一、混合模型的由來
通常研究粉體混合都是在一種靜態(tài)過程中進(jìn)行的。但是，因各種粉體粒徑大小不一、輕重各異、品種繁多而且混合過程是粉體在運(yùn)動狀態(tài)下進(jìn)行的，所以研究粉體混合要考慮粉體運(yùn)動特征、運(yùn)動趨勢這兩個(gè)方面。
1、通過觀察發(fā)現(xiàn)運(yùn)動粉體的行為規(guī)律
經(jīng)過多年研究，我們觀察到在激烈的外力作用下，發(fā)生位移、動蕩的粉體會呈現(xiàn)出與液體非常相似的運(yùn)動特征，即像水一樣流動、沉浮。
2、混合模型是量化研究粉體混合的基礎(chǔ)
因此，通過建立粉體液態(tài)化混合模型來解釋和分析粉體混合運(yùn)動，可以使繁雜和困難的研究工作變得清晰和容易起來，并且為量化研究混合中的運(yùn)動粉體奠定了基礎(chǔ)。
二、運(yùn)動粉體液態(tài)化混合模型的建立
1、混合模型建立的外部條件
1）在封閉的容器中存有兩種或多種參與混合的粉體；
2）容器中的粉體受到重力和各種機(jī)械力作用而產(chǎn)生的各種運(yùn)動，比如：翻轉(zhuǎn)運(yùn)動、對流運(yùn)動、震蕩運(yùn)動、被剪切運(yùn)動等等；
2、定義
定義：在外力作用下，容器內(nèi)運(yùn)動的粉體會發(fā)生與液體運(yùn)動相似的運(yùn)動現(xiàn)象。因此我們將這個(gè)現(xiàn)象定義為：運(yùn)動粉體液態(tài)化混合模型。粉體混合的過程就是運(yùn)動粉體液態(tài)化運(yùn)動的過程，其中粉體顆粒的個(gè)體會因自身特性（重、輕、大、小）在“液體”中表現(xiàn)出下沉、上浮、中間懸浮等等運(yùn)動趨勢。
解釋：1）液體特征如向上漂浮、中間懸浮、底部下沉等現(xiàn)象在運(yùn)動粉體中同樣出現(xiàn)。用這些現(xiàn)象來解釋粉體混合比較直觀、準(zhǔn)確、易懂。例如：我們拿一個(gè)內(nèi)裝一半粉體的玻璃瓶進(jìn)行激烈晃動時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)粉體像液體一樣流動、漂浮、震蕩。
解釋：2）模型中液體化的“液體密度”就是所有參加混合的粉體（密度x粒徑）的均值。某種粉體與均值越接近，則該粉體就越容易混入主體粉中。
3、粉體在混合模型中的運(yùn)動特征(如圖3-1)
1）粉體運(yùn)動的動力主要來自自身重力和外部機(jī)械力。
2）重粉、大顆粒粉因體重大而下沉，輕粉、細(xì)粉因體輕被擠的向上浮動，中等粉震蕩懸浮。
3）粉體運(yùn)動越激烈液態(tài)化現(xiàn)象就越明顯。
4）粉體流動性越好液態(tài)化現(xiàn)象就越明顯。
三、運(yùn)動粉體液態(tài)化混合模型的內(nèi)容
既然是液態(tài)化混合模型，其內(nèi)容必然有液態(tài)特征的幾個(gè)組成部分。比如“液態(tài)”的內(nèi)涵、“液體”的比重、粉體個(gè)體的沉浮原因、“液體”的“稀與稠”、只有將這些問題一一分析到位，才能準(zhǔn)確地給出混合模型的整體內(nèi)容。
1、粉體密度在混合模型中的應(yīng)用
粉體密度是影響混合過程的重要粉體特征之一。根據(jù)液態(tài)化混合模型的原理，比較重的粉體顆粒容易下沉，比較輕的粉體顆粒容易上浮，如果所有輕粉顆粒都上浮聚集就不易混合均勻。只有密度適中的粉體顆粒能較好的懸浮在主體粉之中進(jìn)行相互摻和、滲透，達(dá)到混合均勻的目的，其中粉體密度適中的含義是指其個(gè)體與所有參加混合的粉體的整體密度均值接近。
2、粉體粒徑在混合模型中的應(yīng)用
粉體的平均粒徑也是影響混合的重要特征：參與混合的粉體顆粒其粒徑越小、粉末越細(xì)，混合時(shí)越容易上浮到上方。反之粒徑越大、粉體顆粒越粗，混合時(shí)越容易下沉到底部。
需要注意的是：
1）通常檢測的粉體粒徑是平均粒徑，實(shí)際參加混合的同種粉體粒徑也是有差異的，若某種粉體粒徑大小之比達(dá)到數(shù)倍時(shí)也會出現(xiàn)該粉體的小粒徑粉體上飄、大粒徑粉體下沉的現(xiàn)象。
2）通常粒徑在50目以下的粗粉和1000目以上的細(xì)粉就會造成粉體混合工作的明顯困難。因此，為了達(dá)到混合均勻的目的則需要控制粉體之間的粒徑差異。
3、粉體沉浮特征值——粉體密度與粒徑的乘積
這個(gè)沉浮特征值是我們建立混合模型的關(guān)鍵內(nèi)容之一。因?yàn)橐粋€(gè)粉體顆粒在液體中是沉還是浮不是一個(gè)因素決定的，是其密度和粒徑兩個(gè)因素共同決定的，因此引入兩者的乘積才能準(zhǔn)確體現(xiàn)粉體顆粒的上浮或下沉。
乘積越小上浮趨勢越大，反之亦然。
1）沉浮特征值定義：特征值=密度*粒徑
2）舉例解釋：現(xiàn)有A粉、B粉混合，計(jì)算其沉浮特征值，判斷其沉浮性能。
A粉體：密度a=1.0 、粒徑a=28微米
沉浮特征值a=密度ax粒徑a=1.0x28=28
B粉體：密度b=0.2 、粒徑b=150微米
沉浮特征值b=密度bx粒徑b=0.2x150=30
分析：a、單從密度上分析密度a粉重有下沉趨勢，密度b粉輕有上浮趨勢，密度相差5倍，混合應(yīng)該有困難。
b、單從粒徑上分析粒徑a粉細(xì)小有上浮趨勢，粒徑b粉粗大有下沉趨勢，粒徑相差5.3倍，混合應(yīng)該有困難。
c、而實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，a、b兩粉能夠順利混合均勻。分析原因是，雖然a、b兩粉的比重差異大，粒徑差異大，但其沉浮特征值（28、30）比較接近，致使混合能夠順利進(jìn)行。這是因?yàn)閍粉的比重下沉趨勢與粒徑上浮趨勢相抵消，與b粉相比較綜合特征是相對均衡的。
因此，在運(yùn)動粉體液態(tài)化混合模型中采用沉浮特征值來分析判斷混合運(yùn)動是一個(gè)更加貼近實(shí)際情況的較好方法。
4、“液體”的內(nèi)涵
液態(tài)化混合模型中的液體也是一個(gè)關(guān)鍵內(nèi)容，這個(gè)液體就是參與混合的粉體整體，粉體顆粒就是個(gè)體。
1）“液體”是粉體的集合
該“液體”是指在封閉容器中參與混合的各種粉體集合。這個(gè)集合并不代表某一種粉體，而是對外呈現(xiàn)出一個(gè)粉體的整體，有著整體的密度、整體的平均粒徑、整體的流動性。
2）“液體”的浮力
“液體”的浮力是由參與混合的全體粉體所決定的，這個(gè)浮力就是參與混合多個(gè)粉體沉浮特征值的集體均值。
若個(gè)體粉體的沉浮特征值小于集體均值，則有上浮趨勢，差值越大，上浮趨勢越強(qiáng)，反之亦然。不同的粉體集合會有不同的液體浮力，原因是因其基礎(chǔ)條件密度、粒徑的不同而不同。
5、液體的稀稠由粉體流動性所決定
在運(yùn)動粉體液態(tài)化混合模型中，流動性的好壞決定了液體的“稀或稠”。粉體流動性越好，液體就越“稀”，粉體的混合進(jìn)程就越快，所需要的混合時(shí)間就越短，反之亦然。
1）流動性好的粉體對混合的影響：
正面影響：混合效率高。根據(jù)液態(tài)化混合模型理論中的“稀稠理論”，液體越稀粉體流動速度越快，粉體相互摻和、滲透效率越高，因此容易達(dá)到混合均勻的目的。
負(fù)面影響：根據(jù)液態(tài)化混合模型理論，粉體在混合過程中由于粉體流動性過好，會加強(qiáng)因粉體特性差異化產(chǎn)生新的上浮或下沉現(xiàn)象；且在混合均勻之后，粉體在裝卸、輸送的震動環(huán)境下易產(chǎn)生二次偏析、分層現(xiàn)象，造成新的不均勻。
2）流動性差的粉體對混合的影響：
正面影響：粉體的把持力較強(qiáng)，一旦各種粉體擴(kuò)散均勻（即混合均勻），則不易產(chǎn)生新的偏析、分層和新的不均勻現(xiàn)象。
負(fù)面影響：根據(jù)液態(tài)化混合模型中的“稀稠理論”，液體越稠粉體在混合過程中由于粉體流動性差，粉體流動速度緩慢會使混合產(chǎn)生困難，降低混合效率，不易達(dá)到混合均勻的目的。
在實(shí)際工作中，流動性太好或太差的粉體在混合工作中都存在著混合工藝難題。
四、運(yùn)動粉體液態(tài)化模型的應(yīng)用
混合模型的建立對粉體混合的研究有極為重要的意義，它揭示了粉體混合的運(yùn)動特征和運(yùn)動趨勢，如果我們采用有針對性的混合設(shè)備和混合工藝，就會將粉體混合的均勻度達(dá)到很高水平。
1、混合模型指出了混合難點(diǎn)和解決方法
在混合模型中很容易找到不利于粉體均勻混合的現(xiàn)象和原因，比如粉體顆粒的上浮或下沉、液體的“稠或稀”，因此可以找到相應(yīng)的措施克服這些不利因素。
1）當(dāng)個(gè)體粉體顆粒的沉浮特征值與粉體整體均值差距較大時(shí)，粉體顆粒上浮下沉趨勢較強(qiáng)，可以采用混合粉體的料桶容器沿水平軸做上下翻轉(zhuǎn)（旋轉(zhuǎn)）運(yùn)動，從而輕松阻止粉體顆粒的沉浮運(yùn)動趨勢；
2）當(dāng)參與混合的粉體流動性不好（稠液體），可以采用在混合機(jī)的料桶容器中設(shè)置運(yùn)動葉片對粉體內(nèi)部進(jìn)行強(qiáng)制剪切，促進(jìn)粉體顆粒之間的對流擴(kuò)散和相互摻和，從而克服因粉體（稠）而不易流動的缺點(diǎn)，提高了混合效率。
2、為深入研究粉體混合技術(shù)奠定了基礎(chǔ)
運(yùn)動粉體液態(tài)化混合模型的建立可將原本復(fù)雜的、無序的固態(tài)粉體混合工作，歸納出形象的、具有粉體集體特征（如“液體”“液體比重”）的混合模型，另有粉體顆粒的個(gè)體在模型中表現(xiàn)出上浮、下沉的運(yùn)動趨勢。
在模型中量化指出：
粉體個(gè)體的沉浮特征值=粒徑X密度
粉體的整體浮力=粉體沉浮特征值的平均值（還要考慮各個(gè)粉體的權(quán)重即添加比例等）。
有了這些概念、數(shù)據(jù)，為進(jìn)一步研究粉體混合理論奠定了基礎(chǔ)，參閱下一章金合混合指數(shù)。
15890653239
0371-62621111
金合雙動微信公眾號
中文
上一篇
下一篇