คู่มือผู้ซื้อเครื่องผสมแรงเฉือนสูง: การเลือกโรเตอร์-สเตเตอร์ หน้าที่ และขนาด

แบทช์ที่ควรเป็นอิมัลชันที่เสถียรยังคงแสดงหยดที่มองเห็นได้บนสไลด์จุ่มหลังจากการกวนเป็นเวลาสี่สิบนาที และความพยายามทุกครั้งในการแก้ไขโดยการเพิ่มความเร็วของเครื่องกวน ก็จะทำให้ผลิตภัณฑ์อุ่นขึ้น เครื่องกวนกำลังทำงาน โดยจะเคลื่อนถังทั้งหมด แต่ไม่ได้ทำสิ่งหนึ่งที่สูตรต้องการจริงๆ นั่นก็คือ การใส่พลังงานจำนวนมากลงในของเหลวในปริมาณที่น้อยมาก

นั่นคือสิ่งที่เครื่องผสมเฉือนสูงมีไว้เพื่อ เวอร์ชันสั้น ก่อนดูรายละเอียด: หากเป้าหมายของคุณคือเป้าหมายหยดหรือขนาดอนุภาค คุณต้องใช้แรงเฉือนโรเตอร์-สเตเตอร์ หากเป้าหมายของคุณคือการผสม การระงับ หรือการถ่ายเทความร้อน ใบพัดแบบธรรมดาจะทำสิ่งนี้โดยเสียเงินน้อยลงและความร้อนน้อยลง การติดตั้งที่มีแรงเฉือนสูงที่น่าผิดหวังส่วนใหญ่ไม่ใช่เครื่องจักรที่สร้างขึ้นมาไม่ดี เป็นเครื่องจักรที่ถูกต้องนำไปใช้กับหน้าที่ที่ไม่ถูกต้อง

เครื่องผสมแรงเฉือนสูงทำอะไรได้จริง

แรงเฉือนคือการไล่ระดับความเร็ว — ความแตกต่างของความเร็วระหว่างของเหลวสองชั้นหารด้วยระยะห่างระหว่างพวกมัน ภายในหัวงานโรเตอร์-สเตเตอร์ ปลายโรเตอร์จะกวาดผ่านผนังสเตเตอร์ที่อยู่นิ่งตลอดช่องว่างที่มีหน่วยเป็นมิลลิเมตร ความเร็วปลาย 20 ม./วินาที ในช่องว่าง 1 มม. สอดคล้องกับอัตราเฉือนเฉพาะที่ตามลำดับ 20,000 วินาทีซึ่งกันและกัน ในถังเดียวกันจำนวนมาก พื้นที่ปล่อยใบพัดแทบจะไม่เกินสองสามร้อย ลำดับความสำคัญสองหรือสามประการนั้นเป็นเรื่องราวทั้งหมดของการผสมแรงเฉือนสูง

ความหนาแน่นของพลังงาน ไม่ใช่ความเร็วของเพลา

กำลังของมอเตอร์เองบอกคุณได้น้อยมาก อัตราเฉือนจะแปรผันโดยประมาณตามความเร็วทิป ในขณะที่กำลังในการไหลเชี่ยวจะแปรผันด้วยค่าบางอย่างที่ใกล้เคียงกับลูกบาศก์ของความเร็วทิป ความเร็วสองเท่าจะเพิ่มแรงเฉือนที่ผลิตภัณฑ์มองเห็นเป็นสองเท่า แต่ต้องการพลังงานประมาณแปดเท่า และพลังงานส่วนเกินเกือบทั้งหมดนั้นจะกลายเป็นความร้อนในผลิตภัณฑ์ หัวโรเตอร์-สเตเตอร์ขนาดเล็กสามารถเอาชนะเครื่องกวนที่มีขนาดใหญ่กว่ามากในการสร้างอิมัลชัน และสูญเสียคุณภาพอย่างมากเมื่อผสม การกำหนดขนาดต้องเริ่มจากการทำงานของหน่วย ไม่ใช่จากพิกัดกิโลวัตต์

แบทช์และอินไลน์เป็นเครื่องสองเครื่องที่แตกต่างกัน

• เครื่องผสมแบบแรงเฉือนสูงแบบกลุ่มจะขนหัวงานเข้าไปในภาชนะ ซึ่งโดยปกติจะอยู่บนเพลาทางเข้าด้านบน ทั้งชุดจะหมุนเวียนผ่านบริเวณแรงเฉือนหลายครั้ง ดังนั้นสูตรจึงมีจุดสิ้นสุดที่ชัดเจน และภาชนะเดียวทำทุกอย่าง
• ผลิตภัณฑ์ปั๊มเครื่องผสมแรงเฉือนสูงแบบอินไลน์ผ่านห้องที่ประกอบด้วยโรเตอร์และสเตเตอร์ อาจทำงานเป็นรอบเดียวหรือเป็นวงวนหมุนเวียน และช่วยให้ควบคุมอุณหภูมิได้ดีขึ้นมาก เนื่องจากโซนแรงเฉือนจะเก็บผลิตภัณฑ์ในปริมาณเล็กน้อยในแต่ละครั้ง

ไม่ว่าจะด้วยวิธีใด พื้นที่รับแรงเฉือนสูงจะมีขนาดเล็ก และส่วนที่เหลือของภาชนะยังคงมีงานที่ต้องทำ: ป้อนผลิตภัณฑ์เข้าส่วนหัวอย่างสม่ำเสมอ หลีกเลี่ยงพื้นที่ตายที่มุม และกันของแข็งไม่ให้อยู่ด้านล่าง นั่นคือคำตอบของการสร้างแบบจำลองการไหลของคำถามก่อนที่จะตัดเหล็กใดๆ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมงาน CFD จึงอธิบายไว้ในไซต์นี้ หน้าบริการพลศาสตร์ของไหล มักจะเป็นก้าวแรกในโครงการการกระจายตัวที่ยากลำบาก

แรงเฉือนสูงกับการกวนแบบทั่วไป: ตารางการตัดสินใจ

ข้อโต้แย้งเกี่ยวกับข้อกำหนดส่วนใหญ่มาจากการปฏิบัติต่อการผสมทั้งหมดเป็นการดำเนินการเดียว จริงๆ แล้วมันเป็นปฏิบัติการสามครั้งที่เกิดขึ้นเพื่อใช้รถถังร่วมกัน

สิ่งเหล่านี้ไม่ได้ทำให้เครื่องกวนแบบธรรมดาล้าสมัย หน่วยเข้าด้านบนที่มีขนาดเหมาะสมเป็นเครื่องจักรที่ถูกต้องสำหรับการผสม ระบบกันสะเทือน และการถ่ายเทความร้อน และการจับคู่กับหัวเฉือนสูงแยกต่างหากสำหรับขั้นตอนการกระจายมักจะถูกกว่าและยืดหยุ่นกว่าการบังคับให้เครื่องจักรเครื่องหนึ่งครอบคลุมหน้าที่ทั้งสอง หน่วยต่างๆ เช่น เครื่องผสมทางเข้าด้านบน TOPA001DR ได้รับการออกแบบเพื่อรองรับงานการไหลเทกอง โดยมีการจัดเรียงซีลและแบริ่งตามขนาดเพื่อการบริการที่ต่อเนื่อง แทนที่จะใช้สำหรับแรงเฉือนสูงสุด

TOPA001DR มิกเซอร์ระดับแนวหน้าสำหรับการผสมและการแขวนลอยจำนวนมาก เครื่องผสม DR ซีรีส์ชั้นนำสำหรับการผสม ช่วงล่าง และการถ่ายเทความร้อน พร้อมระบบขับเคลื่อนแนวตั้ง โครงสร้างเรียบง่ายกะทัดรัด และตัวเลือกใบพัด/ซีลสำหรับงานไหลจำนวนมากอย่างต่อเนื่อง ดูผลิตภัณฑ์ →

จับคู่หัวงานกับความหนืดและของแข็ง

ความหนืดเป็นตัวกำหนดว่าตระกูลเครื่องผสมชนิดใดที่มีจำหน่าย เนื่องจากจะควบคุมว่าผลิตภัณฑ์สดสามารถไหลเข้าสู่บริเวณเฉือนได้หรือไม่ ในหัวโรเตอร์-สเตเตอร์ ช่องว่างจะคงที่และแคบ หากผลิตภัณฑ์ไม่ไหลเข้าไป หัวก็จะหมุนเข้าไปในช่องที่ตัวมันเองสร้างขึ้นเอง

• ต่ำกว่าประมาณ 5,000 cP ใบพัด กังหันใบแหลม และโรเตอร์สเตเตอร์แบบอินไลน์ทำงานได้ทั้งหมด และอินไลน์มักจะประหยัดพลังงานมากที่สุด เนื่องจากปั๊มป้อนบริเวณแรงเฉือนแทนที่จะอาศัยการไหลจำนวนมาก
• ระหว่าง 5,000 ถึง 50,000 cP มีการใช้ดิสก์กระจายและหัวแบบหลายขั้นตอน ยืนยันว่าสามารถปั๊มผลิตภัณฑ์ได้หากคุณวางแผนการวนซ้ำแบบอินไลน์ และดูกระแสไฟฟ้าของมอเตอร์ระหว่างการสตาร์ทในชุดงานที่ตกลงกันไว้
• สูงกว่า 50,000 cP, รูปทรงของเฟรม, พุกที่มีตัวขูด, ริบบอน และดาวเคราะห์เข้ามาแทนที่ แรงเฉือนทางกลไม่ใช่ปัจจัยจำกัดอีกต่อไป การถ่ายเทความร้อนผ่านฟิล์มที่เกือบจะนิ่ง และนั่นคือสิ่งที่เครื่องขูดและริบบิ้นกล่าวถึง

ของแข็งเพิ่มข้อจำกัดที่สอง ผงเหนียวจะต้องทำให้เปียกก่อนจึงจะสามารถกระจายตัวได้ และแผ่นกระจายตัวจะจงใจดึงกระแสน้ำวนที่พื้นผิว เพื่อให้ผงถูกดึงเข้าไปในของเหลวแทนที่จะลอย หัวโรเตอร์-สเตเตอร์จะสลายกลุ่มก้อนอย่างมีประสิทธิภาพมากเมื่อเปียกน้ำ แต่ไม่สามารถทำให้เม็ดสีที่ลอยอยู่ออกมาเปียกได้ สำหรับขั้นตอนแรกนั้น เครื่องกระจายความเร็วสูง เช่น ซีรีส์ FS1 เป็นคำตอบตามปกติ โดยจะนำหัวโรเตอร์-สเตเตอร์เข้ามาทีหลังเพื่อการกระจายตัวแบบละเอียด

TOPA005 FS1 Series เครื่องกระจายสารความเร็วสูงสำหรับการทำให้ผงเปียก เครื่องกระจายสารระดับบนสุดซีรีส์ FS1 สำหรับการทำให้ผงเหนียวเปียกก่อนการกระจายตัวแบบละเอียด พร้อมใบพัดความเร็วสูง ตัวขับขนาดกะทัดรัด และตัวเลือกซีลหลายแบบสำหรับงานผสม ดูผลิตภัณฑ์ →

อินไลน์หรือแบทช์: เลือกแบบใช้ความร้อน ไม่ใช่แบบสะดวก

หัวเฉือนสูงจะรวมพลังงานไว้ในปริมาตรเล็กน้อย และพลังงานนั้นจะกลายเป็นความร้อน ในการจัดเรียงเป็นชุด ชุดทั้งหมดจะผ่านโซนร้อนซ้ำไปซ้ำมา ดังนั้นสูตรที่ไวต่ออุณหภูมิอาจได้รับความเสียหายเป็นเวลานานก่อนที่จะถึงเป้าหมายการกระจายตัว

การวนซ้ำแบบอินไลน์จะเปลี่ยนเลขคณิตนั้น เนื่องจากมีปริมาณเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่อยู่ในบริเวณแรงเฉือนในช่วงเวลาใดๆ จึงสามารถขจัดความร้อนระหว่างการผ่านภาชนะแบบมีแจ็คเก็ตหรือตัวแลกเปลี่ยนเพลท และลูปสามารถทำงานได้ตราบเท่าที่สูตรต้องการโดยไม่ต้องปรุงผลิตภัณฑ์ หน่วยอินไลน์ยังทำความสะอาดในสถานที่ได้ง่ายขึ้นและง่ายกว่าสำหรับเครื่องมือสำหรับการผลิตต่อเนื่อง

การแลกเปลี่ยนคือความยืดหยุ่น หัวแบทช์สามารถยกขึ้น ทำความสะอาด และนำกลับมาใช้ใหม่สำหรับสูตรอื่นได้ภายในไม่กี่นาที การลื่นไถลแบบอินไลน์มุ่งมั่นกับอัตราการไหลและกลุ่มผลิตภัณฑ์ หน่วยโรเตอร์-สเตเตอร์แบบอินไลน์ เช่น โฮโมจีไนเซอร์ซีรีส์ ZJH ถูกสร้างขึ้นโดยมีแนวคิดในการหมุนเวียน — ห้องเฉือนขนาดเล็ก ปั๊ม และวงแหวน ดังนั้นการควบคุมอุณหภูมิจะคงอยู่กับถังแทนที่จะใช้เครื่องผสม

TOPH61 Series ZJH Homogenizer สำหรับครีม ขี้ผึ้ง และยาสีฟัน โฮโมจีไนเซอร์หมุนเวียน ZJH ที่จดสิทธิบัตรแล้วสำหรับครีม ขี้ผึ้ง และยาสีฟันความหนืดสูง โดยใช้การหมุนเวียนภายใน/ภายนอก การทำอิมัลชันสุญญากาศ และการประมวลผลอัตโนมัติในระบบสุขาภิบาลขนาดกะทัดรัด ดูผลิตภัณฑ์ →

สิ่งที่ต้องระบุก่อนตัดสินใจซื้อ

1. ขนาดหยดหรืออนุภาคเป้าหมาย รวมถึงวิธีการวัดที่คุณจะยอมรับ "ละเอียด" และ "ผสมกันอย่างดี" ไม่ใช่ข้อกำหนดเฉพาะ และผลการเลี้ยวเบนของเลเซอร์ก็ไม่เหมือนกับหลักฐานเดียวกับภาพจากกล้องจุลทรรศน์
2. ความหนืดที่อุณหภูมิกระบวนการ ไม่ใช่ที่อุณหภูมิห้อง ผลิตภัณฑ์ที่อ่านค่าได้ 200 cP เมื่อความเย็นอาจมีพฤติกรรมแตกต่างออกไปอย่างมากที่ 70 °C และช่องว่างของหัวงานต้องเหมาะสมทั้งสองอย่าง
3. ช่วงขนาดแบทช์และการพลิกกลับ หากเครื่องจักรเครื่องหนึ่งต้องจัดการ 20% ของแบตช์ที่ระบุ บริเวณแรงเฉือนอาจไม่จมอยู่ใต้น้ำ และมอเตอร์อาจมีขนาดใหญ่เกินไป
4. ช่วงความเร็วทิป การขับขี่ และพฤติกรรมการสตาร์ท การควบคุมความถี่ที่แปรผันได้เป็นเรื่องปกติบนหัวเฉือนที่สูง และขีดจำกัดแรงบิดจะช่วยปกป้องเพลาเมื่อเริ่มแบทช์ที่ตัดสินแล้ว
5. วัสดุเปียกและกลยุทธ์การปิดผนึก ของแข็งที่มีฤทธิ์กัดกร่อน เคมี CIP ที่รุนแรง และหน้าที่สุญญากาศ ล้วนผลักดันการตัดสินใจในการซีลเพลา และซีลเชิงกลบนถังปรับสมดุลแรงดันหรือถังกาลักน้ำเป็นข้อกำหนดในการบริการที่แตกต่างอย่างมากจากการซีลปากแบบธรรมดา
6. การทดลองนำร่องกับผลิตภัณฑ์ของคุณเอง รูปทรงของส่วนหัว ช่องว่าง และรูปแบบช่องสเตเตอร์โต้ตอบกับรีโอโลยีในลักษณะที่ยากต่อการคาดเดาจากเอกสารข้อมูลเพียงอย่างเดียว

หากคุณต้องการเจาะลึกลงไปในรูปทรงของหัวงาน และวิธีที่การออกแบบสเตเตอร์เปลี่ยนขนาดหยด ภาพรวมของไซต์ การออกแบบอิมัลซิไฟเออร์แรงเฉือนสูง ครอบคลุมรายละเอียดการปฏิบัติ

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับเครื่องผสมแรงเฉือนสูง

กฎเกณฑ์ที่รอดพ้นจากการติดต่อกับโครงการจริงนั้นง่ายมาก: ตัดสินใจว่าคุณกำลังซื้อการทำงานของหน่วยใด - การไหล การกระจายตัว หรือการทำให้เป็นอิมัลชัน - และซื้อเครื่องจักรที่เก่งในเรื่องนั้น ปัญหาการผสมไม่ค่อยได้รับการแก้ไขเมื่อมีการขอให้หัวงานเดี่ยวเก่งทั้งสาม