混合機理

混合機工作時，機內物料受兩相向旋轉的轉子槳葉作用，在機槽中進行多重復合運動(見圖3)。

以圖3中分別與兩槳葉接觸的物料顆粒A和A'為例進行分析，設旋轉槳葉面作用在物料顆粒A和A'上的力分別為P、P'，由于摩擦的原因，P、P'的方向分別與槳葉面的法線偏離了φ角，φ角由物料對槳葉面的摩擦角ρ及槳葉表面粗糙程度決定，忽略槳葉表面粗糙度對φ角的影響，可認為φ≈ρ。物料顆粒A、A'在P、P'的作用下，在機槽內進行著一個復合運動，既有圓周速度v2、v2'又有軸向速度v1、v1'，其合速度分別為v、v'。依物料混合運動狀態，雙軸槳葉式混合機混合操作的機理有以下幾個步驟：

1)對流混合　由于有v1、v1'的存在，兩軸區的物料將分別沿各自軸線按受力方向流動到達軸端后，由于軸端有一組特殊角度槳葉的作用，物料轉而流向另一軸區，如此反復，整個混合機內形成了一個水平面的循環流動的物料流?！∪鐖D4所示(按箭頭指示方向循環)。

由于有v2、v2'的存在，兩軸區的物料將分別繞各自軸線轉動，這一方面在各軸區內形成了一個垂直面的循環流動物料流。另一方面，在兩軸區交界處的物料還有橫向的跨越分界線的流向對方軸區的物料流。與一般混合機相比，雙軸槳葉式混合干燥機由于有這樣多方位的復合循環對流物料流，將使機內物料更多更快地從某一處向另一處移動，實現粗略的、團塊狀的混合，并在此基礎上，可以有更多的物料表面進行細致的、顆粒間的混合。

2)剪切混合　由于物料內有速度分布，在物料中彼此形成剪切面，各物料團塊或顆粒相互滑動或碰撞，形成剪切混合?！?一般資料也認為，物料的圓周速度與剪切作用相關，由圖3可見，機內物料顆粒的圓周速度v2,、v2'均大于v1、v1'(槳葉與軸線夾角成45°，v與v'又與槳葉面的法線偏離了φ角) ，因此，其剪切混合作用也比較明顯。該區域中的物料，對單個顆粒來講，它不再依靠與其他鄰近顆粒的接觸而維持它的空間位置，相反，在失去了以前的機械支承后，每個顆粒可在流態化區域中自由運動，物料顆粒在自由運動中充分進行擴散混合?！?該區域中摩擦力小，混合作用輕而平和，混合物無離析現象。物料的擴散混合過程在該區域就類似于液體中的分子擴散過程，它是無規則的運動，特別是微粒物料（微量添加劑等），在流化狀態時，擴散作用更為明顯。這種現象，也就是有的資料中所稱的“瞬間失重混合運動”。流態化區域的形成，加上對流混合和剪切混合，使混合過程更強烈，是雙軸槳葉式混合干燥機比一般類型混合干燥機的混合速度更快、混合均勻度更高的主要原因。由于固體物料混合操作復雜，其理論研究又遠落后于實用，混合機的混合機理、設計計算等迄今仍帶有很大的經驗性，因此，上述分析只是一個定性分析探討，雙軸槳葉式混合干燥機混合干燥機理的定量分析，還有待于更深入的實驗研究。3)擴散混合　主要指相鄰兩粒子相互改變位置所引起的局部混合，最終可達到完全均勻混合。擴散混合作用在整個機內都存在，但在機體中線附近區域更顯著，原因是兩轉子反方向旋轉并在機體中線有一個槳葉的運動重疊區，這就使得中線附近的物料受旋轉槳葉的作用，比其他部位的物料強烈兩倍以上。