How to Select a High Viscosity Mixer: Impeller Types, Torque, and Design

Stå foran en 5.000 liters reaktor med lithiumbatterianodeslam, og problemet bliver indlysende: pumpehjulet drejer, overfladen bevæger sig næsten ikke, og kun en lille zone omkring akslen ser godt blandet ud. Dette er huleeffekten, og det er grunden til, at almindelige lavviskøse omrørere fejler, så snart produktet passerer et par tusinde centipoise. Den praktiske konklusion er enklere end væskemekanikken bag den - en højviskositetsblander er valgt ud fra pumpehjulsgeometri, gear-reduceret drejningsmoment og frigang nær væggen, ikke af motorstørrelse alene .

Hvad gør højviskositetsblanding anderledes

Laminært flow ændrer reglerne

Vand har en viskositet på ca. 1 cP. Honning sidder tæt på 10.000 cP. En smørbar belægning kan nå 100.000 cP eller mere. Når først produktet overstiger ca. 5.000 cP, forsvinder turbulent flow i det væsentlige. Væsken bevæger sig i glatte, parallelle lag, og blandingen sker ved forskydning og bulkcirkulation i stedet for hvirvler. Dette er grunden til, at en højviskositetsblander ikke bare kan være en større version af en vandomrører — det skal være designet til laminære forhold fra starten .

The Cavern Effect og Dead Zones

I en tank med tyk væske skaber et roterende pumpehjul en relativt godt blandet "hule" omkring sig selv, mens resten af produktet roterer langsomt eller forbliver næsten stationært. Resultatet er døde zoner ved tankvæggen, under pumpehjulet og nær overfladen. Standard modforanstaltningen er at øge pumpehjulets diameter i forhold til tankdiameteren (D/T-forhold) og tilføje aftørringselementer, der kontinuerligt skraber beholdervæggen og returnerer produktet ind i blandezonen.

Valg af det rigtige pumpehjul til tykke væsker

Der findes ikke en enkelt "bedste" højviskositetsblanderhjul. Det rigtige valg afhænger af, hvor tykt produktet er, om du har brug for varmeoverførsel, om produktet klæber til væggen, og hvor ofte du skifter batch. Tabellen nedenfor opsummerer de mest almindelige designs, der anvendes i industrien.

Anker- og rammeomrørere

Ankerhjul følger den indre kontur af fartøjet, så de holder produktet i bevægelse langs væggen og fremmer varmeoverførsel gennem kappen. Når produktet er klistret eller har tendens til at bage på væggen, a rammeomrører med skrabeblade til højviskose produkter er den mere pålidelige mulighed, fordi skraberne løbende skræller materiale af overfladen. Disse designs passer til reaktorer, lagertanke og coating-kedler i intervallet 10.000 til 100.000 cP.

KSG Rammetype Omrøringspagaj med skraber til producenter med høj viskositet, OE Jiangsu Top Intelligent Technology Co., Ltd er ChinaKSG Rammetype Omrøringspagaj med skraber til producenter og forsyninger med høj viskositet... Se produkt →

Helical Bånd Impellers

Når batchen bliver tykkere end omkring 50.000 cP, kan et enkelt anker eller en enkelt ramme ofte ikke generere nok top-til-bund-omsætning. Et spiralformet bånd tvinger hele massen opad langs skaftet og nedad ved væggen, hvilket giver den cirkulation, som ankerdesignerne mangler. Dette gør spiral-bånd kombineret omrører til højviskositet omrørere et almindeligt valg for polymeropløsninger, tætningsmidler, batterislam og tunge pastaer op til 1.000.000 cP.

ZLG spiralbånd kombineret omrøringspagaj Højviskositet omrørerproducenter Jiangsu Top Intelligent Technology Co., Ltd er ChinaZLG Spiral Ribbon Combined Omrører Paddle High Viscosity Agitator producenter og ... Se produkt →

Planetblandere: Når batchen går videre

Over flere hundrede tusinde centipoise, eller når produktet indeholder store mængder tørt pulver, bliver planetblandere praktiske. Deres pumpehjul roterer om deres egne akser, mens de kredser om tanken, og fejer hele fartøjets volumen uden døde zoner. Afvejningen er mekanisk kompleksitet og omkostninger, hvorfor de kun bør vælges, når enklere geometrier har vist sig utilstrækkelige.

Geometri, montering og applikationspasning

Top-indgang vs. bund-entry vs. side-entry

Monteringskonfiguration bestemmes ofte af tanken selv. Top-entry mixere er de mest almindelige til reaktorer og trykbeholdere, fordi akslen går lige gennem mandehullet eller en dedikeret dyse. Når produktet er ekstremt tyktflydende, a top-entry mixer med høj viskositet holder drevet over væsken og gør det muligt at dimensionere pumpehjulets diameter tæt på karvæggen. Blandere med bundindgang og sideindgang er mere kompakte, men skaber tætnings- og vedligeholdelsesudfordringer, især med slibende opslæmninger eller produkter, der bundfælder.

TOPA002 High Viscosity Ramme Top-Entry Mixer Producenter, OEM-leverandører - Jian Jiangsu Top Intelligent Technology Co., Ltd er ChinaTOPA002 High Viscosity Frame Top-Entry Mixer producenter og leverandører, leverer OEM ... Se produkt →

Forholdet mellem pumpehjulsdiameter og tankdiameter bliver den mest synlige designforskel mellem installationer med lav viskositet og højviskositet. Et standard turbinehjul bruger kun omkring en tredjedel af tankens diameter; et højviskositetshjul skal dække mere end ni tiendedele af det.

Eksempler på ægte proces

I den kemiske industri håndterer ramme- og båndblandere harpikskedler, klæbemidler og pastaer, hvor produktkvaliteten afhænger af ensartet temperatur og fravær af døde zoner. Den kemisk industri projektreferencer på denne side viser, hvordan den samme rammegeometri tilpasser sig forskellige reaktorstørrelser og tætningskrav. Ved lithium-batteriproduktion er anode- og katodeslamningerne typisk ikke-newtonske, hvilket betyder, at deres viskositet ændres med forskydningshastigheden; den lithium batteri industri projektreferencer illustrere, hvorfor CFD-analyse og materialevalg betyder mere end en simpel cP-vurdering. I belægninger er den almindelige efterspørgsel efter en højviskositetsblander, der kan sprede pigment i en harpiks uden at belufte batchen.

Effekt, drejningsmoment og almindelige specifikationsfejl

Tænk først på drejningsmomentet

Den mest almindelige fejl er at specificere en højviskositetsblander alene ved motorkraft. Ved tyktflydende blanding er drejningsmoment det, der gør arbejdet. En 30 kW motor forbundet til en højhastighedsaksel leverer meget lidt drejningsmoment; den samme motor bag en gearkasse, der producerer 30 RPM, kan nemt dreje et stort anker. Kontroller altid det nominelle drejningsmoment på udgangsakslen, ikke motorens typeskilt . Gear-reducerede drivlinjer er ikke til forhandling af denne grund, og reduktionsforholdet skal matches til den maksimale forventede viskositet.

Fem specifikationsfejl, der koster penge

1. Dimensjonering af pumpehjulet for lille passer gennem et eksisterende mandehul. Blanderen kører derefter i timevis uden at flytte ydermaterialet.
2. Ignorerer frigang nær væggen . Uden skraber eller ankerdækning overophedes produktet i nærheden af ​​jakken eller danner en skorpe.
3. Angivelse af kun viskositet i cP mens du ignorerer flydespænding og forskydningsfortyndende adfærd. En pasta kan ligne 20.000 cP i hvile, men opføre sig som 200.000 cP under en skraberbelastning.
4. Glem alt om den mekaniske tætning . Viskøse produkter skaber radiale belastninger, der skubber akslen sidelæns; standard patronforseglinger er ikke altid tilstrækkelige.
5. Ingen bestemmelse om test . CFD og pilotforsøg er den billigste forsikring mod en fuldskalablander, der ikke kan opnå den påkrævede homogenitet.

Ikke-newtonsk adfærd ændrer beregningen

De fleste industrielle højviskositetsprodukter - belægninger, klæbemidler, pastaer, batterislam - er ikke-newtonske. Deres tilsyneladende viskositet falder eller stiger, når pumpehjulets hastighed ændres. Dette er grunden til, at en kurve over viskositet versus forskydningshastighed er mere værdifuld end et enkelt cP-tal. Når producenten beder om en produktprøve og kører en rheologitest, skal du betragte det som et tegn på professionel praksis snarere end en unødvendig forsinkelse.

Hvad skal du angive, før du køber

Den korte specifikationsliste

Før du anmoder om et tilbud, skal du udarbejde en klar erklæring om følgende: væskesammensætning, viskositetsinterval ved driftstemperatur, massefylde, påkrævet batchstørrelse, tankdimensioner, tilgængelig dysestørrelse, driftstryk og temperatur, om beholderen er kappet, og om produktet er slibende, ætsende eller fødevaregodkendt. Angiv også om blanderen skal køre kontinuerligt eller intermitterende, og om der kræves CIP (clean-in-place).

Brug CFD, før du underskriver

Computational fluid dynamics analyse er blevet en standard del af højviskositets mixer design. En CFD-model kan afsløre døde zoner, estimere strømforbruget ved forskellige hastigheder og sammenligne to pumpehjulsgeometrier uden at bygge nogen af ​​dem. Mange udstyrsleverandører, herunder ingeniørerne bag denne side, udgiver deres CFD væskedynamikanalyseteknologi som en del af designservicen. Hvis en leverandør ikke kan vise strømningsmønstre eller drejningsmomentforudsigelser for dit specifikke produkt, skal du behandle det som et advarselstegn.

Plan for vedligeholdelsesadgang

Blandere med høj viskositet er tunge, og deres tætninger udsættes for større slid end deres modparter med lav viskositet. Kontroller, at den mekaniske tætning kan serviceres uden at løfte hele drivlinjen, at skraberbladene kan udskiftes, og at gearkassen har tilstrækkelig oliekøling til kontinuerlig drift. Disse detaljer bestemmer, om et rutinemæssigt seglskift tager fire timer eller to dage.

Ofte stillede spørgsmål om højviskositetsblandere