2024/11/1 混合与均质机械 1 混合和均质机械 ◼ 第一节 概述 ◼ 一 混合：指两种或两种以上不同组份的物料在外力作 用下运动速度方向发生改变，使各组份的粒子均匀分布 的过程。经过混合操作后得到的物料称为混合物。 ◼ 常见混合物的类型：固体与固体、固体与液体、液体 与液体、液体与气体相混合构成的混合物。 ◼ 混合的目的在于获得均匀混合物，强化热交换过程，增 强物理和化学反应。 ◼ 二 混合机及其类型： ◼ 混合机械：将两种或两种以上不同组分的物料混合在 一起构成混合物的机械设备有两类：混合机、搅拌机 和捏合机
2024/11/1 混合与均质机械 1 混合和均质机械 ◼ 第一节 概述 ◼ 一 混合：指两种或两种以上不同组份的物料在外力作 用下运动速度方向发生改变，使各组份的粒子均匀分布 的过程。经过混合操作后得到的物料称为混合物。 ◼ 常见混合物的类型：固体与固体、固体与液体、液体 与液体、液体与气体相混合构成的混合物。 ◼ 混合的目的在于获得均匀混合物，强化热交换过程，增 强物理和化学反应。 ◼ 二 混合机及其类型： ◼ 混合机械：将两种或两种以上不同组分的物料混合在 一起构成混合物的机械设备有两类：混合机、搅拌机 和捏合机
2024/11/1 混合与均质机械 2 ◼ 一类是对粉粒状物料，低中粘度物料进行混合的机械称 为混合机（多指 固＋固）或 者搅拌机（多指 液＋液或 液＋固）。 ◼ 另一类是对高粘稠浆料和塑性固体物料进行混合的机械 设备叫做捏和机。 ◼ 三 均质和均质机械： ◼ 对乳浊液、悬浮液进行边破碎边混合的过程叫均质。所 采用的机械设备有均质机 和胶体磨。 ◼ 均质的目的在于既要获得均匀的混合物，又要使得产品 的颗粒细微一致，不会产生离析。通常所采用的机械称 为均质机和胶体磨
2024/11/1 混合与均质机械 2 ◼ 一类是对粉粒状物料，低中粘度物料进行混合的机械称 为混合机（多指 固＋固）或 者搅拌机（多指 液＋液或 液＋固）。 ◼ 另一类是对高粘稠浆料和塑性固体物料进行混合的机械 设备叫做捏和机。 ◼ 三 均质和均质机械： ◼ 对乳浊液、悬浮液进行边破碎边混合的过程叫均质。所 采用的机械设备有均质机 和胶体磨。 ◼ 均质的目的在于既要获得均匀的混合物，又要使得产品 的颗粒细微一致，不会产生离析。通常所采用的机械称 为均质机和胶体磨
2024/11/1 混合与均质机械 3 ◼ 对混合和均质机械的一般要求是： ◼ ①混合物的混合均匀度高； ◼ ②物料在容器内的残留量少； ◼ ③均质物的颗粒微小，质地细腻； ◼ ④设备结构简单，坚固耐用，操作方便，便于检视、 取样和清理； ◼ ⑤机械设备要防锈，耐腐蚀，容器表面光滑，工作部 件能拆卸清洗； ◼ ⑥电机设备和电控装置应能防爆、防湿、防尘，符合 环境保护和安全运行的要求
2024/11/1 混合与均质机械 3 ◼ 对混合和均质机械的一般要求是： ◼ ①混合物的混合均匀度高； ◼ ②物料在容器内的残留量少； ◼ ③均质物的颗粒微小，质地细腻； ◼ ④设备结构简单，坚固耐用，操作方便，便于检视、 取样和清理； ◼ ⑤机械设备要防锈，耐腐蚀，容器表面光滑，工作部 件能拆卸清洗； ◼ ⑥电机设备和电控装置应能防爆、防湿、防尘，符合 环境保护和安全运行的要求
2024/11/1 混合与均质机械 4 第五章 混合和均质机械 ◼ 二、混合均匀度的含义及表示方法 ◼ 混合物的混合均匀程度是衡量混合机性能好坏的主要 技术指标之一。通常用混合物中某组分含量的变异系 数Cv值来衡量混合机混合性能的好坏
2024/11/1 混合与均质机械 4 第五章 混合和均质机械 ◼ 二、混合均匀度的含义及表示方法 ◼ 混合物的混合均匀程度是衡量混合机性能好坏的主要 技术指标之一。通常用混合物中某组分含量的变异系 数Cv值来衡量混合机混合性能的好坏
2024/11/1 混合与均质机械 5 ◼ 浓度测定值X的密度函 数曲线见图5－3，图 中S值的大小影响了曲 线的形状。 ◼ 但是标准偏差S只能反 映某组分浓度绝对值的 波动情况，尚不能确切 地说明各个组分混合后 的相对均匀程度如何
2024/11/1 混合与均质机械 5 ◼ 浓度测定值X的密度函 数曲线见图5－3，图 中S值的大小影响了曲 线的形状。 ◼ 但是标准偏差S只能反 映某组分浓度绝对值的 波动情况，尚不能确切 地说明各个组分混合后 的相对均匀程度如何
2024/11/1 混合与均质机械 6 ◼ 例如，某组分在混合物中的含量为50％，经测定其S值 为0.02，而另一种组分在混合物中的含量仅5％，其S 值也是0.02，经验表明，前一种组分在混合物中均匀 分布程度远比后一种好。这是因为S值只与各观测值相 对x 的离差有关，而与各测定值本身的大小无关。所 以，仅用S和X两个特征数，还不足以全面客观地反映 混合物质量的优劣，必须采用变异系数C这个特征量， 亦即用相对离散程度作为特征量，才便于评价混合的 质量。 ( / ) 0 0 X S C =
2024/11/1 混合与均质机械 6 ◼ 例如，某组分在混合物中的含量为50％，经测定其S值 为0.02，而另一种组分在混合物中的含量仅5％，其S 值也是0.02，经验表明，前一种组分在混合物中均匀 分布程度远比后一种好。这是因为S值只与各观测值相 对x 的离差有关，而与各测定值本身的大小无关。所 以，仅用S和X两个特征数，还不足以全面客观地反映 混合物质量的优劣，必须采用变异系数C这个特征量， 亦即用相对离散程度作为特征量，才便于评价混合的 质量。 ( / ) 0 0 X S C =
2024/11/1 混合与均质机械 7 ◼ 根据公式（5—6）的计算，上例的两种组分中，第一种 组分的变异系数Cv（即相对离散值）只有 Cv =4％，而 第二种组分的 Cv =40％。这就表明第二种组分的相对离 散程度大于第一种。所以第一种组分在混合物中的均匀 分布程度比第二种要好得多。与Cv相对应的特征是为某 组分在混合物中的相对不离散程度，也就是混合均匀度 比值，可用下式来计算：Hs =1-Cv (%) ◼ 根据公式（5-7) 得到第一种组分在混合物中的均匀度为 96％，而第二种组分的均匀度仅60％
2024/11/1 混合与均质机械 7 ◼ 根据公式（5—6）的计算，上例的两种组分中，第一种 组分的变异系数Cv（即相对离散值）只有 Cv =4％，而 第二种组分的 Cv =40％。这就表明第二种组分的相对离 散程度大于第一种。所以第一种组分在混合物中的均匀 分布程度比第二种要好得多。与Cv相对应的特征是为某 组分在混合物中的相对不离散程度，也就是混合均匀度 比值，可用下式来计算：Hs =1-Cv (%) ◼ 根据公式（5-7) 得到第一种组分在混合物中的均匀度为 96％，而第二种组分的均匀度仅60％
2024/11/1 混合与均质机械 8 ◼ 三、混合机理 ◼ 两种或两种以上不同组分构成的混合物在混合机或者 料罐内，在外力作用下进行混合，从开始时的局部混 合达到整体的均匀混合状态，在某个时刻达到动态平 衡，之后，混合均匀度不会再提高，而分离和混合则 反复交替他进行着。 ◼ 整个混合过程存在着三种混合方式： ◼ （一）对流混合 ◼ （二）扩散混合 ◼ （三）剪切混合
2024/11/1 混合与均质机械 8 ◼ 三、混合机理 ◼ 两种或两种以上不同组分构成的混合物在混合机或者 料罐内，在外力作用下进行混合，从开始时的局部混 合达到整体的均匀混合状态，在某个时刻达到动态平 衡，之后，混合均匀度不会再提高，而分离和混合则 反复交替他进行着。 ◼ 整个混合过程存在着三种混合方式： ◼ （一）对流混合 ◼ （二）扩散混合 ◼ （三）剪切混合
2024/11/1 混合与均质机械 9 ◼ （一）对流混合：由于混合机工作部件表面对物料的相 对运动，所有粒子在混合机内从一处向另一处作相对流 动，位置发生转移，产生整体的流动称为对流混合。 ◼ （二）扩散混合：对于互溶性组分如固体与液体，液 体与气体，液体与液体组分等，在混合过程中，以分子 扩散形式向四周作无规律运动，从而增加了两个组分间 的接触面积和缩短了扩散平均自由程达到均匀分布状态。 对于互不相溶性组分的粉粒子，在混合过程中以单个粒 子为单元向四周移动，类似气体和液体分子的扩散，使 各组分的粒子先在局部范围内扩散，达到均匀分布，称 为扩散混合
2024/11/1 混合与均质机械 9 ◼ （一）对流混合：由于混合机工作部件表面对物料的相 对运动，所有粒子在混合机内从一处向另一处作相对流 动，位置发生转移，产生整体的流动称为对流混合。 ◼ （二）扩散混合：对于互溶性组分如固体与液体，液 体与气体，液体与液体组分等，在混合过程中，以分子 扩散形式向四周作无规律运动，从而增加了两个组分间 的接触面积和缩短了扩散平均自由程达到均匀分布状态。 对于互不相溶性组分的粉粒子，在混合过程中以单个粒 子为单元向四周移动，类似气体和液体分子的扩散，使 各组分的粒子先在局部范围内扩散，达到均匀分布，称 为扩散混合
2024/11/1 混合与均质机械 10 ◼ （三）剪切混合：由于物料群体中的粒子相互间形成 剪切面的滑移和冲撞作用，引起局部混合，称为剪切 混合。对于高粘稠度流变物料如面团和糖蜜等，主要 是依靠剪切混合，一般称为捏和。捏和机工作部件对 物料产生的剪切力，使物料拉成愈来愈薄的料层，料 层表面出现裂纹，产生层流流动，达到局部混合，谓 之剪切混合。挤压膨化机和绞肉机中的物料在螺杆作 用下也产生剪切混合。 ◼ 事实上，物料在混合机里往往同时存在着上述三种 混合方式，单一的混合方式是少见的，但是常以其中 的一种混合方式为主
2024/11/1 混合与均质机械 10 ◼ （三）剪切混合：由于物料群体中的粒子相互间形成 剪切面的滑移和冲撞作用，引起局部混合，称为剪切 混合。对于高粘稠度流变物料如面团和糖蜜等，主要 是依靠剪切混合，一般称为捏和。捏和机工作部件对 物料产生的剪切力，使物料拉成愈来愈薄的料层，料 层表面出现裂纹，产生层流流动，达到局部混合，谓 之剪切混合。挤压膨化机和绞肉机中的物料在螺杆作 用下也产生剪切混合。 ◼ 事实上，物料在混合机里往往同时存在着上述三种 混合方式，单一的混合方式是少见的，但是常以其中 的一种混合方式为主