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混合制粒機的研究
更新時(shí)間： 2024-03-08 點(diǎn)擊次數： 3282次對固體顆粒在高速混合制粒機內的攪拌混合進(jìn)行了試驗。試驗為固定一個(gè)物料體系，進(jìn)行三因素（主攪拌槳轉速、制粒槳轉速、混合時(shí)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(shí)踐上分析了混合效果與各結構參數及操作參數的關(guān)系。通過(guò)找出*混合參數組合，管式離心機給出zui適混合轉速及zui適混合時(shí)間。
關(guān)鍵詞:攪拌固一固顆?；旌匣旌隙?br />
0前言
粉體的混合是一個(gè)復雜的問(wèn)題，影響因素很多。固液分離機通過(guò)對設定的混合機作混合物料組合和混合參數變化，由實(shí)驗求得混合度，并進(jìn)一步對混合機理進(jìn)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(shí)現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(guò)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(jiàn)圖1。
根據混合制粒機理的理論研究與實(shí)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(shí)間。
為此本文設計了攪拌槳轉速、制粒槳轉速、混合時(shí)間等三參數三水平的正交混合試驗，碟式分離機通過(guò)不同物料體系的混合實(shí)驗探求*工況一。
1試驗參數
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，確定出下述兩個(gè)物系：（1）兩種粒子密度差在一個(gè)數量級左右的面粉、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(gè)物系的混合質(zhì)量比均為9：1。
1．2正交實(shí)驗參數的選擇
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(guān)系可由公式導出，也可由實(shí)驗觀(guān)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”剛使其“淹沒(méi)”為宜。因此，沒(méi)有將這兩個(gè)參數作為正交實(shí)驗參數，而是選擇了主、輔攪拌槳的轉速及混合時(shí)間作為正交實(shí)驗參數。
2實(shí)驗方法
三參數三水平正交實(shí)驗的設計如下：
2．1三參數的選擇
（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(shí)間C（min）
2．2三水平的選擇
根據實(shí)驗觀(guān)測給定三個(gè)水平：
對于鹽一碳化硅體系
根據各取樣點(diǎn)分析，分別得到混合后鐵粉及碳化硅的含量并計算出混合度。
3實(shí)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。按照數理統計的方法，對試驗數據進(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(shí)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(shí)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(shí)間為5min時(shí)，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(shí)際混合度的回歸分析
為了實(shí)現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(shí)間t）之間的函數關(guān)系式。由于該函箱式爐數關(guān)系是非線(xiàn)性的，因此假設這一關(guān)系式為：
對式（2）兩邊取自然對數，從而將多元非線(xiàn)性問(wèn)題轉化為線(xiàn)性問(wèn)題。將試驗過(guò)程中混合機的實(shí)測混合度值代入式（2），用zui小二乘法進(jìn)行回歸計算，回歸分析的結果匯總見(jiàn)表2。
經(jīng)驗回歸公式為：
式（3）的線(xiàn)性相關(guān)系數為0.802，置信度為95，這說(shuō)明回歸的結果較好。由式（3）可見(jiàn)，
實(shí)際混合度隨著(zhù)主攪拌槳轉速的提高有所下降，隨著(zhù)輔攪拌槳轉速及混合時(shí)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(shí)間為2min時(shí)，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(xiàn)性相關(guān)系數為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(shí)驗裝置的操作參數及結構參數進(jìn)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(shí)間作為影響混合制粒機效果的主要因素，通過(guò)對兩組不同的固體物料體系進(jìn)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。同時(shí)，對影響混合制粒機混合度的因素進(jìn)行了zui小二乘法回歸分析。從上述實(shí)驗數據可以看出，當兩種粒子的密度差較大，即物料組合較為苛刻時(shí)，得到的混合度相對較低。本文的實(shí)驗為粉體混合設備有關(guān)操作參數的獲得，不僅提供了可行的實(shí)驗方法，也提供了經(jīng)驗數據。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(zhù)手，進(jìn)行更深一步的實(shí)驗研究。
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