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圆筒
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圆筒式矿用混合机设计含开题及11张CAD图,圆筒,式矿用,混合,设计,开题,11,CAD
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Comparing mixing performance of uniaxial and biaxial bin blendersMEHROTRA Amit; MUZZIO Fernando J.Department of Chemical and Biochemical Engineering, Rutgers University, Piscotoway. NJ, 08855, ETATS-UNIS单轴和双轴搅拌机搅拌性能比较特拉阿米特 费尔南多化工系与生化工程，罗格斯大学，Piscotoway。新泽西州，08855，ETATS -新闻处15摘 要 混合设备仍然是许多研究者感兴趣的话题，但是相关理论仍然落后。混合机大多停留在设计阶段，离规模化仍然遥远。在许多行业，包括医药，大多数的混合是使用“圆筒混合机”。滚筒搅拌机是一种带叶片的轴在圆筒或槽中旋转，用以混合或揉和物质使成所需稠度的机器。一些常见包括水平滚筒搅拌机，V型混合机，双锥混合机和强制式搅拌机。在所有这些搅拌机相同的特点是快速旋转，由对流混合过程，在水平（轴向）方向色散过程驱动，这种方法往往很慢。在本论文中，我们探讨一种新的翻滚实验搅拌机，关于两个轴旋转：一个（翻滚动作）水平轴，中心对称轴（旋转运动）。进行详细研究的粉末混合性能和关键参数的影响，包括搅拌器的基本几何形状，速度，补平，挡板的存在，加载模式和旋转轴。在这项工作中对乙酰氨基酚用作活性药物成分和配方包含如常用Avicel和乳糖。通过取样后，预先确定样品的转数来分析和近红外光谱技术，以确定成分的分布。结果显示过程变量包括粉末混合均匀性的旋转轴的重要性。关键词：粉末混合， 凝聚力， 搅拌机， 混合机， 相对标准偏差, 近红外, 对乙酰氨基酚1.简介粒子混合是在多种应用的必要步骤，横跨陶瓷，食品，玻璃，冶金，聚合物，医药等行业。尽管历史悠久，混合干燥固体（或因为它可能）比较小，是已知的机制，涉及1，2和3。阿批工业搅拌机常见的类型是翻滚的搅拌机，其中谷物由重力和旋转组合船只流量。虽然翻滚搅拌这些设备是在一个非常常见的设备，混合和分离的机制尚未完全了解，对于混合设备的设计主要是实证方法的基础。玻璃杯是最常见的一批工业搅拌机，并在应用中找到无数用烘干机，窑炉，镀膜机，研磨机和粉碎机4 5 6 7 8。虽然在旋转鼓自由流动的材料已被广泛地研究这些系统9和10，凝聚力颗粒流仍然没有完全理解。知之甚少的基本几何参数，如搅拌机，速度的影响，补平，在场的挡板，装上的凝聚力粉末或设备的比例要求，混合性能模式和旋转轴。 然而，传统的圆筒，围绕水平轴旋转，都有一个重要的特点：而在同质化是快速旋转的方向，由对流混合过程介导的，在水平（轴向）方向色散过程驱动，混合，是往往慢得多。 在本论文中，我们探讨一种新的翻滚实验搅拌机，关于两个轴旋转：一个（翻滚动作）水平轴，中心对称轴（旋转运动）。我们研究的填充水平的影响，搅拌时间，装上了一个快速弗洛乳糖自由流动矩阵和Avicel 102混合性能模式和旋转轴，含中等凝聚力的API，微粉扑热息痛。我们使用广泛的特点，通过跟踪取样对乙酰氨基酚的同质性进化利用近红外光谱检测方法搅拌。材料和方法后，在第2部分所述，结果显示在第3，结论和建议，这些建议随后在第四节的。2. 材料和方法 在研究中所用的材料列于表1，以及它们的大小和形态。对乙酰氨基酚是常用的辅料混合，并作为示踪剂来评价作为一种转数实现的功能同质化程度。对乙酰氨基酚是最广泛的混合研究使用的药物之一，Avicel和乳糖常用药用辅料。在简洁利益的扫描电镜图像不包括在本文件，但可以在“药用辅料手册”中找到。表1.Materials本文研究。NameSize and morphologyVendor, City, StateFast-Flo Lactose 100 , sphericalForemost farms, Newark, NJAvicel PH 102 Microcrystalline cellulose 90 , needle-likeFMC, Rothschild, WIAcetaminophen 40 , needle-likeMallinckrodt, St Louis, MO2.1 近红外光谱 对乙酰氨基酚同质性量化使用近红外光谱。校准曲线构建了一个含有粉末混合物（平均）35avicel 102 PH值，62和3乳糖对乙酰氨基酚。近红外（NIR）光谱技术可以成为一个有用的工具来描述对乙酰氨基酚。样品准备通过保留Avicel乳糖的比例随机为了尽量减少辅料的混合效果不完善在对实际实验结果的准确性。内容分析仪器的快速近红外系统由开放源码软件（银春，MD）和Vision软件（版本2.1）制造的用于分析。制备出的样品重量为单独的光闪烁瓶1克的混合物;（金布尔玻璃公司瓦恩兰，新泽西州）使用具有精度为 0.01毫克平衡。近红外光谱范围内收集1116年至2482年，在反射模式纳米扫描。偏最小二乘（PLS）回归校正模型用于开发采用二阶导数的数学预处理，以减少颗粒尺寸效应。如图所示。1，优良的协议是实现之间的校准和预测值。图 1近红外（NIR）光谱验证曲线。对乙酰氨基酚的浓度来预测方程式测试验证了对乙酰氨基酚的浓度与已知金额样本。y轴表示从公式计算浓度和X轴代表实际浓度。因此，一个完美的45度直线将代表最佳校正模型。图上的每个点代表一个样本。对乙酰氨基酚的浓度在这里检查范围从0到8。2.2 研究使用搅拌器：单轴搅拌机（果汁机1），双向轴向搅拌机（搅拌机2） 由于它的广泛使用，圆柱搅拌机有30升水容量的1为一个学习参考搅拌机。如图所示。2，该搅拌器具有圆形横截面的底部和蜡烛。它可用于有或无挡板，这是一个可移动的盖子上。在这项研究中所有的实验进行的，没有使用的挡板。在这个混合使用设备的性能评价提供了一个新开发的搅拌器2 40 L，这也是圆柱形的，为了一个容量混合性能基线，以确定旋转双轴混合性能的影响。如图所示的搅拌器。2（二）有两个旋转轴。进动相对于中轴对称旋转速度是面向的是水平轴的旋转速度的一半。图 2图形表示（a）对滨搅拌器1和（二）滨搅拌器2显示相应的旋转轴。2.3 实验方法 顶底侧装装，这是示意图图表示：两种粉在初步实验中使用的负荷类型。3。为了避免结块，空气污染指数，对乙酰氨基酚，是delumped之前加载到搅拌机通过一个由35目筛它。为了表征混合性能，一槽取样器是用来提取7.5，15，30，60，120革命从搅拌机样本。小偷被仔细地插在垃圾桶，一个核心是在每个插入点（每一个“刺”）尽量减少扰动粉搅拌床其余提取。大约有7个样本是从每个贼刺，并刺伤共有五个在每个采样时间，如图所示，使用。4因此，一共有35个样本采取每个采样点。图 3示意图在研究中使用的装载模式。在顶底加载，Avicel装入乳糖随后在顶部，这样，最终对乙酰氨基酚是均匀筛在果汁第一。在并排侧面装载avicel被放置在底部，然后对乙酰氨基酚是唯一过筛只在一半的搅拌器组成部分，是乳糖和Avicel之间夹。图 4（1） 小刀取样器（二）顶视图的采样位置的计划。实验计划在本研究中使用如下：填写级别：搅拌机1-60填写级别：搅拌机2-60，70，80加载模式：搅拌机1 - 侧方加载，顶底加载加载模式：搅拌机2 - 侧侧加载，顶底加载速度：搅拌机1-15转，20转，25转速度：搅拌器2 - 旋转/旋转：15/7.5转速，转速20/10，30/15转采样时间：搅拌机1，搅拌机2-7.5，15，30，60，1203. 结果 同质化的指标是区域RSD，其中C是每个人的样品浓度，Co是所有样品平均浓度和N是在给定时间采样所得样品总数。我们研究了填料混合性能水平的影响。此前曾有关于填写博勒斌搅拌器水平的影响研究，Gallay斌搅拌器和V -搅拌器及双锥形搅拌机11，12和13。所有上述搅拌机只有一个旋转轴，因此本研究的目的是研究如何影响双轴搅拌在高填充量演出。为了避免重复，为补平研究没有就斌果汁机1。结果从以前的使用作示踪剂MgSt研究表明，在现有单轴搅拌机混合相当显着放缓作为填充水平超出70。此外，对乙酰氨基酚的结果可以被假定为类似以前的工作得到了Muzzio等人。11和13对于一个轴，矩形槽搅拌机11，这表明，即使在几百革命与填充量达到80的同质性非常差相比，60的填充水平。 为了探讨填充量在双轴搅拌机的影响，实验进行的顶底加载模式为15 rpm的旋转速度和旋转速度为7.5转速在搅拌器2。检查的填充量为60，70和80分别抽取样本后，7.5，15，30，60，120革命。典型的结果显示在图。5，它显示了区署主场迎战转数的搅拌器。至于非烧结材料的预期，迅速衰减曲线显示区域。对这一地区的曲线在半对数坐标，坡度，是用来定义混合率。水平的变化曲线，然后开了一个高原，表示最大程度的同质性是在果汁实现了送料。图 5在搅拌机混合2不同填充量曲线。对乙酰氨基酚RSD是由于对转数的函数曲线。在顶底搅拌转速和负荷模式15 7.5转速旋转速度rpm。与其他类似翻滚搅拌机以往的研究我们观察到混合性能的不利影响，增加填充量。如图所示。5，80的填充曲线表现超过60和70填补这些不足，用作填充量的增加，相对标准偏差曲线衰减更慢，标志着一个较慢的混合过程。然而，效果明显不如在其他斌搅拌机和革命后，大约只有100，同样的高原（相同的渐近混合均匀性）是对所有三种填充量达到。接下来，旋转速度的影响进行了研究，在搅拌机1一个旋转轴，并与具有双旋转轴搅拌机2。实验进行与顶底和边侧加载两个搅拌机。实验是在60的填充水平和旋转速度为1考虑的15搅拌器转速，转速20 rpm和25分别。如图所示。6和图。7，当作为一个搅拌器革命绘制功能，没有太多的在60的旋转速度均匀性指数对乙酰氨基酚（区署）的填充水平。据观察，在20 rpm和25 rpm的搅拌性能略低于15转好，但根据不同速度在搅拌器的性能差异可能是太小，无法显着。相对标准偏差曲线具有相同斜率衰减，表明类似的混合率。在这项研究报告在这里，填充量仅为60，所有的旋转速度足以实现同质化。上述研究是在85的填充水平。对于这样的高填充量，在低转速，停滞不前的核心是众所周知的发生在许多搅拌机中心，要求更高的每单位体积的剪应力，实现同质化。此外，MgSt的流动性是已知的最强烈比材料的不同，已知有一对整个混合物的流动性深刻的影响。此外，MgSt是出了名称为是一个剪切敏感材料。因此，如果期望润滑和无润滑融合方面将显示剪类似的行为可能是不必要的。图 660的顶底加载实验混合曲线补平。RSD是由于对转数的函数曲线。虚线对应于实验，果汁机1，而实线代表从搅拌两个数据点.图 7侧方加载实验混合曲线与60的填充水平。RSD是由于对转数的函数曲线。虚线对应于实验，果汁机1，而实线代表从搅拌两个数据点。随后，实验采用在三个转速搅拌器2：15转，20转和30转，并作为解释过，相应的纺丝速度为750转，10转和15转。填充水平两侧端和顶底加载审议的60。 同样，有人认为，不同的旋转速度和旋转并没有太大的差别的混合率。如图所示。6和图。7，混合为Blender 2只略有变化曲线的旋转速度。对于顶底加载模式似乎略有提高，混合时的旋转速度增加（高原是高转速略有下降，表明在渐近均匀性水平的提高），但速度没有显着变化是在侧面观察端加载模式。 这两个搅拌机混合性能比较在两个侧端和顶底装载方式不同的旋转速度。为了公平的比较，填充量维持于60既搅拌机，其中一个条件都实现有效的搅拌机在足够长的时间搅拌。由于这两个搅拌机几何相似，这种比较帮助评估自旋效应混合性能（相对于中央的对称轴旋转）。如图所示。6，搅拌2下面的旋转速度为每1的谎言搅拌机混合曲线，表明快混合。请注意，最后两个区署渐进达成的搅拌机也不同，以搅拌器呈现出较低的渐进比果汁机1（更好的最终混合状态，大概是由于一个缓慢的混合模式在水平方向较小的影响）2。 类似的结果，得到了方方装载模式，如下图显示。7。相对标准偏差曲线所有三个旋转速度高于果汁2躺果汁机1。因此，确认在垂直方向旋转的旋转轴搅拌机混合均匀性提高有帮助;但是，对于研究材料，旋转速度并没有多大影响的混合性能。 最后，提出了比较两者之间的装载方式为搅拌机。同样，要实现公平的比较，所有的实验演出，在15 rpm和60的填充水平。图中可以明显看出。8，在这两个搅拌机顶底加载给出了一个相对标准偏差更迅速衰减，表明更快的同质化相比，边侧加载模式。但是，对于两个加载方式，搅拌机2实现更快的同质化。图 8比较2的混合搅拌器曲线和对顶底和边侧加载模式果汁机1。虚线对应于实验，果汁机1，而实线代表从搅拌两个数据点。实验中我们以60的填充量在15rpm。正如在以前的研究报告，所有区署曲线本文表现出对时间的共同趋势，由初期的快速同质化，由于对流混合的特点，由一个典型的慢得多的均质剪切分散或控制的时期之后。这种趋势是示意如图所示。9。第一个政权是一个快速的指数衰减，第二个是一个缓慢的指数渐近到一个极限的高原。第一部分是一个由大量流动（对流）驱动的异质性迅速减少，在区署曲线的斜率在半对数坐标，是对流混合率。第二部分是由单个粒子的运动（分散）或结块的空气污染指数因剪切缓慢侵蚀。图 9一个典型的混合，策划反对转数。这两个实线着重在两个不同的混合方式。当只有一个混合机制存在（一种可以由最初装载模式实现严格控制的情况），一个简单的传质模型，方程表示。（1）可以使用，在过去的研究为14，以捕捉到区署在粉料系统的演化。在此模型中，以指数衰减曲线走向高原是安装在混合曲线，其中是标准差，最终标准差，A为积分常数，标志着混合速率常数，n是多少的革命。该模型预测，实验变异会随时间呈指数衰减，因为它接近随机混合的状态。为了表征数字的“混合率，”要为每一个混合实验计算出来的。（1）-=的AE -N为参数A，值的计算方法是尽量减少数据之间的误差和指数函数的平方和。最终的标准偏差（）值是作为在混合变异的研究方面取得的最低值。为的值计算了不同比例混合的实验与填充和加载模式，结果在图绘制。10和图。11。如图所示。10，混合率不断下降的百分比增加填充量。与另外两个斌搅拌机中提供了更广泛的比较图。11，这显示了2个混合搅拌速率和无挡板的搅拌1日，和市售的长方形的搅拌器。这数字也说明了这四个斌装上搅拌机格局的影响，他们都在20 rpm的旋转。很明显，搅拌器与旋转轴2双具有最高的混合率整个集团不变。在本研究中使用的所有搅拌机，还有一个装上混合模式的影响，它被发现，顶底加载模式提供更好的混合比侧方加载性能。图 10混合性能进行了评估在三个搅拌器2个不同的填充量。实验是在60，70和80填充量在15顶底负荷转。搅拌速率常数（）值绘制为填充量增加的功能，发现在填充水平的下降。图 11混合搅拌机性能的bin随着加载模式进行了比较，60在20转补平。搅拌速率常数（）值绘制不同装载方式在bin搅拌机和无挡板，如上图所示，搅拌机2度外一个更好的混合性能相比，果汁机1。还有一个明显的效果装载模式，以及所使用的搅拌器不分，顶底加载总是给人一种更好的性能相比，副作用的一面。5. 结语填充水平，搅拌时间，效果装上了一个快速弗洛乳糖自由流动矩阵和Avicel 102混合性能模式和旋转轴，含中等凝聚力的API，对乙酰氨基酚微粒进行了检查。交融的表现被认为是不利的影响在增加填充量。顶底加载模式被证明是导致优于侧方加载模式的混合性能。证实，在垂直方向旋转的旋转轴搅拌机混合均匀性提高有帮助。一个数学模型，利用混合比较不同填充量，搅拌器的类型和装载模式混合率。结果表明，旋转双轴搅拌机混合率高于单轴搅拌机。参考文献1 O.C. 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