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混合制粒機(jī)的研究
更新時(shí)間： 2024-03-08 點(diǎn)擊次數(shù)： 3564次對(duì)固體顆粒在高速混合制粒機(jī)內(nèi)的攪拌混合進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)為固定一個(gè)物料體系，進(jìn)行三因素（主攪拌槳轉(zhuǎn)速、制粒槳轉(zhuǎn)速、混合時(shí)間）三水平的正交試驗(yàn)。研究了主、輔攪拌槳轉(zhuǎn)速及混合物料物性對(duì)混合效果的影響。從實(shí)踐上分析了混合效果與各結(jié)構(gòu)參數(shù)及操作參數(shù)的關(guān)系。通過找出*混合參數(shù)組合，管式離心機(jī)給出zui適混合轉(zhuǎn)速及zui適混合時(shí)間。
關(guān)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(gè)復(fù)雜的問題，影響因素很多。固液分離機(jī)通過對(duì)設(shè)定的混合機(jī)作混合物料組合和混合參數(shù)變化，由實(shí)驗(yàn)求得混合度，并進(jìn)一步對(duì)混合機(jī)理進(jìn)行研究，是一條行之有效的途徑。
本粉體混合設(shè)備為立式雙攪拌結(jié)構(gòu)。主攪拌槳為三葉偏心斜錨式結(jié)構(gòu)，其作用是可實(shí)現(xiàn)物料沿槳葉斜角作拋射式三維旋轉(zhuǎn)。高速旋轉(zhuǎn)的“人字形”制粒槳通過強(qiáng)力高速剪切作用，將被主槳回轉(zhuǎn)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(jī)理的理論研究與實(shí)驗(yàn)分析．一般認(rèn)為影響混合效果的因素有下列幾項(xiàng)：
（1）攪拌葉片的形狀與裝配位置；
（2）攪拌葉片的圓周速度（轉(zhuǎn)速、攪拌功率）；
（3）混合固體特性；
（4）混合時(shí)間。
為此本文設(shè)計(jì)了攪拌槳轉(zhuǎn)速、制粒槳轉(zhuǎn)速、混合時(shí)間等三參數(shù)三水平的正交混合試驗(yàn)，碟式分離機(jī)通過不同物料體系的混合實(shí)驗(yàn)探求*工況一。
1試驗(yàn)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(jì)算依據(jù)，確定出下述兩個(gè)物系：（1）兩種粒子密度差在一個(gè)數(shù)量級(jí)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(gè)物系的混合質(zhì)量比均為9：1。
1．2正交實(shí)驗(yàn)參數(shù)的選擇
主、輔攪拌槳的形狀由設(shè)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(jī)高度，二者關(guān)系可由公式導(dǎo)出，也可由實(shí)驗(yàn)觀測(cè)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(gè)參數(shù)作為正交實(shí)驗(yàn)參數(shù)，而是選擇了主、輔攪拌槳的轉(zhuǎn)速及混合時(shí)間作為正交實(shí)驗(yàn)參數(shù)。
2實(shí)驗(yàn)方法
三參數(shù)三水平正交實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)如下：
2．1三參數(shù)的選擇
（1）三葉偏心斜錨式槳的轉(zhuǎn)速A（r／min）
（2）制粒槳的轉(zhuǎn)速B（r／min）
（3）混合時(shí)間C（min）
2．2三水平的選擇
根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)給定三個(gè)水平：
對(duì)于鹽一碳化硅體系
根據(jù)各取樣點(diǎn)分析，分別得到混合后鐵粉及碳化硅的含量并計(jì)算出混合度。
3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
3．1食鹽一碳化硅混合體系的正交試驗(yàn)結(jié)果及分析
表1為將衡量物料混合好壞的混合度作為目標(biāo)值的正交試驗(yàn)結(jié)果匯總。按照數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
表1中，1、2、3分別為各因素的三個(gè)不同的水平，M1、M2、M3。為對(duì)應(yīng)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(shí)際意義為R1值越大，該因素的水平變化對(duì)指標(biāo)的影響就越重要。effect的值為對(duì)應(yīng)m值與9次試驗(yàn)混合度值平均值的差，亦即該因素水平對(duì)目標(biāo)值的貢獻(xiàn)大小。effect值中的zui小值即表示相應(yīng)水平對(duì)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?yàn)锳>B>C，即主攪拌槳（三葉偏心斜錨式攪拌槳）的轉(zhuǎn)速的影響zui大，澄清分離機(jī)其次是輔攪拌槳（“人字形”制粒切刀）的轉(zhuǎn)速，混合時(shí)間的影響zui小。本試驗(yàn)的*工況為A2B1C1，即當(dāng)主攪拌槳轉(zhuǎn)速為400r／min、輔攪拌槳轉(zhuǎn)速為1000r／min、混合時(shí)間為5min時(shí)，該攪拌混合機(jī)的混合效果較好。在*工況條件下，*工程平均達(dá)到的混合度的值為97.15%。
3．2混合機(jī)實(shí)際混合度的回歸分析
為了實(shí)現(xiàn)對(duì)混合機(jī)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(zhuǎn)速n1、輔攪拌槳轉(zhuǎn)速n2、混合時(shí)間t）之間的函數(shù)關(guān)系式。由于該函箱式爐數(shù)關(guān)系是非線性的，因此假設(shè)這一關(guān)系式為：
對(duì)式（2）兩邊取自然對(duì)數(shù)，從而將多元非線性問題轉(zhuǎn)化為線性問題。將試驗(yàn)過程中混合機(jī)的實(shí)測(cè)混合度值代入式（2），用zui小二乘法進(jìn)行回歸計(jì)算，回歸分析的結(jié)果匯總見表2。
經(jīng)驗(yàn)回歸公式為：
式（3）的線性相關(guān)系數(shù)為0.802，置信度為95，這說明回歸的結(jié)果較好。由式（3）可見，
實(shí)際混合度隨著主攪拌槳轉(zhuǎn)速的提高有所下降，隨著輔攪拌槳轉(zhuǎn)速及混合時(shí)間的增大而有
所上升。
同理，對(duì)面粉一鐵粉混合體系作正交試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果其*工況為A2B1C1，即當(dāng)主攪拌槳轉(zhuǎn)速為300r／min、輔攪拌槳轉(zhuǎn)速為1000r／min、混合時(shí)間為2min時(shí)，氣氛爐高溫爐該攪拌混合機(jī)的混合效果較好。在*工況條件下，*工程平均達(dá)到的混合度的值為97.08%。
由此得出經(jīng)驗(yàn)公式：
式（4）的線性相關(guān)系數(shù)為0.808，置信度為95。
3．3討論
本文對(duì)自行搭建的混合制粒機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置的操作參數(shù)及結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了研究。將該型混合
制粒機(jī)的主攪拌槳（三葉偏心斜錨式結(jié)構(gòu)）的轉(zhuǎn)速、管式爐輔攪拌槳（“人字形”制粒切刀）的轉(zhuǎn)速及混合時(shí)間作為影響混合制粒機(jī)效果的主要因素，通過對(duì)兩組不同的固體物料體系進(jìn)行正交試驗(yàn)，分別得出了在不同的物料體系下混合制粒機(jī)的*工況參數(shù)。同時(shí)，對(duì)影響混合制粒機(jī)混合度的因素進(jìn)行了zui小二乘法回歸分析。從上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)兩種粒子的密度差較大，即物料組合較為苛刻時(shí)，得到的混合度相對(duì)較低。本文的實(shí)驗(yàn)為粉體混合設(shè)備有關(guān)操作參數(shù)的獲得，不僅提供了可行的實(shí)驗(yàn)方法，也提供了經(jīng)驗(yàn)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(jìn)行更深一步的實(shí)驗(yàn)研究。
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