میزان برشی یک پارامتر مهم در بهره برداری از میکسر ورودی جانبی است که به طور گسترده در کاربردهای مختلف صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان تأمین کننده میکسرهای ورودی جانبی ، درک نرخ برشی تولید شده توسط این میکسرها برای ارائه بهترین راه حل ها برای مشتریان ضروری است. در این وبلاگ ، ما بررسی خواهیم کرد که میزان برشی چقدر است ، چگونه توسط میکسر ورودی جانبی و اهمیت آن در برنامه های مختلف ایجاد می شود.
نرخ برشی چیست؟
نرخ برشی به عنوان میزان تغییر سرعت با توجه به فاصله عمود بر جهت جریان تعریف می شود. در زمینه اختلاط ، این نشان دهنده حرکت نسبی بین لایه های مختلف سیال در داخل رگ اختلاط است. از نظر ریاضی ، میزان برشی (γ) به این صورت بیان شده است:
γ = du/.
جایی که DU تغییر سرعت بین دو لایه سیال مجاور و DY فاصله بین این لایه ها است. میزان برشی به طور معمول در واحدهای ثانیه های متقابل (S⁻⁻) اندازه گیری می شود.
میزان برشی در یک سیستم اختلاط می تواند تأثیر عمیقی بر روند اختلاط داشته باشد. نرخ برشی بالا می تواند آگلومره ها را تجزیه کند ، ذرات پراکنده را پراکنده و انتقال جرم بین مراحل مختلف را ترویج کند. از طرف دیگر ، نرخ برشی پایین برای عملیات اختلاط ملایم که در آن یکپارچگی مواد باید حفظ شود ، مناسب تر است.
چگونه میکسرهای ورودی جانبی نرخ برشی ایجاد می کنند
میکسرهای ورودی جانبی به گونه ای طراحی شده اند که در پیاده رو مخزن یا کشتی نصب شوند. آنها به طور معمول از یک موتور ، جعبه دنده و پروانه تشکیل شده اند. پروانه در داخل مایع می چرخد و الگوی جریان ایجاد می کند که نیروهای برشی را تولید می کند.
هنگامی که پروانه می چرخد ، حرکت را به مایع اطراف منتقل می کند. مایع در نزدیکی پروانه در مقایسه با مایع دورتر با سرعت بالاتر حرکت می کند. این شیب سرعت استرس برشی بین لایه های سیال ایجاد می کند و در نتیجه میزان برشی ایجاد می شود.
طراحی پروانه نقش مهمی در تعیین نرخ برشی تولید شده توسط میکسر ورودی جانبی دارد. انواع مختلف پروانه ، مانند پروانه ها ، توربین ها و بالشتک ها از ویژگی های مختلف جریان برخوردار هستند و می توانند سطوح مختلف برشی را ایجاد کنند. به عنوان مثال ، پروانه های پروانه به دلیل جریان محوری بالا و میزان برشی نسبتاً کم شناخته شده اند ، در حالی که پروانه های توربین به دلیل الگوی جریان شعاعی می توانند نرخ برشی بالاتری را تولید کنند.
علاوه بر طراحی پروانه ، سرعت چرخش پروانه نیز بر میزان برشی تأثیر می گذارد. سرعت پروانه بالاتر به طور کلی منجر به میزان برشی بالاتر می شود. با این حال ، توجه به این نکته حائز اهمیت است که افزایش سرعت پروانه نیز باعث افزایش مصرف برق می شود و ممکن است باعث ایجاد مسائل دیگر مانند تلاطم بیش از حد و پاشیدن شود.
اهمیت نرخ برشی در برنامه های مختلف
نرخ برشی تولید شده توسط میکسرهای ورودی جانبی در کاربردهای مختلف صنعتی از اهمیت زیادی برخوردار است. در اینجا چند نمونه آورده شده است:
پردازش شیمیایی
در واکنشهای شیمیایی ، میزان برشی می تواند بر میزان واکنش و کیفیت محصول نهایی تأثیر بگذارد. به عنوان مثال ، در واکنش های پلیمریزاسیون ، نرخ برشی بالا می تواند پراکندگی مونومرها و مبتکران را تقویت کند و منجر به زنجیره های پلیمری یکنواخت تر شود. در فرآیندهای امولسیون ، میزان برشی برای تجزیه قطرات بزرگ به موارد کوچکتر و تثبیت امولسیون بسیار مهم است.میکسرهای مخزن ورودی جانبیاغلب در کارخانه های پردازش شیمیایی برای دستیابی به میزان برشی مورد نظر برای واکنش های کارآمد استفاده می شوند.
صنعت غذا و آشامیدنی
در صنعت مواد غذایی و آشامیدنی ، میزان برشی برای فرآیندی مانند ترکیب ، همگن سازی و امولسیون سازی مهم است. به عنوان مثال ، در تولید سس مایونز ، برای تجزیه قطرات روغن و ایجاد یک امولسیون پایدار ، میزان برشی بالا لازم است. در صنعت آبجو ، از میکسرهای ورودی جانبی برای مخلوط کردن مواد و اطمینان از تخمیر یکنواخت استفاده می شود. میزان برشی مناسب می تواند بافت ، طعم و ماندگاری محصولات را بهبود بخشد.
تصفیه فاضلاب
در کارخانه های تصفیه خانه فاضلاب ،میکسر تصفیه فاضلاببرای مخلوط کردن مواد شیمیایی ، هوادهی آب و ترویج رشد میکروارگانیسم ها استفاده می شود. میزان برشی تولید شده توسط این میکسرها می تواند بر کارایی فرآیند درمان تأثیر بگذارد. به عنوان مثال ، میزان برشی بالا می تواند اختلاط مواد شیمیایی و پراکندگی اکسیژن را افزایش داده و منجر به حذف بهتر آلاینده ها شود. میکسرهای ورودی جانبی به دلیل توانایی آنها در تهیه اختلاط کارآمد در مخازن بزرگ ، یک انتخاب محبوب برای تصفیه فاضلاب هستند.
معدن و پردازش مواد معدنی
در صنعت معدن و پردازش مواد معدنی ، از میکسرهای ورودی جانبی برای فرآیندی مانند سنگ زنی سنگ معدن ، شناور و شستشوی استفاده می شود. نرخ برشی می تواند بر رهایی از مواد معدنی ارزشمند از سنگ معدن و کارآیی روند جدایی تأثیر بگذارد. به عنوان مثال ، در شناور ، میزان برشی بالا می تواند به وصل کردن حباب های هوا به ذرات معدنی کمک کند و میزان بهبودی را بهبود بخشد.دستگاه همزن ورودی جانبیاغلب در این برنامه ها برای دستیابی به نرخ برشی مورد نظر استفاده می شوند.
اندازه گیری و کنترل نرخ برشی
اندازه گیری میزان برشی در یک سیستم اختلاط به دلیل الگوهای پیچیده جریان و دشواری دسترسی به مایع در داخل مخزن می تواند چالش برانگیز باشد. با این حال ، روش های مختلفی برای برآورد نرخ برشی وجود دارد ، مانند استفاده از شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) و تکنیک های تجربی.
شبیه سازی های CFD می توانند اطلاعات مفصلی در مورد میدان جریان و توزیع نرخ برشی در کشتی اختلاط ارائه دهند. با وارد کردن هندسه مخزن ، طراحی پروانه و شرایط کار ، مدل های CFD می توانند میزان برشی را در مکان های مختلف مخزن پیش بینی کنند. این اطلاعات می تواند برای بهینه سازی طراحی میکسر و پارامترهای عملیاتی استفاده شود.
تکنیک های تجربی برای اندازه گیری میزان برشی شامل استفاده از سنسورهای تنش برشی و سرعت تصویر ذرات (PIV) است. سنسورهای استرس برشی می توانند استرس برشی را به طور مستقیم در یک مکان خاص در مایع اندازه گیری کنند و میزان برشی را می توان با استفاده از ویسکوزیته مایع از تنش برشی محاسبه کرد. PIV یک تکنیک غیر تهاجمی است که از نور لیزر برای اندازه گیری سرعت ذرات موجود در مایع استفاده می کند و اجازه می دهد میزان برشی از شیب سرعت تعیین شود.
کنترل میزان برشی در میکسر ورودی جانبی شامل تنظیم طراحی پروانه ، سرعت پروانه و خصوصیات سیال است. با انتخاب نوع و اندازه پروانه مناسب و با تنظیم سرعت پروانه بر اساس الزامات خاص برنامه ، می توان به نرخ برشی مورد نظر دست یافت. علاوه بر این ، ویسکوزیته مایعات نیز می تواند بر میزان برشی تأثیر بگذارد. اضافه کردن ضخیم کننده ها یا رقیق کننده ها به مایعات می تواند ویسکوزیته آن را تغییر دهد و در نتیجه میزان برشی.
پایان
میزان برشی یک پارامتر مهم در عملکرد میکسرهای ورودی جانبی است. درک چگونگی ایجاد میکسر ورودی جانبی نرخ برشی و اهمیت آن در برنامه های مختلف برای ارائه راه حل های مخلوط مؤثر ضروری است. ما به عنوان تأمین کننده میکسرهای ورودی جانبی ، ما متعهد هستیم که با ارائه میکسرهای با کیفیت بالا و مشاوره تخصصی در مورد کنترل نرخ برشی ، به مشتریان خود کمک کنیم تا فرایندهای اختلاط خود را بهینه کنند.
اگر علاقه مند به کسب اطلاعات بیشتر در مورد میکسرهای ورودی جانبی ما هستید یا نیازهای خاصی برای برنامه اختلاط خود دارید ، لطفاً برای مشاوره با ما تماس بگیرید. ما مشتاقانه منتظر همکاری با شما هستیم تا به اهداف اختلاط خود برسیم.
منابع
- Paul ، El ، Atiemo-Obeng ، VA ، & Kresta ، SM (Eds.). (2004). کتابچه راهنمای اختلاط صنعتی: علم و عمل. جان ویلی و پسران.
- Oldshue ، JY (1983). فناوری اختلاط سیال. مک گرا-هیل.
- Nienow ، AW (2007). نقش مکانیک سیالات در صنایع شیمیایی و بیوپسی. علوم مهندسی شیمی ، 62 (18) ، 5052-5063.
