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

Als je voor een reactor van 5.000 liter staat die anodeslurry van lithiumbatterijen bevat, wordt het probleem duidelijk: de waaier draait, het oppervlak beweegt nauwelijks en slechts een klein gebied rond de as ziet er goed gemengd uit. Dit is het caverne-effect en het is de reden dat gewone roerwerken met een lage viscositeit het begeven zodra het product een paar duizend centipoise overschrijdt. De praktische conclusie is eenvoudiger dan de vloeistofmechanica erachter: Menger met hoge viscositeit wordt geselecteerd op basis van de waaiergeometrie, het koppel met gereduceerd tandwiel en de speling nabij de muur, niet alleen op basis van de motorgrootte .

Wat het mengen met hoge viscositeit anders maakt

Laminaire stroming verandert de regels

Water heeft een viscositeit van ongeveer 1 cP. Honing zit in de buurt van 10.000 cP. Een smeerbare coating kan 100.000 cP of meer bereiken. Zodra het product ongeveer 5.000 cP overschrijdt, verdwijnt de turbulente stroming in wezen. De vloeistof beweegt in gladde, parallelle lagen en het mengen gebeurt door schuif- en bulkcirculatie in plaats van door wervelingen. Dit is de reden waarom een mixer met hoge viscositeit niet simpelweg een grotere versie van een waterroerder kan zijn – het moet vanaf het begin ontworpen zijn voor laminaire omstandigheden .

Het groteffect en dode zones

In een tank met dikke vloeistof creëert een roterende waaier een relatief goed gemengde "caverne" om zich heen, terwijl de rest van het product langzaam draait of vrijwel stationair blijft. Het resultaat zijn dode zones aan de tankwand, onder de waaier en dichtbij het oppervlak. De standaard tegenmaatregel is het vergroten van de waaierdiameter ten opzichte van de tankdiameter (D/T-verhouding) en het toevoegen van veegelementen die continu de vatwand schrapen en het product terugbrengen naar de mengzone.

Het kiezen van de juiste waaier voor dikke vloeistoffen

Er bestaat niet één ‘beste’ mixerwaaier met hoge viscositeit. De juiste keuze hangt af van hoe dik het product is, of je warmteoverdracht nodig hebt, of het product aan de muur plakt en hoe vaak je van batch wisselt. De onderstaande tabel geeft een overzicht van de meest voorkomende ontwerpen die in de industrie worden gebruikt.

Anker- en frameroerwerken

Ankerwaaiers volgen de interne contouren van het vat, zodat ze het product langs de wand laten bewegen en de warmteoverdracht door de mantel bevorderen. Wanneer het product plakkerig is of de neiging heeft om aan de muur vast te bakken, a frameroerwerk met schraperbladen voor producten met een hoge viscositeit is de betrouwbaardere optie omdat de schrapers voortdurend materiaal van het oppervlak afpellen. Deze ontwerpen zijn geschikt voor reactoren, opslagtanks en coatingketels in het bereik van 10.000 tot 100.000 cP.

KSG frametype roerpeddel met schraper voor fabrikanten met hoge viscositeit, OE Jiangsu Top Intelligent Technology Co., Ltd is ChinaKSG frametype roerpeddel met schraper voor fabrikanten en leveranciers van hoge viscositeit ... Bekijk Product →

Spiraalvormige lintwaaiers

Wanneer de batch dikker wordt dan ongeveer 50.000 cP, kan een enkel anker of frame vaak niet voldoende omzet van boven naar beneden genereren. Een spiraalvormig lint dwingt de hele massa omhoog langs de schacht en naar beneden bij de muur, waardoor de circulatie ontstaat die bij ankerontwerpen ontbreekt. Dit maakt de Gecombineerde roerstaaf met spiraallint voor roerwerken met hoge viscositeit een gebruikelijke keuze voor polymeeroplossingen, afdichtingsmiddelen, batterijslurries en zware pasta's tot 1.000.000 cP.

ZLG spiraallint gecombineerde roerpeddelfabrikanten met hoge viscositeit Jiangsu Top Intelligent Technology Co., Ltd is ChinaZLG spiraallint gecombineerde roerpeddel roerwerk met hoge viscositeit en ... Bekijk Product →

Planetaire mengers: wanneer de batch verder gaat

Boven enkele honderdduizenden centipoise, of wanneer het product grote hoeveelheden droog poeder bevat, worden planeetmengers praktisch. Hun waaiers draaien om hun eigen as terwijl ze in een baan rond de tank draaien, waardoor het hele scheepsvolume wordt bestreken zonder dode zones. De afweging is mechanische complexiteit en kosten, en daarom mogen ze alleen worden geselecteerd als eenvoudigere geometrieën onvoldoende zijn gebleken.

Geometrie, montage en toepassingspasvorm

Top-entry versus bottom-entry versus zij-entry

De montageconfiguratie wordt vaak bepaald door de tank zelf. Top-entry mixers zijn het meest gebruikelijk voor reactoren en drukvaten, omdat de schacht dwars door het mangat of een speciaal mondstuk gaat. Wanneer het product extreem stroperig is, a hoge-viscositeitsframe mixer met boveninvoer houdt de aandrijving boven de vloeistof en zorgt ervoor dat de waaierdiameter dicht bij de vatwand kan worden gedimensioneerd. Mengers met onder- en zij-ingang zijn compacter, maar zorgen voor uitdagingen op het gebied van afdichting en onderhoud, vooral bij schurende slurries of producten die bezinken.

TOPA002 Fabrikanten van top-entry mixers met hoge viscositeit, OEM-leveranciers - Jian Jiangsu Top Intelligent Technology Co., Ltd is ChinaTOPA002 fabrikanten en leveranciers van hoge viscositeit frame top-entry mixers, bieden OEM ... Bekijk Product →

De verhouding tussen waaierdiameter en tankdiameter wordt het meest zichtbare ontwerpverschil tussen installaties met lage en hoge viscositeit. Een standaard turbinewaaier gebruikt slechts ongeveer een derde van de tankdiameter; een waaier met een hoge viscositeit zou meer dan negen tiende ervan moeten bestrijken.

Echte procesvoorbeelden

In de chemische industrie verwerken frame- en lintmengers harsketels, lijmen en pasta's waarbij de productkwaliteit afhangt van een uniforme temperatuur en de afwezigheid van dode zones. De projectreferenties voor de chemische industrie op deze site laten zien hoe dezelfde framegeometrie zich aanpast aan verschillende reactorgroottes en afdichtingsvereisten. Bij de productie van lithiumbatterijen zijn de anode- en kathode-slurries doorgaans niet-Newtons, wat betekent dat hun viscositeit verandert met de afschuifsnelheid; de projectreferenties voor de lithiumbatterij-industrie illustreren waarom CFD-analyse en materiaalselectie belangrijker zijn dan een simpele cP-rating. Op het gebied van coatings is er vaak vraag naar een menger met hoge viscositeit die pigment in een hars kan dispergeren zonder de batch te beluchten.

Vermogen, koppel en veel voorkomende specificatiefouten

Denk eerst aan koppel

De meest voorkomende fout is het specificeren van een mixer met hoge viscositeit alleen op basis van het motorvermogen. Bij viskeus mengen is het koppel het werk. Een motor van 30 kW, aangesloten op een hogesnelheidsas, levert zeer weinig koppel; dezelfde motor achter een versnellingsbak die 30 toeren per minuut produceert, kan met gemak een groot anker draaien. Controleer altijd het nominale koppel op de uitgaande as, niet op het typeplaatje van de motor . Om deze reden zijn aandrijflijnen met gereduceerde tandwielen niet onderhandelbaar en moet de reductieverhouding worden afgestemd op de maximaal verwachte viscositeit.

Vijf specificatiefouten die geld kosten

1. De waaier is te klein gedimensioneerd om door een bestaand mangat te passen. De mixer draait vervolgens urenlang zonder het buitenmateriaal te verplaatsen.
2. Het negeren van de afstand tot de muur . Zonder schraper- of ankerafdekking raakt het product in de buurt van de mantel oververhit of vormt het een korst.
3. Specificeert alleen de viscositeit in cP terwijl vloeispanning en afschuifverdunningsgedrag worden genegeerd. Een pasta kan er in rust uitzien als 20.000 cP, maar zich gedragen als 200.000 cP onder schraperbelasting.
4. We vergeten de mechanische afdichting . Viskeuze producten creëren radiale belastingen die de as zijwaarts duwen; standaard cartridge seals zijn niet altijd voldoende.
5. Geen voorziening voor testen . CFD en pilotproeven zijn de goedkoopste verzekering tegen een grootschalige menger die niet de vereiste homogeniteit kan bereiken.

Niet-Newtoniaans gedrag verandert de berekening

De meeste industriële producten met een hoge viscositeit – coatings, lijmen, pasta’s, batterijslurries – zijn niet-Newtons. Hun schijnbare viscositeit daalt of stijgt naarmate de waaiersnelheid verandert. Dit is de reden waarom een ​​curve van viscositeit versus afschuifsnelheid waardevoller is dan een enkel cP-getal. Wanneer de fabrikant om een ​​productmonster vraagt ​​en een reologietest uitvoert, beschouw dat dan eerder als een teken van professionele praktijk dan als een onnodige vertraging.

Wat u moet opgeven voordat u koopt

De korte specificatielijst

Voordat u een offerte aanvraagt, moet u een duidelijke verklaring opstellen over het volgende: vloeistofsamenstelling, viscositeitsbereik bij bedrijfstemperatuur, dichtheid, vereiste batchgrootte, tankafmetingen, beschikbare spuitmondgrootte, bedrijfsdruk en temperatuur, of het vat een mantel heeft en of het product schurend, corrosief of voedselveilig is. Geef ook aan of de mixer continu of intermitterend moet draaien en of CIP (clean-in-place) vereist is.

Gebruik CFD voordat u ondertekent

Computationele vloeistofdynamica-analyse is een standaardonderdeel geworden van het ontwerp van mengers met hoge viscositeit. Een CFD-model kan dode zones blootleggen, het stroomverbruik bij verschillende snelheden schatten en twee waaiergeometrieën vergelijken zonder er één te bouwen. Veel leveranciers van apparatuur, waaronder de ingenieurs achter deze site, publiceren hun CFD vloeistofdynamica-analysetechnologie als onderdeel van de ontwerpservice. Als een leverancier geen stromingspatronen of koppelvoorspellingen voor uw specifieke product kan tonen, beschouw dat dan als een waarschuwingssignaal.

Plan voor onderhoudstoegang

Mengers met een hoge viscositeit zijn zwaar en hun afdichtingen zijn onderhevig aan hogere slijtage dan hun tegenhangers met een lage viscositeit. Controleer of de mechanische afdichting onderhouden kan worden zonder de hele aandrijflijn op te tillen, of de schraapmessen vervangbaar zijn en of de versnellingsbak voldoende oliekoeling heeft voor continu gebruik. Deze details bepalen of een routinematige afdichtingswissel vier uur of twee dagen duurt.

Veelgestelde vragen over mengers met hoge viscositeit