾層內的水、氣排出，直至加熱層充滿蒸汽后，關閉排汽閥，同時開啟并調節(jié)汽水分離器，以保持正常工作時的溫度。對于電熱管加熱式捏合機，夾層內裝有加熱管，夾層內注入導熱油，接通電熱管電源，給拌缸進行加熱，直到一定的工作溫度。最后啟動電機，并向拌缸內投料，投料時應均勻投入，切勿大快或突然加大投料數(shù)量，以免將拌漿卡死，損壞設備。投料結束后，合上上蓋，旋上開鎖手柄。2025/1/528混合與均質機械第四節(jié)

液體攪拌機

液體--液體與液體--固體組分間的混合，稱為液體攪拌，采用的機械設備稱為液體攪拌機。液體攪拌機，廣泛應用于：①將不同顏色和比重差不多的液體構成均一的混合物；②使固體粒子在液體中呈懸浮或混濁狀態(tài)；③從飽和溶液中析出結晶粒子；④使恒量組分在液體中均勻混合；⑤促進液體與儲槽容器之間的熱交換過程，并防止局部過熱。

2025/1/529混合與均質機械第四節(jié)

液體攪拌機液體攪拌的基本原理和粉體混合基本相同，在攪拌過程中都通過對流、擴散和剪切作用達到均勻混合的。但由于液體和粉體兩種物料在物理性質上的根本差異，因此，所采用的攪拌設備也完全不同。液體攪拌機的主要工作部件是攪拌葉片，包括槳葉、旋槳和渦輪葉片等型式。由液體-液體或液體-固體物料配制成的混濁液、乳濁液和懸浮液中，液體比例一般約占95％以上；高濃度的粘稠液中液體的比例要小一些。

一、液體攪拌的基本原理和液體流型2025/1/530混合與均質機械第四節(jié)

液體攪拌機液體具有流動性和不可壓縮性。在葉輪（由葉片和回轉軸等組成）的旋轉作用下，把機械能傳給液體，在葉輪附近區(qū)域的液流中造成渦動，同時產(chǎn)生一股高速射流推動液體沿著一定途徑在容器內作循環(huán)流動。這種流動稱為液體的“流型”。它可分為軸向流型、徑向流型和混合流型。因此，液流的流型取決于葉片的幾何形狀和結構以及在容器內有無阻擋物等，而葉片的幾何形狀對流型的影響最大。

2025/1/531混合與均質機械第四節(jié)

液體攪拌機

1．軸向流型

液體從軸向進入葉片，從軸向流出，謂之軸向流型

.2．徑向流型

流體從軸向進人葉輪，從徑向流出，謂之徑向流型.

2025/1/532混合與均質機械第四節(jié)

液體攪拌機3.混合流型

因在容器側壁加設擋板等阻擋物引起液流方向變化而形成的各種流型。

2025/1/533混合與均質機械二、機械式液體攪拌機

其中適用于處理低粘度或中等粘度液體的機械式攪拌機，一般多按葉片型式和它在容器內的安裝方式來分類：

（一）按攪拌葉片型式分類

1．槳葉式攪拌機

2．渦輪式攪拌機

3．旋槳式攪拌機

（二）按液體攪拌機的安裝型式分類

1．可搬式攪拌機

2．立式攪拌機

3.噴流式攪拌機

4.噴氣式攪拌機第四節(jié)

液體攪拌機2025/1/534混合與均質機械第四節(jié)

液體攪拌機1．槳葉式攪拌機槳葉式攪拌機的轉速一般為20-150r/min，葉片的圓周速度約為3m／s。葉片直徑為容器直徑的1/2-3/4,寬度一般為其長度的l/l0-1/6。槳葉式攪拌機的轉速較慢，液流的徑向速度較大，軸向速度較低。2025/1/535混合與均質機械第四節(jié)

液體攪拌機槳葉式攪拌機特點：1、槳葉尺寸大，寬度大；2、轉速低；3、流型：徑向流、切向流

如槳葉傾斜，可產(chǎn)生小范圍軸向流。4、適合低粘度物料；5、當容器內液位較高時，可在同一軸上安裝幾個槳葉。2025/1/536混合與均質機械第四節(jié)

液體攪拌機槳葉種類2025/1/537混合與均質機械第四節(jié)

液體攪拌機2．渦輪式攪拌機

渦輪式攪拌機類似槳葉式攪拌機，唯葉片多而短，屬高速回轉徑向流動式攪拌機。液體經(jīng)渦輪葉片沿驅動軸吸入，它主要產(chǎn)生徑向液流，液體以高速向渦輪四周拋出，再沿槽壁上升流動。渦輪葉片為4～6枚，直徑比槳葉小，為容器直徑的0.3～0.5倍，轉速為400～2000r/min，圓周速度在8m/s以內。

2025/1/538混合與均質機械第四節(jié)

液體攪拌機2025/1/539混合與均質機械第四節(jié)

液體攪拌機

渦輪式攪拌機的主要特點是：①適于攪拌多種物料，尤其對中等粘度液體特別有效；②混合生產(chǎn)能力較高，能量消耗少，攪拌效率較高；③有較高的局部剪切效應；④容易清洗和造價較高。渦輪式攪拌機常用于制備低粘度的乳濁液、懸浮液和固體溶液。

2025/1/540混合與均質機械第四節(jié)

液體攪拌機3．旋槳式攪拌機又叫螺旋式攪拌機，多用于混合兩種不相溶的液體制備乳濁液，如油和水的混合物等低粘性物料。2025/1/541混合與均質機械第四節(jié)

液體攪拌機由于槳葉的高速轉動造成了軸向和切向速度的液體流動，致使液體作螺旋形旋轉運動，并使液體受到強烈的切割和剪切作用，同時，槳葉也使氣泡卷人液體中，這是它的缺點。為此，軸多偏離中心線安置，或斜置成一定角度。由于液體流動非常激烈，故適用于大容器低粘度的液體攪拌。2025/1/542混合與均質機械第四節(jié)

液體攪拌機旋槳式攪拌機適用于低粘度液體的高速攪拌。旋槳葉片直徑為容器直徑的1/3～l/4。其轉速小型為

1000r/min以上，大型為

400～800r/min。

2025/1/543混合與均質機械第四節(jié)

液體攪拌機旋槳式攪拌機的主要特點：①生產(chǎn)能力較高，但對互不溶液體，生產(chǎn)細液滴乳化液而液滴直徑范圍不大的情況下，生產(chǎn)能力受限制；②結構簡單，維護方便；③常常會卷人空氣形成氣泡和離心渦旋；④適用于低粘度和中等粘度液體的攪拌，對制備懸浮液和乳濁液等較為理想。

2025/1/544混合與均質機械第四節(jié)

液體攪拌機1．可搬式攪拌機

可采用夾鉗扳手將其安裝在容器上方任何位置的邊緣，安裝和拆卸比較方便。可以由電動機直接驅動或由減速器減速傳動。旋槳轉速為300～1800r/min，配用動力通常為

2kw左右。葉片可以是旋槳式或渦輪式。為了防止氣泡混人，多稍偏離中心安裝。

(二）按液體攪拌機的安裝型式分類

2025/1/545混合與均質機械第四節(jié)

液體攪拌機2．立式攪拌機

多用于開式容器中，呈垂直狀安裝在其下方，且傾斜50－100，

若用在密閉式容器上，可以固定不動。

2025/1/546混合與均質機械第四節(jié)

液體攪拌機

3、噴流式攪拌機

在儲槽下部向內插進一根噴管，其形狀呈直線或Y形，它向攪拌液中施加噴流，使液流在容器內循環(huán)而起到攪拌作用。2025/1/547混合與均質機械第四節(jié)

液體攪拌機4、噴氣式攪拌機1．散布式噴氣攪拌機

2．氣力揚升式噴氣攪拌機

2025/1/548混合與均質機械第四節(jié)

液體攪拌機（三）、其他類型的液體攪拌機

除上述外，尚有借助儲槽容器本身振動及液體本身振動進行攪拌的設備；利用超聲波發(fā)生器對液體進行超聲波攪拌的設備；利用攪拌葉片的振動，即葉片本身既作上下振動，又作交互回轉進行攪拌的設備等。2025/1/549混合與均質機械攪拌器的其他分類方式按流體流動形態(tài)軸流向攪拌器徑流向攪拌器混合流攪拌器按攪拌用途低粘流體用攪拌器高粘流體用攪拌器按攪拌器葉片結構平葉折葉螺旋面葉第四節(jié)

液體攪拌機（四）液體打漩及其危害（1）打漩當被攪拌液體出現(xiàn)沿圓周做整體旋轉運動時，這種流動狀態(tài)叫打漩。（2）打漩的危害

1、幾乎不存在軸向混合，會出現(xiàn)分離現(xiàn)象；

2、液面下凹，有效容積降低；

3、當漩渦較深時，會發(fā)生從液體表面吸氣現(xiàn)象，引起液體密度變化或機械振動。2025/1/551混合與均質機械第四節(jié)

液體攪拌機常見消除打漩的方法1、偏心安裝2、傾斜安裝3、側壁安裝

消除打漩最簡單常用的方法是在容器內加設擋板2025/1/552混合與均質機械第四節(jié)

液體攪拌機是否所有液體攪拌機無論混合物料粘度多大都應加設擋板？A、低粘度物料，轉速較高，漿對中安裝時，應加擋板，擋板緊貼內壁；B、中粘度物料，擋板離開壁面安裝，防止死區(qū)；C、高粘度物料，流體粘度足以抑制打漩，可不加擋板。2025/1/553混合與均質機械第五節(jié)

均質機與膠體磨對乳濁液、懸浮液進行邊破碎邊混合的過程叫均質。均質的目的在于獲取粒度很小且均勻一致的液相混合物。按工作原理和構造，均質機可分為機械式、噴射式、離心式和超聲波式以及攪拌乳化機，其中以機械式均質機應用最多。機械式均質機主要采用剪切力使料液中的微?；蛞旱纹扑楹突旌希挚煞譃槟z體磨和均質機兩種。

2025/1/554混合與均質機械第五節(jié)

均質機與膠體磨均質機的工作原理（1）剪切在液體物料高速流動時，若突然遇到狹窄的縫隙，就會造成極大的速度梯度，從而產(chǎn)生很大的剪切力，使物料粉碎。（2）沖擊在均質機內，液體物料與均質閥產(chǎn)生高速撞擊作用，從而將大顆粒物料等撞擊成細小的微粒。（3）空穴液體在高速流經(jīng)均質閥縫隙處時，產(chǎn)生巨大的壓力降。當壓力降低到液體的飽和蒸汽壓時，液體開始沸騰并汽化，產(chǎn)生大量氣泡。液體離開均質閥時，壓力有會增加，使氣泡突然破滅，瞬間產(chǎn)生大量空穴?？籽〞尫糯罅康哪芰?，生產(chǎn)高頻震動，使顆粒破碎。均質機在工作時，三種作用力協(xié)同達到均質目的。2025/1/555混合與均質機械第五節(jié)

均質機與膠體磨一、高壓均質機（一）結構及工作過程

高壓均質機主要由高壓泵、均質閥、調節(jié)裝置及傳動系統(tǒng)組成。2025/1/556混合與均質機械第五節(jié)

均質機與膠體磨（二）、工作過程a、吸料過程：當柱塞向右運動時，泵腔體積增大，使泵腔內產(chǎn)生低壓，物料由于外壓的作用頂開吸入活門進入泵腔的過程。

b、排料過程：當柱塞向左運動時，泵腔體積減小，使泵腔內壓力逐漸升高，關閉了吸入活門，