بعض النصائح حول الخلط
- من الأسهل خلط مادتين لزجتين معًا بدلاً من خلط مادة لزجة مع مادة سائلة مثل الماء.
- الخلط والتجانس عمليتان مختلفتان تمامًا
- نظرًا لاستقرار المكونات، فإن الخلاط الثابت لديه أعطال ومعالجة أقل من الخلاط الديناميكي
مقدمة خلاط ثابت
- الخلاط الساكن (بالإنجليزية: Static Mixer ) هو آلية ثابتة
- يتم استخدامه لغرض خلط سائلين على الأقل
- كما أنها تستخدم للسوائل والغازات والمواد الصلبة أو مزيج من مرحلتين مختلفتين
- يشتمل الهيكل العام لهذه الأداة على أنبوب يوجد بداخله ريشة حلزونية تمزج السوائل الواردة مع دوران هذه الريشة.
- إنها معدات لخلط السوائل المختلفة
- في هذا النوع من الخلاطات، لا يتم استخدام الأجزاء الميكانيكية والكهربائية ويتم استخدام الطاقة الحركية للسائل الوارد فقط للخلط.
تطبيق خلاط ثابت
- يوجد داخل هذه الخلاطات عناصر ذات أشكال هندسية محددة
- وفقا لنوع السائل الوارد، يقومون بعملية الخلط.
- تأتي طاقة الخلط في هذا النوع من الخلاطات من انخفاض ضغط دفع السائل الناتج عن المحركات المختلفة مثل المضخات والشحن التوربيني وغيرها. يتم إنتاجها والحصول عليها.
- يتم تحديد عدد العناصر المركبة في هذه الخلاطات حسب نوع السائل وكمية الخلط المطلوبة.
- ومن الواضح أنه مع زيادة عدد العناصر، ستزداد جودة الخلط وكثافته، وبالتالي تزداد كمية الطاقة المطلوبة.
- اليوم، بسبب المزايا العديدة لهذا النوع من المعدات، أصبح استخدامها شائعًا جدًا.
- وتعتبر الخلاطات الساكنة بديلاً مناسباً للخلاطات والمفاعلات الديناميكية.
- نطاق استخدام هذه الخلاطات في الصناعة واسع جدًا
- ويمكن استخدامه لأنظمة العمليات الهادئة والمضطربة.
اختبار الهيدروستاتيكي
- عادة، بالنسبة لصناعة النفط والغاز، فإن ضغط العمل الثابت للخلاط مهم جدًا
- يحتاج هذا الضغط أيضًا إلى اختبار للتحقق منه
- عادة، بعد التصنيع، نقوم باختبار الضغط العالي في المصنع
- عادة ما تكون صيغة الضغط 1.5 مرة من الضغط التصميمي
- عند الضغوط العالية جدًا، تأخذ هذه الصيغة معاملًا أقل
خلاط ثابت صغير
- في الحجم الأصغر، ينبغي إيلاء أكبر قدر من الاهتمام للتآكل
- في هذا الحجم، تكون المكونات رفيعة جدًا
- الخدوش والتآكل تسبب أكبر قدر من الضرر
- في الخطوة الثانية، اختر نوع الخلاط الثابت
- في الخطوة الثالثة، يتم تحديد عدد العناصر
مواد البناء خلاط ثابت
- PVDF
- الفولاذ المقاوم للصدأ
- البولي بروبلين
- تفلون
استخدام مادة PVDF
- تتميز هذه المادة بأنها الأقل تآكلًا مع احتكاك منخفض جدًا مع السائل
- ولهذا السبب أيضًا، فإنه يقلل بشكل كبير من انخفاض الضغط
استخدام PTFE
- تتمتع هذه المادة أيضًا بجميع مزايا PVDF
- لكن الحد من PTFE في اللحام موجود
- يتم ربط كافة الاتصالات في هذه الحالة
المعالجة النهائية للهيكل الداخلي
هذه المرحلة مهمة جداً في الجزدان الصحيح
يساعد الالتزام الصارم بالتفاوتات على منع الاهتزازات
تجدر الإشارة إلى أن العناصر متصلة أولاً ثم يتم نقلها
خلاط غاز ثابت (غاز في غاز)
يتم إنتاج هذا النوع لأغراض مختلفة
- إزالة الأيونات والملوثات ،
- الدور الحفاز وتنقية الهواء العادم
- خفض أو زيادة درجة حرارة الهواء الخارج
بناء الجودة
وبالنظر إلى أهمية 
أنواع الخلاطات الساكنة
- الطاقة الشمسية (حلزونية)
- بيضاوي الشكل
الشركات المصنعة للخلاطات الثابتة
- شركة ماهار لأدوات المروحة
- السويس
- بريميكس
- نوردسون نوردسون
- فلويتك
- لايتنين SPX تدفق لايتنين
- سولزر Sulzer
المواد وبناء خلاط ثابت
تحديد عوامل جنس الخلاط
- استقرار
- التوافق والمقاومة الكيميائية
مختلف الجنسين
- الفولاذ – يصدأ بسهولة
- الفولاذ المقاوم للصدأ – غير مناسب للكلور وبعض الأحماض
- فولاذ مطلي بالبلاستيك – متوافق مع الأحماض والكلور
- PVC للمواد الكيميائية أقل من 80 درجة مئوية
- PVDF لحمض الكبريتيك والتفاعل الساخن حتى 180 درجة مئوية
- PTFE للتفاعلات الطاردة للحرارة والشديدة حتى 250 درجة مئوية
خلاط شمسي ثابت (حلزوني)
- يعد هذا النوع من الخلاطات الثابتة من أكثر أنواع الخلاطات استخدامًا في العالم
- بسبب وجود عناصر ملتوية ذات شكل هندسي لقد أحدث هذا النوع من الخلاطات تغييراً في نظام السوائل
- ومن خلال إنشاء ثلاثة نطاقات مختلفة من ديناميكيات السوائل، فإنه يسرع عملية الخلط
الخلاطات البيضاوية:
- يتم استخدام هذا النوع من الخلاط الثابت بشكل أقل نسبيًا
- مناسبة للسوائل منخفضة اللزوجة
- في هذا النوع من الخلاطات يتم وضع عناصر على شكل نصف دائرة في الأنبوب بزاوية 90 درجة مع بعضها البعض
- ويغير نظام التدفق والخلط
خلاط ثابت عبر العناصر
أصعب عمليات الخلط هي عندما تكون المادتان مختلفتان تمامًا في الطبيعة. في مثل هذه السوائل نستخدم العنصر المتقاطع
الاختلافات الرئيسية هي كما يلي
- نسبة التدفق لاثنين من السوائل
- قيم كثافة مختلفة جدًا
- لزوجة مختلفة جدا
في حالة اللزوجة المنخفضة، نستخدم خلاطًا ثابتًا يحتوي على 18 شفرة
للحصول على لزوجة عالية، نستخدم خلاطًا ثابتًا يحتوي على 26 شفرة
آلية العمل في هذا الخلاط
- وتنتج انقسامات متتالية في اتجاهين متعاكسين وتخلق تيارات متقاطعة مستمرة
- مما يؤدي إلى امتزاج السوائل في أسرع وقت وأقصر طول.
- بفضل التصميم الخاص والدقيق للغاية لهذا المحرك، يتم تقليل وقت RTD بشكل كبير
- كما أن القوة البدنية للمحرك عالية جدًا بسبب الوصلات المتعددة.
- يمكن إنتاج هذه الخلاطات بمجموعة واسعة من المواد مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والسبائك الفائقة.
- يمكن طلب عناصر هذه المحركات في نموذجين ملحومين ومتحركين.
ومن مميزات هذه الخلاطات:
- أعلى قوة خلط بين الخلاطات الثابتة
- مناسب للسوائل ذات اللزوجة المنخفضة إلى العالية جدًا
- أقصر طول للنمام مقارنة بأجهزة النمام الثابتة الأخرى
- القدرة على مزج السوائل بفرق لزوجة يبلغ حوالي مليون مرة
- خلط السوائل بفارق حجم 100000 مرة
- مناسب لخلطات البوليمر الساخنة جدًا
- القدرة على إنتاج ما يصل إلى 24 بوصة
خلاط بيضاوي الشكل ثابت
- مفيد جدا
- وعادة ما يستخدم للسوائل اللزجة
حساب معدل الخلط في الخلاط البيضاوي الثابت
- مبادئ عمل هذا المحراك للتدفقات الصفائحية مع رقم رينولدز أقل من 2300 على أساس التقسيم و
- بالنسبة للتدفقات المضطربة التي يكون رقم رينولدز أكبر من 4000، فإنها تعتمد على التحويل والانعكاس.
الآليات الثابتة للخلاط البيضاوي
1) تقسيم التدفق
- وينقسم كل عنصر سائل إلى طبقتين منفصلتين
- إجمالي عدد الأقسام بعد تمرير عناصر n يساوي صيغة اثنين، ويمكن الحصول على n
- أي أنه بوجود 18 عنصرًا في المحراك، يتم تقسيم السائل إلى 262,144 جزءًا
2) تيار التحويل
- يتسبب الجدار الحلزوني للعناصر في حدوث السوائل الموجودة في المركز
- التحرك نحو الجدار والسوائل الموجودة في الجدار نحو المركز
- وهذا يسبب اختلافًا في سرعة جزيئات السائل
- ويسبب السائل للقص
3) اقلب رأسًا على عقب
- يتغير اتجاه حركة السوائل من عنصر إلى آخر بمقدار 180 درجة.
- يؤدي هذا الانقلاب في اتجاه الحركة إلى حدوث اضطراب في السائل
- هذا يزيد من كثافة الخلط
تطبيق ثابت للخلاط بيضاوي الشكل
- معالجة المياه ومياه الصرف الصحي
- خلط الغاز مع السائل والسائل مع السائل
- إجراء تفاعل كيميائي ذو لزوجة منخفضة وعالية
- إنتاج مستحلب الزيت والماء
- إنتاج وقود الديزل الحيوي
- خلط مضادات الأكسدة مع المكملات الغذائية الأخرى
- حقن التخثر في الطريق
- تعديل اللزوجة
- السيطرة على الرقم الهيدروجيني
- تجانس الخطوط لأغراض أخذ العينات.
- خلط اثنين أو أكثر من الراتنجات السائلة
مواد خلاطة بيضاوية الشكل
- مادة الجسم: 304 أو 316 فولاذ
- شفة: ASME، DIN، JIS القياسية.
- نوع الشفة: لحام الرقبة الانزلاق.
خيارات ثابتة للخلاط البيضاوي
- صنع العناصر المنزلقة
- العنصر مصنوع من PTFE النقي
- عناصر تغطية PE وFEP
- تركيب نقاط الحقن قبل الخلاط
تطبيق خلاط ثابت
المياه ومياه الصرف الصحي
- عمليات التخثر، على سبيل المثال لإزالة الفوسفور من مياه الصرف الصحي
- جرعات المواد الكيميائية
- أخذ عينات الشاشة
- تهوية مياه الشرب
- السيطرة على الرقم الهيدروجيني
- تطهير مياه الشرب، على سبيل المثال إزالة الكلور وحقن الكلور
- قم بإزالة المواد الندفية واخلطها بالماء أو الصرف الصحي أو الحمأة
- حقن الأوزون والخلط
- تحلية المياه بنظام التناضح العكسي للمياه المعدنية
صناعات النفط والغاز والبتروكيماويات
- قياس المحتوى المائي للنفط الخام في خطوط الأنابيب
- تنقية النفط الخام بالماء
- تخفيف بولي أكريلاميد لتحسين إعادة التدوير
- خلط المواد المضافة إلى البنزين أو زيت الوقود
- ضبط لزوجة زيت الوقود الثقيل مع زيت الغاز
الصناعات العملية المستمرة
- البلاستيك والألياف
- السيطرة على الرقم الهيدروجيني
- الراتنجات والمواد اللاصقة والإيبوكسي
- الدهانات والمصلبات
- عمال النظافة
مادة خلاط ثابتة
- الصلب الكربوني
- الفولاذ المقاوم للصدأ
- سبائك مختلطة
- جي آر بي
- upvc
- cpvc
- ptfe
مزايا الخلاطات الساكنة
- كفاءة خلط عالية، لذلك يمكن تقليل استهلاك المواد الكيميائية لعملية التنقية وتكوين المنتجات الثانوية بشكل كبير
- إنها تلغي الحاجة إلى الخزانات والمحرضات والأجزاء المتحركة وطاقة الدفع المباشر وهي فعالة جدًا مع استهلاك منخفض للطاقة.
- يتم استخلاص الطاقة اللازمة للخلط الفعال عن طريق انخفاض الضغط من تدفق السائل عبر العناصر
- يتم تركيبها دائمًا في الأنظمة الحالية دون تقليل قدرة المضخات الموجودة
- التثبيت سهل للغاية، ولا يتطلب مهارات خاصة بخلاف المهارات الهندسية الفنية
- ليس لديهم أجزاء متحركة ولا يحتاجون عمليا إلى الصيانة
- متوفر بجميع أحجام الأنابيب القياسية
- إذا تم تصميم القنوات المفتوحة، فهي متوفرة بأي حجم دون قيود
- تم تصميم كل خلاط ثابت بعناية لتلبية الاحتياجات المحددة لكل تطبيق
أنواع الخلاطات الساكنة
- تم تركيب الخلاطات الثابتة في آلاف المصانع وورش العمل حول العالم.
- الذي يوفر أعلى مستوى من الكفاءة والموثوقية وكفاءة الخلط.
- تنقسم الخلاطات الثابتة إلى المجموعات والفئات التالية:
خلاطات القنوات
- ويتم تركيبها في أعمال المعالجة الجديدة أو إضافتها إلى المرافق القائمة والمكتملة.
- إنهم يقومون بسرعة بكمية كبيرة من عمليات الخلط ويتمتعون بكفاءة كبيرة.
- تغطي خلاطات القنوات نطاقًا واسعًا من معدلات التدفق
- وهو لجرعات مختلفة من المواد الكيميائية. مثالي
- ميزة أخرى للخلاطات الثابتة هي التوفير في استخدام المواد الكيميائية نتيجة للتوفير الاقتصادي والبيئي.
صورة ما قبل التوزيع للخلاط الثابت WVM:
- علامة تبويب التوزيع المسبق قبل إعادة تصميمها مرة أخرى باستخدام برنامج CFM (حساب السوائل الحسابية).
- لقد تم تصميمه وتحسينه بصريًا في مختبر Chemineer.
- يتم توزيع المواد المضافة المحقونة في جدار الأنبوب بواسطة لوح التوزيع المسبق على شكل حدوة حصان:
استخدم علامة التبويب ما قبل التوزيع
- يسمح باستخدام أبسط المحاقن
- إما فوهة ذات حواف أو رأس ملولب يمكن توصيل خط الحقن الكيميائي به.
- إذا لزم الأمر، يمكن أيضًا تركيب وصلات حقن مخصصة مع جهاز إيقاف إخراج الشركة على لوحة الحائط.
- حمى ما قبل التوزيع لتحسين جودة الخليط القابل للقياس (CoV) بنسبة 10٪ على الأقل
- تم عرضه في نطاق واسع من معدلات التدفق مقارنة باستخدام حاقن متعدد الفتحات.
- كان التحسن في الخلط أعظم عند رقم رينولدز المنخفض (السرعة 0.1 م/ث).
عناصر اختلاط WVM
- تتم محاذاة مجموعة عناصر خلط WVM مع بعضها البعض ولكن خارج المركز وفقًا لورقة التوزيع المسبق.
- يتم بعد ذلك التقاط حدوة الحصان الموزعة الإضافية بواسطة طرف الضفة الأولى لعناصر WVM
- ويتم رسمها في الدوامات الدوارة المحورية خلفها.
- كل عنصر يخلق دوامتين، لذلك كل بنك يخلق ثمانية.
- تحافظ البنوك المتعاقبة على الدوامات وتكثفها على طول الخلاط ولبعض الطول في اتجاه مجرى النهر.
فقدان الضغط عبر نماذج WVM
- يمكن القيام بذلك من خلال الارتباط الذي تم الحصول عليه من البحث
- بواسطة مجموعة BHR لتحديد عوامل الاحتكاك لكل نموذج WVM ولمجموعة واسعة من أرقام رينولدز المختلفة
- وتنبأ ببنوك العناصر المختلطة. جودة خليط قابلة للقياس (معامل التباين أو CoV) خلال نفس برنامج الاختبار
- في نفس النطاقات من رقم رينولدز ورقم بنك العناصر، وباستخدام طرق LIF (التألق المستحث بالليزر) ب.
- تم تحديد التصويت قياس التجانس الشعاعي.
- يقارن الجدول التالي الطول وانخفاض الضغط بين نماذج WVM المختلفة
- لتحقيق نفس الرقم، يكون CoV 0.05 (5%) عند 3 أقطار أسفل مخرج الخلاط.
خلاط دبليو في إم كينيكس
- أظهرت لنا أبحاث السوق التي أجريناها أن خلاط Kenics HEV كان المفضل في الصناعة لسببين رئيسيين – انخفاض فقدان الرأس والبناء المفتوح وغير المعوق.
- من ناحية أخرى، تتطلب الطاقة الكهربائية الهجينة محاقن طويلة ومكلفة نسبيًا وغير مناسبة لظروف التدفق المنخفضة جدًا.
- مشروع يعتمد على المزايا الرئيسية للمركبات الكهربائية الهجينة ولكنه يسمح بخيارات أكثر مرونة تناسبها
- تم الانتهاء منه في عام 2002 بظروف تدفق مختلفة وتصميم محسّن للحقن الإضافي وتكاليف تصنيع أقل
- وأدائها من قبل مجموعة BHR (1). مجموعة جديدة من الخلاطات تسمى WVM (Water Vortex Mixer).
- تتوفر الآن ثلاثة تصميمات مختلفة لـ WVM.
- يسمح ذلك بتحسين معلمات التصميم الرئيسية للطول وانخفاض الضغط لتحقيق CoV محدد (2) في وقت محدد:
كيف يبدو WVM وكيف يعمل؟
- خلاطات WVM من نقطة حقن بسيطة للإضافات الجدارية
- يتم تشكيل علامة تبويب التوزيع المسبق مباشرة أسفل نقطة الحقن وبنك من العناصر المختلطة شبه المنحرفة.
- ويختلف عدد مصارف عناصر الخلط حسب نوعية المزيج المطلوب للعملية.
- تختلف الأبعاد وزاوية الهجوم والتباعد بين عناصر الخلط شبه المنحرفة بين نماذج WVM A وB وC.
- تعد ورقة التوزيع المسبق وتخطيط نقطة الحقن متماثلين بالنسبة لجميع نماذج WVM.
خلاطات الأنابيب
- في الفولاذ المقاوم للصدأ، بولي كلوريد الفينيل، ص، الكربون الصلب،
- وهي ثابتة ومتحركة. مع أغطية دافئة وباردة،
- يتم بناء الحاقنات ونقاط أخذ العينات ومعدات القياس
- ومناسبة لجميع الصناعات بمجموعة واسعة من المقاسات: من 10 إلى 300 سم.
أنظمة توزيع الغاز
يستخدم خلاطين مختلفين، أحدهما لتشكيل فقاعات الغاز والآخر لتوفير وقت الاتصال ونقل الكتلة أو الحجم بكفاءة.
ملخص
- أداء التدفق لمائع عالي اللزوجة في الخلاطات الثابتة الجديدة ذات الشفرات المتعددة الملتوية عددياً في نطاق Re = 0.1-150. تم دراسة
- تم تقييم تأثير بناء قطعة الخلط وعدد رينولدز ونسبة العرض إلى الارتفاع على خصائص الخلط المضطرب للخلاطات الساكنة المختلفة على أساس طريقة تتبع لاغرانج.
- تم استخدام توزيعات الجسيمات التتبعية، G ، وخصائص كفاءة الشد، ومجالات الشد لتقييم أداء خلط التشتت وتوزيعه في الخلاطات الساكنة الجديدة.
- بالمقارنة مع خلاط كينيكس الثابت (KSM)، حققت الخلاطات الثابتة ذات الشفرات الملتوية الثلاثة (TKSM) وأربعة خلاطات ثابتة ذات الشفرات الملتوية (FKSM) خلطًا مضطربًا في وقت أبكر بكثير.
- ويمكنهم أيضًا الحفاظ على هذا الوضع من خلال خلط مجموعات متتالية من العناصر. في المقابل، هناك مناطق كبيرة غير مختلطة في الخلاط الثابت ذو الشفرة المزدوجة الملتوية (DKSM).
- إن مقدار الجر المحسوب من خطوط المسار يتوافق جيدًا مع النتائج الواردة في الأدبيات.
- أظهرت مسارات الجسيمات أن لوغاريتم معدل الانفعال يزداد خطياً مع الطول المحوري بلا أبعاد. بالنسبة لطول معين للخلاط الثابت، يؤدي تقليل نسبة العرض إلى الارتفاع إلى زيادة معدل السحب.
- عندما كان عدد الأوراق المتعددة الملتوية في القسم أكثر من 2، أصبح اتساع منحنى الكثافة الاحتمالية أكبر من KSM.
- تحتوي جميع الخلاطات الثابتة على مجموعات صغيرة من نقاط المواد التي تتعرض لتوتر عالٍ جدًا. لقد وجد أن TKSM وFKSM يتمتعان بكفاءة خلط أعلى من KSM، بينما يُظهر DKSM قدرة أسوأ على الخلط الدقيق.
سؤال
معالجة البوليمرات عالية اللزوجة: تنتج مطحنة غزل الألياف الاصطناعية آلاف الخيوط الفردية في وقت واحد. تنشأ جميع الخيوط من مصدر واحد من ذوبان البوليمر عالي اللزوجة ودرجة الحرارة العالية والضغط العالي والذي يتم ضخه إلى الرؤوس الدوارة من خلال نظام متعدد الجوانب معقد.
يؤدي التدفق الصفحي ذو اللزوجة العالية في نظام توصيل البوليمر إلى معدلات حرارة شعاعية كبيرة، مما يؤدي إلى ضعف التحكم في اللزوجة وقوة الألياف. يرتبط الكسر المتكرر للخيوط بأضرار كبيرة وخسارة في الإنتاج، فضلاً عن جودة المنتج الرديئة وغير المتسقة.
حل
- تم تصميم سلسلة Statiflo 700 خصيصًا لمعالجة البوليمر. يتميز الخلاط ببنية محكمة الغلق ذات حافة مستمرة لمنع حدوث قصور في عملية الخلط وتوفير السلامة الميكانيكية عند انخفاض الضغط العالي. يتطابق غلاف الخلاط تمامًا مع أبعاد الأنابيب المجاورة للعميل. يتم تجنب المخفضات والتغيرات المفاجئة في القطر.
- يتم إجراء خلط التدفق الصفحي عن طريق تقسيم التدفق والخلط الشعاعي ويزيل بسرعة الاختلافات الشعاعية في درجة حرارة البوليمر.
- يتم وضع الخلاطات في نظام التسليم المتشعب مباشرة قبل انقسام كل تيار لخلق ظروف مختلطة تمامًا والتأكد من ضخ نفس البوليمر إلى الخلاط التالي وتقسيم التيار.
- يعد تشطيب السطح الداخلي عالي الجودة في الخلاط أمرًا ضروريًا للتدفق الفعال ولمنع المواد من التكسر، خاصة عندما يحدث تغير اللون بشكل متكرر.
نتيجة
يؤدي الاهتمام الدقيق بالمزج إلى الحصول على خصائص فيزيائية متسقة ومنضبطة لجميع الخيوط. كما يسمح التحكم المحسن في درجة الحرارة بغزل ألياف أرق. تم تحسين القوة الميكانيكية، وتقليل تكسر الخيوط وزيادة معدلات الإنتاج بشكل كبير.
يتم تقليل التباين بمرور الوقت والنفايات بين الألوان المختلفة لمعالجة البوليمر.
تعتبر ميزات الخلاط الثابت STATIFLO ذات أهمية أساسية في دراسة الحالة هذه
- آمنة وموثوقة
- تكلفة التركيب منخفضة
- لا توجد أجزاء متحركة لعملية خالية من الصيانة تقريبًا
- هيكل محكم الغلق من أجل خلط فعال وسلامة ميكانيكية
- انخفاض الضغط المنخفض نسبيا
- يزيل التدرجات الشعاعية
- مواد البناء التي يحددها العميل
- مصممة خصيصًا لتتناسب مع أنابيب المستخدم
ملخص
تم تقييم خلط السوائل اللزجة المرنة المثالية (Boger) في الخلاط الثابت Kenics KM من خلال تحليل الصور التي تم الحصول عليها بواسطة الفلورسنت المستحث بالليزر (PLIF). يتم دراسة تأثير مرونة السائل وسرعة سطح السائل، مع قياس أداء الخلط باستخدام معامل CoV التقليدي لقياس التباين جنبًا إلى جنب مع الطريقة الإقليمية التي طورها Albrini et al.
(2013). كما تم الإبلاغ سابقًا عن سوائل ترقق القص غير النيوتونية، فإن اتجاه معامل التباين لا يتبع نمطًا منتظمًا، في حين أظهر التحليل الإقليمي أن جزء الخلط يتجاوز 90٪ (أي جزء التدفق الموجود ضمن ± 10% من الخليط الكامل (التركيز) يتناقص مع زيادة توتر السائل. علاوة على ذلك، لا يصل مجموع الكسر المعقد إلى أكثر من 90% على منحنى واحد مع معلمات تقليدية بدون أبعاد مثل رقم رينولدز ورقم فايسنبيرج Wi ، وبالتالي رقم رينولدز المعمم Reg Re . = يتم تنفيذ الاستجابة /(1 + 2 Wi ) ببيانات تظهر ارتباطًا جيدًا بهذه المعلمة.
خلاط SMX ثابت
تم استخدامه لتفريق السوائل النيوتونية إلى سوائل منخفضة اللزوجة، والسوائل النيوتونية وغير النيوتونية دون وجود مادة خافضة للتوتر السطحي. يغطي هذا البحث تأثير الطور المشتت، نسبة اللزوجة بين الأطوار، طول الخلاط واستهلاك الطاقة. تم الحفاظ على نظام التدفق ثابتًا في جميع التجارب مع محتوى الطور المشتت يصل إلى 25٪ ونسبة اللزوجة في حدود 1 إلى 400. تم قياس الظروف التجريبية للالتحام بسبب اللزوجة العالية للطور المستمر، وتأثير لزوجة الطور المشتت وكسر الحجم على متوسط حجم القطرة.
تم الحصول على توزيع الحجم عن طريق تحليل الصور. باستخدام مفهوم “لزوجة العملية”، يمكن جمع جميع الأقطار المتوسطة على منحنى رئيسي باستخدام استهلاك الطاقة في الخلاط كمتغير التباين بين التجارب. تم إجراء مقارنات الأداء مع خلاطات كينيكس باستخدام نتائج الأدبيات. أظهرت النتائج أن خلاط SMX أكثر ملاءمة لمهمة التشتيت بسبب بنيته الداخلية.
اختيار التصميم المناسب للخلاط الثابت للمخاليط اللزجة
ملخص التكنولوجيا
تختلف تصميمات الخلاطات الثابتة بشكل كبير ويعتبر الاختيار المناسب هو المفتاح لتحقيق خليط متجانس ضمن انخفاض الضغط المسموح به أو طول الأنبوب المتاح. بالنسبة للتطبيقات اللزجة ذات المساحة المحدودة ولكن لا يوجد حد أقصى لانخفاض الضغط، يوصى باستخدام خلاط ثابت لمولد السطح.
تصاميم خلاط ثابت
الخلاط الثابت هو جهاز يتم إدخاله في حجرة أو خط أنابيب بغرض التحكم في تدفقات السوائل لتقسيم الطبقات أو إعادة تجميعها أو نشرها أو تدويرها أو تشكيل الطبقات أثناء مرورها عبر الخلاط. يمكن التنبؤ بأداء الخلط بسهولة بناءً على معدل التدفق واللزوجة والكثافة والنسبة المئوية لمكونات الخليط وأبعاد الأنابيب.
تتوفر تصميمات مختلفة، تتكون عادةً من ألواح أو حواجز موضوعة بزوايا دقيقة لتوجيه التدفق وزيادة الاضطراب وتحقيق الخلط.
تعتبر أنماط الخلاطات الثابتة التقليدية المذكورة أعلاه مثالية لتطبيقات التدفق العالي واللزوجة المنخفضة. في ظل هذه الظروف المضطربة، يتم تحقيق الخلط الكامل عادةً في 4 أو 6 عناصر فقط مع انخفاض بسيط نسبيًا في الضغط. ومع ذلك، بالنسبة لمتطلبات التدفق المنخفض و/أو اللزوجة العالية، فإن عدد عناصر الخلاط الثابت لهذا التصميم المطلوبة لتحقيق خليط متجانس يزيد بشكل كبير. إذا كان إعداد العملية محدودًا في الطول، فمن المستحسن الانتقال إلى خلاط ثابت بنمط مختلف.
مولدات مستوى الواجهة
إن رأس مولد السطح البيني (ISG) عبارة عن تصميم خلاط ثابت فريد من نوعه يتميز بمكونات كتلة صلبة محفورة بأربعة ثقوب. تتشكل نهايات العناصر بحيث تشكل العناصر المتجاورة عند وضعها معًا حاوية رباعية السطوح. إذا دخل تياران من المدخلات إلى الخلاط الثابت ISG، فإن عدد الطبقات الخارجة من العناصر الأول والثاني والثالث هو 8 و32 و128 على التوالي. يؤدي هذا التحسين المتسارع إلى إنشاء أكثر من مليوني طبقة في 10 عناصر فقط.
تعتبر آلية الخلط ISG مثالية لتطبيقات التدفق الصفحي ذات اللزوجة العالية مع رقم رينولدز أقل من 500. يعد خلط مكون ثانوي مثل الصبغة أو المحفز أو مادة مضافة منخفضة اللزوجة في سائل لزج تطبيقًا كلاسيكيًا لـ ISG. يمكن لهذا الخلاط التعامل مع مجموعة واسعة من المنتجات من المواد الغذائية إلى البوليمرات والمواد اللاصقة والبلاستيك والمواد المركبة. يعتبر ISG أيضًا مناسبًا للعمليات الصحية حيث تتم إزالة العناصر بسهولة من الهيكل ليتم تنظيفها وتطهيرها بشكل فردي.
نظرًا لهندسة عناصر ISG، يتم تحقيق الخلط الكامل في طول أنبوب قصير جدًا، لذلك يتم استخدام هذا النوع من الخلاطات الثابتة لمتطلبات التدفق المضطرب مع مساحة محدودة وبدون انخفاض أقصى للضغط.
مثال تطبيقي: مستحلب جل الزيت في الماء
تم إجراء تجارب تجريبية لتحديد مدى قدرة الخلاط الثابت Ross ISG على تقليل حجم القطرة لمستحلب جل لزج محدد. حجم القطرة المستهدفة: <5 ميكرون.
تم تحضير مستحلب أساسي يتكون من 98% هلام مائي و2% زيت باستخدام خلاط شفرة على شكل دفعة واحدة. كانت المادة رقيقة جدًا – 121000 سنتي بواز عند سرعة دوران قدرها 0.5 دورة في الدقيقة و31400 سنتي بواز فقط عند 3 دورات في الدقيقة. تم استخدام مضخة تروس لدفع المنتج إلى خلاط ISG. وفي تمريرة واحدة بسرعة 4.75 جالون في الدقيقة، انخفض متوسط حجم القطرة من 19.46 إلى 4.07 ميكرون. في تشغيل آخر، تمت تغذية المستحلب الأساسي بمعدل تدفق أعلى قليلاً، 6.6 جالون في الدقيقة، وكان حجم القطرة الناتج بعد تمريرة واحدة 2.56 ميكرون.
هل انت مستمتع في هذه مقال؟ فيما يلي بعض الموارد الإضافية التي قد تكون مهتمًا بها:
- الخلط الثابت المستمر لتدفقات العمليات المتعددة
- خلاطات لعمليات التخفيف المستمر
- قم بتحسين عملية البثق باستخدام الخلاط الثابت.