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工業(yè)生產(chǎn)攪拌體系中乳化機起到主要的作用,特別是在油水乳化、液液混合、固液混合、剪切研磨、分散均質(zhì)方面有著極其重要的應(yīng)用。之所以稱其為乳化機是應(yīng)為能夠?qū)崿F(xiàn)乳化的作用。油水兩相介質(zhì)的*混合后形成乳液,分為油包水或水包油兩種體系,要實現(xiàn)乳化,有至少兩方面的要求:一是強烈的機械切割分散作用,將水相與油相的流體介質(zhì)同時切割打散為小顆粒,然后再匯攏合并時就有互相滲透摻混,形成乳液。二是合適的乳化劑,在油水分子間充當媒介橋梁的作用,通過其電荷及分子間力的作用,使油水混合乳液能夠按照我們所需望的時間穩(wěn)定存放。
現(xiàn)在乳化機的應(yīng)用不單單局限于“乳化”,由于其*的剪切作用,對粉粒體在液體中的粉碎撞擊最終細化到理想的粒徑,從而使固體質(zhì)充分摻混到液體中并形成相對穩(wěn)定的懸浮液,這種過程也就是“分散”。當然與乳化劑一樣,添加了分散劑后,懸浮液的穩(wěn)定性就能得到增強。當某種固體物質(zhì)通過一定時間與液體的接觸能夠被液體*溶解,那么,經(jīng)剪切撞擊而形成的小顆料將更快地被液體所溶解,因為其比表面積增大了好多倍了。
當人們習慣了通過高壓均質(zhì)機(壓縮、高壓瞬間釋放、射流撞擊)來獲得微細顆粒后,“細化”就與“均質(zhì)”劃上了等號,因而乳化機對物料的細化及充分摻混的作用也就是“均質(zhì)”的過程了。所以,我們也可以把乳化機稱為均質(zhì)機,為便于區(qū)分,一般可冠于高速或者高剪切均質(zhì)機,以至于對乳化機有很多種叫法:高剪切乳化機、高剪切均質(zhì)機、高剪切分散乳化機、高剪切均質(zhì)乳化機、高剪切均質(zhì)分散乳化機。
乳化機的剪切作用的強弱直接影響到最終細度,經(jīng)過分析,主要與刀刃鋒利程度,硬度,轉(zhuǎn)定子間隙,切割的兩刀口的相對運動速度及允許通過的粒徑等有關(guān),通常情況下,刀刃鋒利程度、硬度、轉(zhuǎn)定子間隙及允許通過的粒徑基本已定型或不想改變了,那么,刀口的相對運動速度就是影響的因素,表現(xiàn)為轉(zhuǎn)子的圓周線速度(因為定子是不動的),該線速度高,則對徑向流動的流體的切割或撞擊的密度就高,因而細化作用就強,反之亦然。但該線速度不是越大越好的,當達到很高值時,有形成阻擋流動的趨勢(就象本領(lǐng)高強的武士能夠轉(zhuǎn)動來抵擋射來的箭一樣),因而流量變得很小,而發(fā)熱很高,有些物料反過來又會聚集,使結(jié)果并不理想。
那么平時我們說的攪拌轉(zhuǎn)速是否就是剪切速度呢?學過高中物理的都知道,速度分為角速度和線速度,剪切速度當然是指線速度,線速度=角速度×直徑×π,所以,為什么工業(yè)生產(chǎn)用的乳化機的轉(zhuǎn)速(角速度)一般只有3000rpm或者1500rpm,而實驗室乳化機轉(zhuǎn)速有10000rpm或280000rpm之高,就是考慮了直徑的因素,從而使兩者剪切線速度接近,最終的效果也就接近了。從另一個角度來看,實驗室做試驗的特點是量少,因而轉(zhuǎn)定子的物理尺寸要適應(yīng)對應(yīng)的少量的話,直徑必然就小,為了彌補因直徑小對線速度的負面影響,必然要提高轉(zhuǎn)子的角速度,由此就形成了實驗儀器的“高轉(zhuǎn)速”了。
從以上可以看出,乳化機的轉(zhuǎn)速(角速度)是要與實際處理量聯(lián)合考慮的,但是居于現(xiàn)有加工水平及生產(chǎn)經(jīng)濟性,18.5KW以下的常采用2極電機的3000rpm轉(zhuǎn)速,而22KW到55KW通常為4極電機的1500rpm,超過75KW就可以考慮6極電機的1000rpm了。
綜上
1.乳化效果的好壞,與轉(zhuǎn)速有關(guān),但并非轉(zhuǎn)速越高越好。很多乳液在超高速的剪切作用下會產(chǎn)生破乳的情況;
2.高壓均質(zhì)與高剪切乳化屬于不同方式的乳化工具。前者適合納米級乳化,后者則基本停留在微米級;兩者可以相輔相成;
3.國產(chǎn)乳化機與進口品牌還是有一定差距,主要體現(xiàn)在效果,穩(wěn)定性,泄露等方面。當然,要求不高的場合,可以根據(jù)自己的需要選擇性價比高的國產(chǎn)品牌。
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