Gabay sa Mamimili ng High Shear Mixer: Pagpili ng Rotor-Stator, Tungkulin at Sukat

Ang isang batch na dapat ay isang stable na emulsion ay nagpapakita pa rin ng mga nakikitang droplet sa isang dip slide pagkatapos ng apatnapung minuto ng paghahalo, at bawat pagtatangka na ayusin ito sa pamamagitan ng pagtaas ng bilis ng agitator ay nagpapainit lang sa produkto. Ginagawa ng agitator ang trabaho nito — ginagalaw nito ang buong tangke — ngunit hindi nito ginagawa ang isang bagay na talagang kailangan ng recipe: paglalagay ng malaking halaga ng enerhiya sa napakaliit na dami ng likido.

Iyan ay para sa isang high shear mixer. Ang maikling bersyon, bago ang detalye: kung ang iyong layunin ay isang target na droplet o laki ng butil, kailangan mo ng rotor-stator shear; kung ang iyong layunin ay blending, suspension o heat transfer, gagawin ito ng isang conventional impeller para sa mas kaunting pera at mas kaunting init. Karamihan sa mga nakakadismaya na high shear installation ay hindi mga makinang ginawang masama. Sila ang tamang makinang inilapat sa maling tungkulin.

Ano Talaga ang Ginagawa ng Mataas Shear Mixer

Ang shear ay isang velocity gradient — ang pagkakaiba sa bilis sa pagitan ng dalawang layer ng fluid na hinati sa distansya sa pagitan ng mga ito. Sa loob ng isang rotor-stator workhead, ang rotor tip ay dumadaan sa isang nakatigil na stator wall sa isang puwang na sinusukat sa milimetro. Ang bilis ng tip na 20 m/s sa isang 1 mm na gap ay tumutugma sa isang lokal na rate ng paggugupit sa pagkakasunud-sunod ng 20,000 reciprocal na segundo. Sa karamihan ng parehong tangke, ang isang impeller discharge zone ay bihirang lumampas sa ilang daan. Ang dalawa o tatlong mga order ng magnitude ay ang buong kuwento ng mataas na paggugupit na paghahalo.

Densidad ng enerhiya, hindi bilis ng baras

Ang kapangyarihan ng motor sa sarili nitong ay nagsasabi sa iyo ng napakakaunting. Ang bilis ng paggugupit ay humigit-kumulang sa bilis ng tip, habang ang lakas sa magulong kaliskis ng daloy na may malapit sa cube ng bilis ng tip. Ang bilis ng pagdodoble ay nagdodoble sa paggugupit na nakikita ng produkto ngunit humihingi ng humigit-kumulang walong beses ang lakas, at halos lahat ng sobrang enerhiyang iyon ay nagiging init sa produkto. Ang isang maliit na ulo ng rotor-stator ay maaaring matalo ang isang mas malaking agitator sa paggawa ng isang emulsyon, at matatalo ito nang masama sa paghahalo. Ang pagpapalaki ay kailangang magsimula sa pagpapatakbo ng unit, hindi sa kilowatt rating.

Ang batch at inline ay dalawang magkaibang makina

• Ang isang batch high shear mixer ay nagdadala ng workhead sa sisidlan, kadalasan sa isang top-entry shaft. Ang buong batch ay umiikot sa shear zone nang maraming beses, kaya ang recipe ay may malinaw na endpoint at isang sisidlan ang gumagawa ng lahat.
• Ang isang inline na high shear mixer ay nagbobomba ng produkto sa pamamagitan ng isang silid na naglalaman ng rotor at stator. Maaari itong tumakbo bilang isang solong pass o bilang isang recirculation loop, at nagbibigay ito ng mas mahusay na kontrol sa temperatura dahil ang shear zone ay humahawak lamang ng isang maliit na dami ng produkto sa isang pagkakataon.

Sa alinmang paraan, ang high shear zone ay maliit, at ang natitirang bahagi ng sisidlan ay may trabaho pa rin: patuloy na pagpapakain ng produkto sa ulo, pag-iwas sa mga patay na zone sa mga sulok, at pag-iwas ng mga solido sa ilalim. Iyan ang sagot sa pagmomodelo ng daloy ng tanong bago putulin ang anumang bakal, kaya naman ang gawain ng CFD ay inilarawan sa site na ito. pahina ng serbisyo ng fluid dynamics ay karaniwang ang unang hakbang sa isang mahirap na proyekto ng pagpapakalat.

High Shear Versus Conventional Agitation: A Decision Table

Karamihan sa mga argumento ng detalye ay nagmumula sa pagtrato sa lahat ng paghahalo bilang isang operasyon. Ito ay talagang tatlong mga operasyon na nangyari upang ibahagi ang isang tangke.

Wala sa mga ito ang gumagawa ng isang maginoo na agitator na hindi na ginagamit. Ang isang wastong laki ng top-entry unit ay ang tamang machine para sa blending, suspension at heat transfer, at ang pagpapares nito sa isang hiwalay na high shear head para sa dispersion step ay kadalasang mas mura at mas nababaluktot kaysa sa pagpilit sa isang makina na sakupin ang parehong mga tungkulin. Ang mga unit tulad ng TOPA001DR top-entry mixer ay idinisenyo sa paligid ng bulk-flow na trabaho, na may seal at bearing arrangement na may sukat para sa tuluy-tuloy na serbisyo sa halip na para sa peak shear.

TOPA001DR Top-Entry Mixer para sa Bulk Blending at Suspension Top-entry DR series mixer para sa blending, suspension at heat transfer, na may vertical drive, simpleng compact structure, at mga opsyon sa impeller/seal para sa tuluy-tuloy na mga bulk-flow na tungkulin. Tingnan ang Produkto →

Pagtutugma ng Workhead sa Lapot at Solid

Ang lagkit ay nagpapasya kung aling mga pamilya ng mixer ang available, dahil kinokontrol nito kung ang sariwang produkto ay maaaring dumaloy sa shear zone. Sa isang ulo ng rotor-stator ang puwang ay naayos at makitid; kung ang produkto ay hindi maubos dito, ang ulo ay umiikot lamang sa isang lukab na sarili nitong gawa.

• Mas mababa sa humigit-kumulang 5,000 cP, gumagana ang lahat ng mga propeller, pitched-blade turbine at inline rotor-stator, at ang inline ay kadalasang pinakamatipid sa enerhiya dahil pinapakain ng pump ang shear zone sa halip na umasa sa bulk flow.
• Sa pagitan ng 5,000 at 50,000 cP, naglalaro ang mga disperser disc at multi-stage head. Kumpirmahin na ang produkto ay maaaring pumped kung plano mo ang isang inline loop, at panoorin ang motor current sa panahon ng start-up sa isang settled batch.
• Higit sa 50,000 cP, ang frame, anchor-with-scraper, ribbon at planetary geometries ang pumalit. Ang mekanikal na paggugupit ay hindi na ang naglilimita sa kadahilanan — ang paglipat ng init sa pamamagitan ng isang halos walang pag-unlad na pelikula ay, at iyon ang tinutugunan ng mga scraper at ribbons.

Ang mga solid ay nagdaragdag ng pangalawang hadlang. Ang mga cohesive na pulbos ay dapat na basain bago sila magkalat, at ang isang disperser disc ay sadyang humihila ng puyo ng tubig sa ibabaw upang ang pulbos ay madala sa likido sa halip na lumulutang. Ang ulo ng rotor-stator ay napakabisang nagwawasak ng mga agglomerates kapag nabasa ang mga ito, ngunit hindi nito mababasa ang isang lumulutang na balsa ng pigment. Para sa unang hakbang na iyon, ang mga high-speed disperser tulad ng serye ng FS1 ay ang karaniwang sagot, na ang ulo ng rotor-stator ay dinala pagkatapos para sa mahusay na pagpapakalat.

TOPA005 FS1 Series High Speed Disperser para sa Powder Wetting FS1 series top-entry disperser para sa pagbabasa ng mga cohesive powder bago ang fine dispersion, na may high-speed na impeller, compact drive, at maraming opsyon sa seal para sa mga tungkulin sa paghahalo. Tingnan ang Produkto →

Inline o Batch: Pumili sa Heat, Hindi sa Convenience

Ang isang mataas na shear head ay nagko-concentrate ng enerhiya nito sa isang maliit na volume, at ang enerhiya na iyon ay nagtatapos bilang init. Sa isang batch arrangement, ang buong batch ay dumadaan sa mainit na zone nang paulit-ulit, kaya ang isang recipe na sensitibo sa temperatura ay maaaring masira bago maabot ang dispersion target.

Binabago ng isang inline na loop ang arithmetic na iyon. Dahil isang maliit na volume lang ang nakaupo sa shear zone anumang oras, ang init ay maaaring alisin sa pagitan ng mga pass sa isang naka-jacket na sisidlan o isang plate exchanger, at ang loop ay maaaring tumakbo hangga't kailangan ng recipe nang hindi niluluto ang produkto. Ang mga inline na unit ay mas madali ring naglilinis sa lugar at mas simple sa instrumento para sa tuluy-tuloy na produksyon.

Ang trade-off ay flexibility. Ang isang batch head ay maaaring itaas, linisin at muling gamitin para sa ibang recipe sa loob ng ilang minuto; ang isang inline skid ay nakatuon sa isang rate ng daloy at isang pamilya ng produkto. Ang mga inline na rotor-stator unit gaya ng ZJH series homogenizer ay binuo sa paligid ng ideya ng recirculation — isang maliit na shear chamber, isang pump at isang loop, kaya ang temperatura control ay nananatili sa tangke sa halip na sa mixer.

TOPH61 Series ZJH Homogenizer para sa Mga Cream, Ointment at Toothpaste Patented ZJH recirculation homogenizer para sa high-viscosity creams, ointment at toothpaste, gamit ang internal/external circulation, vacuum emulsification, at automated processing sa compact sanitary system. Tingnan ang Produkto →

Ano ang Dapat Tukuyin Bago Ka Bumili

1. Target na droplet o laki ng butil, kasama ang paraan ng pagsukat na tatanggapin mo. Ang "Fine" at "well mixed" ay hindi mga detalye, at ang resulta ng laser diffraction ay hindi katulad ng ebidensya sa isang mikroskopyo na imahe.
2. Lagkit sa temperatura ng proseso, hindi sa temperatura ng silid. Ang isang produkto na nagbabasa ng 200 cP kapag malamig ay maaaring kumilos nang ibang-iba sa 70 °C, at ang workhead gap ay kailangang magkasya sa pareho.
3. Saklaw ng laki ng batch at turndown. Kung ang isang makina ay dapat humawak ng 20% ​​ng nominal na batch, ang shear zone ay maaaring hindi manatiling nakalubog at ang motor ay maaaring masyadong malaki.
4. Tip sa hanay ng bilis, pag-uugali sa pagmamaneho at pagsisimula. Ang variable na frequency control ay normal sa isang high shear head, at pinoprotektahan ng isang torque limit ang shaft kapag nagsimula ang isang settled na batch.
5. Mga basang materyales at diskarte sa selyo. Ang mga abrasive na solid, agresibong CIP chemistry at vacuum duty ay lahat ay nagtutulak sa desisyon ng shaft seal, at ang mechanical seal sa isang pressure balance tank o siphon tank ay ibang-iba na kinakailangan sa serbisyo mula sa isang simpleng lip seal.
6. Isang pilot trial sa sarili mong produkto. Ang head geometry, gap at stator slot pattern ay nakikipag-ugnayan sa rheology sa mga paraan na mahirap hulaan mula sa mga data sheet lamang.

Kung gusto mong palalimin ang geometry ng workhead at kung paano binabago ng disenyo ng stator ang laki ng droplet, ang sariling pangkalahatang-ideya ng site ng mataas na shear emulsifier na disenyo sumasaklaw sa mga praktikal na detalye.

Mga Madalas Itanong Tungkol sa Mga High Shear Mixer

Ang panuntunang makakaligtas sa pakikipag-ugnayan sa mga tunay na proyekto ay simple: magpasya kung aling unit operation ang bibilhin mo — daloy, dispersion o emulsification — at bumili ng makina na mahusay sa isang bagay na iyon. Ang mga problema sa paghahalo ay bihirang manatiling malulutas kapag ang isang workhead ay hiniling na maging mahusay sa lahat ng tatlo.