Лако-красочные материалы — производство

Движение частиц в горизонтальном барабанном смесителе было детально изучено Дональдом и Росеманом [4]. В соответствии с их исследованиями, «диффузия» частиц в операции смешения происхо­дит в основном в двух направлениях — в направлении радиуса смесителя (радиальное смешение) и в направлении его оси (осе­вое смешение).

Чтобы описать радиальное смещение, рассмотрим движение час­тиц в плоскости поперечного сечения аппарата. Во время вращения барабана частицы движутся с ним до достижения максимального угла откоса, после чего находящиеся поблизости от поверхности частицы скатываются вниз по склону, образованному из осталь­ных зерен. После достижения нижнего края этой наклонной плос­кости частицы снова уносятся вверх (неподвижны относительно стенки барабана), образуя замкнутый циркуляционный контур (рис. VII-6).

Радиальное смешение наступает, если частицы изменяют свою траекторию циркуляции в плоскости поперечного сечения; это воз­можно тогда, когда между отдельными слоями частиц появляются градиенты скорости.

Градиент скорости образуется только в слоях, близких к по­верхности, т. е. там, где частицы свободно скатываются под дей­ствием силы тяжести. Такая область их движения называется зо­ной смешения. Остальные слои неподвижны как относительно друг друга, так и относительно стенки барабана; частицы, находящиеся в этих слоях, носят название статичной (неподвижной) массы.

Изменение траекторий циркуляции частиц основано на грави­тационном оседании частиц в находящиеся на их пути свободные пространства между зернами непосредственно прилегающего снизу слоя. Это движение полностью случайно. Если компоненты сис­темы отличаются только окраской, то ни одна движущаяся частица не будет иметь привилегий в отношении других таких же частиц, и в результате образуется неупорядоченная смесь.

Осевое смешение основано на том, что частицы изменяют свои траектории циркуляции в одной плоскости, перпендикулярной ра­диусу смесителя, на соответствующие им траектории циркуляции в прилегающих плоскостях. Такое явление возникает вблизи бо­ковых стен барабана, находящегося с ними в контакте, поскольку
движение частиц задерживается трением о стенки; вследствие этого возникает тенденция к перемещению частиц в соседние слои. Таким образом, формируется характерный профиль продольной конфигу­рации сыпучего слоя в смесителе (рис. VII-7). На этом рисунке приводятся скорости частиц; максимальная скорость частиц возни­кает в зоне, которая несколько отделена от боковой стенки бара­бана (зона D). По мере отдаления от стенки скорость частиц в по­следующих зонах выравнивается; в результате отсутствия градиента скорости между частицами в прилегающих слоях осевое смешение в этой области не происходит. Смена плоскостей движения частиц,

Неподвижный слои Зона смешения

Рис. VII-6. Циркуляция Рис. VI1-7. Профиль скоростей в бара — массы в барабанном сме — банном смесителе,

Сителе.

Вызванная градиентом скорости по отношению соседних друг к другу слоев, имеет (как и при радиальном смещении) случайный характер (частица может встретить брешь в прилегающем слое), ввиду чего осевое смешение также приводит к образованию не­упорядоченной смеси.

Оба разобранных случая соответствуют осевому механизму сме­шения, так как в обоих случаях смешение происходит вследствие перемены позиции единичными частицами сыпучего слоя. Необ­ходимо обратить внимание на то, что не каждое изменение поло­жения частиц приводит к смешению в практическом значении этого понятия. Если перемена положения происходит между час­тицами одного и того же компонента, то такое смешение будет бесполезным (полезно и измеримо лишь смешение, происходящее между частицами разных компонентов).