مخلوط کننده صنعتی- خلاصه
مخلوط کردن و مخلوط کردن یکی از عملیات کلیدی واحد در صنایع شیمیایی، دارویی، مواد غذایی و محیط زیست است. به عنوان مثال، در یک کارخانه فیبر مصنوعی، تنها دو راکتور پلیمری به عنوان تجهیزات اصلی وجود دارد، در حالی که تجهیزات مخلوط کننده کمکی مانند ظروف مواد تشکیل دهنده، ظروف محلول، ظروف رقیق کننده، ظروف بافر تا 30 واحد وجود دارد. در تولید مواد پلیمولری، 85 درصد از رآکتورهای پلیمری به عنوان تجهیزات اصلی، تجهیزات مخلوط کننده هستند. در فرآیند تولید تخمیر دارویی، از فرهنگ دانه تا فرآیند تخمیر کلیدی، تقریباً همه تجهیزات مخلوط می شوند.

با توجه به کاربرد گسترده تجهیزات مخلوط کردن، تمرکز آن عمدتاً بر مصرف انرژی مخلوط کردن، زمان مخلوط کردن و سایر مقدار ماکرو در سیستم های غیر یکنواخت مانند سیستم های غیر نیوتنی کم چسبندگی و چسبندگی بالا، تعلیق مایع جامد و پراکندگی گاز است. در طول مدت طولانی، اگرچه تجربه زیادی در طراحی و ارتباط وجود دارد که می تواند برای تجزیه و تحلیل و پیش بینی سیستم مخلوط استفاده شود، اما افزایش مستقیم راکتور مخلوط از مقیاس آزمایشگاهی به مقیاس صنعتی، هنوز هم بسیار خطرناک است و هنوز هم نیاز به انتقال جرم، انتقال گرما و مخلوط از طریق افزایش تدریجی برای دستیابی به تجهیزات مخلوط است.

توسعه تجهیزات جدید مخلوط کردن و مخلوط کردن
در فرآیند دو مرحله ای مانند تخمیر که شامل مایعات گازی است، به طور گسترده ای از مخلوط کننده های توربین دیسک برای پراکندگی گاز استفاده می شود. از دهه ۸۰، تحقیق در مورد این نوع مخلوط کننده ها با توسعه ابزارهای آزمایش و مکانیک مایعات محاسباتی به تدریج عمیق تر شد. شرکت ها و واحد های تحقیقاتی نیز بسیاری از مخلوط کننده های کم مصرف و پراکندگی گاز را معرفی کردند.

در صنعت پلیمولر، تحقیقات و توسعه راکتورهای پلیمری کارآمد باعث ایجاد یک محرک قوی برای توسعه تجهیزات مخلوط کننده شده است. برای راکتورهای پلیمری، نه تنها نیاز به عملکرد خوب مخلوط، بلکه نیاز به برش به اندازه کافی برای مواد، در حالی که برای حذف به موقع گرما واکنش، همچنین نیاز به مخلوط کننده دارای حداکثر ظرفیت انتقال گرما ممکن است. مخلوط کننده های محوری اغلب نمی توانند این الزامات چند جانبه را برآورده کنند. برخی از گروه های بزرگ، از جمله بخش پتروشیمی، مانند سومیتومو ژاپن، میتسوبیشی سنگین صنعت و غیره از دیدگاه توسعه نوع جدید، راکتور پلیمری کارآمد، اختراع مانند * تراشه بزرگ، پان انرژی، تراشه ترکیبی مخلوط کننده. این مخلوط کننده ها از نظر عملکرد ترکیبی، به طور متعادل تر مخلوط کردن، برش، انتقال گرما و انطباق با چسبندگی مایع را در نظر می گیرند.

تعداد زیادی از تجهیزات مخلوط برای مخلوط کردن و عملیات تعلیق جامد با سیستم های چسبندگی پایین استفاده می شود که نیاز به توانایی چرخ چرخ برای ارائه جریان چرخه محوری بالا با مصرف انرژی پایین دارد. چرخ های سنتی کشتی می توانند این الزامات را برآورده کنند، اما تیغه های آن با سطوح پیچیده و استریوگرافی، ساخت دشوار و بزرگ سازی دشوار است.

مخلوط کننده دامنه چسبندگی گسترده
برای مخلوط کننده های سنتی، معمولا می توان به دو دسته تقسیم کرد. یک دسته برای مایعات کم چسبندگی، مخلوط کننده های توربو و غیره است، و دسته دیگر برای مایعات چسبندگی بالا، مخلوط کننده های پیچ و تاب و غیره است. با این حال، در بسیاری از فرآیندهای واکنش، مانند فرآیند واکنش پلیمری، چسبندگی مواد در آغاز بسیار پایین است و چسبندگی با انجام واکنش افزایش می یابد. در این شرایط، انتخاب مخلوط کننده مشکل ایجاد می شود. برای این شرایط، می توان از دستگاه مخلوط کننده ترکیبی استفاده کرد، یعنی تنظیم مرکزی مخلوط کننده برای مایعات کم چسبندگی، و اضافه کردن مخلوط کننده با قطر بزرگ برای مایعات چسبندگی بالا. دستگاه مخلوط کننده مرکزی را در هنگام کم چسبندگی شروع کنید، مخلوط کننده قاب را متوقف کنید و آن را به عنوان پنجره استفاده کنید؛ پس از افزایش چسبندگی، دو دستگاه همزمان فعال می شوند تا با هم کار کنند. با این حال، دستگاه های مخلوط کننده ترکیبی معمولا پیچیده تر هستند.

تکنولوژی آزمایش میدان جریان و محاسبه مکانیک مایعات
در ارزیابی اثر مخلوط یک دستگاه مخلوط کردن می تواند ابزارهای مختلفی مانند اندازه گیری قدرت مخلوط کردن، اندازه گیری ضریب انتقال گرما، اندازه گیری زمان مخلوط کردن و غیره وجود داشته باشد، اما ارزیابی اساسی اندازه گیری جریان تشکیل مواد در داخل دستگاه مخلوط کردن است. به عنوان هسته فناوری مخلوط کردن این است که برای یک نوع مخلوط خاص (مانند تعلیق جامد-مایع، پراکندگی مایع-مایع و غیره) چه نوع جریان مورد نیاز است، چه نوع مخلوط کننده و چه شرایط عملیاتی می تواند با مصرف انرژی کمتر جریان مورد نیاز را بدست آورد. با استفاده از ابزارهای آزمایش پیشرفته و ایجاد مدل ریاضی معقول، به دست آوردن میدان سرعت، میدان دما و میدان غلظت داخل مخلوط کننده، نه تنها برای طراحی بهینه سازی تجهیزات مخلوط کننده اهمیت اقتصادی بسیار مهم دارد، بلکه برای تحقیقات اساسی تقویت و مخلوط کردن اهمیت نظری واقعی دارد.

مخلوط کننده صنعتی- توسعه تکنولوژی
تکنولوژی اندازه گیری سرعت لیزر دوپلر (LDV)
تکنولوژی اندازه گیری سرعت تصویربرداری ذرات (PIV)
تکنولوژی توموگرافی الکترونیکی (EPT)
تکنولوژی محاسبه مکانیک مایعات (CFD)

به دلیل تنوع سیستم کاربردی و پیچیدگی ویژگی های جریان مواد، مخلوط کردن مایعات برای مدت طولانی از طریق روش های آزمایشی برای مطالعه مقدار ماکرو مانند قدرت مخلوط شده است. توصیف دقیق و شبیه سازی فرآیندهای مخلوط یکنواخت، غیر یکنواخت و فرآیندهای پیچیده مخلوط و واکنش، ارائه راهنمایی تئوری برای بهینه سازی طراحی و تقویت تجهیزات مخلوط، یک جهت مهم توسعه فناوری مخلوط است. استفاده از فناوری های جدید اندازه گیری و شبیه سازی، فناوری های ترکیبی را به مرحله جدید توسعه می رساند که به طور مستقیم به طراحی تجهیزات فرآیند ایمن تر و بهینه تر، بهبود کارایی فرآیند و کاهش خطر خرابی و در نهایت بهبود بهره وری واکنش کمک می کند. توسعه مخلوط کننده های جدید و طراحی کمک هوشمند تجهیزات مخلوط، کارایی بالا و راحتی استفاده از فناوری مخلوط مایعات را در صنعت افزایش می دهد.