高剪切机的应用与分散效果.docx
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高剪切机的应用与分散效果
高剪切分散机的应用及影响因素
高剪切分散机就是高效、快速、均匀地将一个相或多个相（液体、固体、气体）进入到另一互不相溶的持续相（通常液体）的进程。
而在通常情况下各个相是互不相溶的。
当外部能量输入时，两种物料重组成为均一相。
由于转子高速旋转所产生的高切线速度和高频机械效应带来的强劲动能，使物料在定、转子狭小的间隙中受到强烈的机械及液力剪切、离心挤压、液层摩擦、撞击撕裂和湍流等综合作用，形成悬浮液（固/液），乳液（液体/液体）和泡沫（气体/液体）。
从而使不相溶的固相、液相、气相在相应成熟工艺和适量添加剂的一路作用下，刹时均匀精细的分散分散，通太高频的周而复始，最终取得稳定的高品质产品。
高剪切分散机由1-3个工作腔组成，在马达的高速驱动下，物料在转子与定子之间的狭小间隙中高速运动，形成紊流，物料受到更强液力剪切、离心挤压、高速切割、撞击和研磨等综合作用，从而达到分散、分散、破碎的效果。
被加工物料本身和物理性质和工作腔的数量和控制物料在工作腔中停留的时间决定了粒径散布范围及均化、细化的效果和产量的大小。
◆处理量大，适合工业化在线连续生产；
◆粒径分布范围窄，匀度高；
◆省时、高效、节约能源；
◆精密铸造的整体式机架和经精密动平衡测试的每道转子，确保整机运行噪音低，运转平稳；
◆消除批次间生产的品质差异；
◆无死角，物料100%通过粉碎分散剪切；
◆具有短距离、低扬程输送功能；
◆使用简单，维修方便；
◆可实现自动化控制；
◆集装式机械密封，保证物料无泄漏；
◆单机处理量从1～120m3/h。
高剪切分散机的应用
1精细化工颜料染料涂料油漆塑料树脂油墨糊料浆料热熔胶阻燃剂胶粘剂整理剂表面活性剂均染剂防粘剂消泡剂光亮剂橡胶助剂塑料助剂染料助剂絮凝剂混凝剂表面活性剂溶剂硅油分散树脂分散碳黑分散
2石油化工润滑油重油混合重油分散油包水包油水柴油分散改性沥青分散沥青催化剂蜡分散
3农药化肥化肥农药分散农药助剂农药中间体药乳油杀虫剂除草剂种衣剂杀菌剂植物激素尿素复合肥乳油湿性粉剂
4生物医药细胞浆化血清疫苗蛋白质分散剂药乳膏抗生素糖衣
5日用化工护肤霜护肤膏洗涤剂防腐剂美发用品牙膏日用香精
6食物工业食物添加剂香精香料果汁果酱冰淇淋乳制品巧克力植脂末
7涂料油墨内外墙涂料乳胶漆纳米涂料建筑胶光固化涂料油墨墨水碳黑涂料助剂釉膨润土
8造纸工业纸浆胶黏剂松香分散碳酸钙填料助剂颜料混合树脂分散
9环境保护：
废水、污水处置、改质、回收利用
10其他：
造纸、陶瓷泥釉、除锈剂、滑石粉
分散分层是分散相在外力（重力或离心力）作用下，在持续相中上浮或下沉的结果。
在忽略布朗运动效应的静态条件下，可用Stokes定律来描述，即分散相球形颗粒由于重力的沉降速度V由下式肯定：
式中
ρs-ρ为分散相与持续相的密度差，g为重力加速度，d为分散相颗粒直径，μ为持续相的粘度。
若是分散相颗粒的密度比持续相密度大，颗粒下沉，速度V为正值，反之，颗粒上浮，速度为负值。
沉降速度大，浆料就容易分层。
若是要维持体系稳定，就必需降低沉降速度，对于特定的浆料可以通过减小分散相固体颗粒直径d。
因为只有当粒径减至持续相液体分子大小时，颗粒才能稳定、均匀地分散在液体中不发生分离。
通过以上的分析咱们可以看出，要提高悬浮液的稳定性，分散相颗粒的粒径应尽可能细小。
但应该指出，按照前人所做的大量研究发现，随着颗粒粒度的减小，虽然颗粒由重力引发的分离作用变成次要的因素，可是由于颗粒之间的间距减小，颗粒之间的结合力（范德华力等）起到了重要决定性作用。
另外，当颗粒直径小于某一细小尺寸时，此时，颗粒的布朗运动效应就不能忽略了，所以由于细小颗粒的布朗运动，而使得颗粒之间产生激烈地碰撞。
若不加稳定剂，这些情况都会致使颗粒团聚，对体系的稳定是不利的。
所以浆料的分散中，颗粒粒径并非越细越好，要视浆料的特性而定。
分散就是要按照物料的特性与特点，减小分散相颗粒的粒度，使其散布于一个较窄的尺寸范围，并达到吸力与斥力的彼此平衡，从而保证浆料体系的稳定。
影响高剪切分散结果的因素有以下几点
1分散头的形式（批次式和持续式）（持续式比批次好）
2分散头的剪切速度（越大，效果越好）
3分散头的齿形结构（分为初齿，中齿，细齿，超细齿，约细齿效果越好）
4物料在分散墙体的停留时间，分散分散时间（可以看做同样的电机，流量越小，效果越好）
5循环次数（越多，效果越好，到设备的期限，就不能再好）
线速度的计算
剪切速度的概念是两表面之间液体层的相对速度。
–剪切速度（s-1）=v速率（m/s）
–g定-转子间距（m）
由上可知，剪切速度取决于以下因素：
–转子的线速度
–在这种请况下两表面间的距离为转子-定子间距。
–IKN定-转子的间距范围为~mm
速度V=XD（转子直径）X转速RPM/60
同一物质的效果分析图
从上面看来,转速和分散头的精密程度决定分散效果
超高速分散均质分散机的高的转速和剪切率对于取得超细微悬浮液是最重要的。
按照一些行业特殊要求，依肯公司在ERS2000系列的基础上又开发出ERX2000超高速剪切分散机机。
其剪切速度可以超过rpm，转子的速度可以达到66m/s。
在该速度范围内，由剪切力所造成的湍流结合专门研制的电机可使。
剪切力更强，乳液的粒经散布更窄。
由于能量密度极高,无需其他辅助分散设备,可以达到普通的高压均质机的400BAR压力下的颗粒大小.
REACTOR
标准流量
输出转速
标准线速度
马达功率
进出口尺寸
型号
l/h
rpm
m/s
kW
300-1,000
9,000
23
DN25/DN15
ER2000/5
3,000
6,000
23
DN40/DN32
ER2000/10
10,000
4,200
23
15
DN50/DN50
ER2000/20
20,000
3,000
23
37
DN80/DN65
ER2000/30
40,000
1,500
23
55
DN150/DN125
ER2000/40
70,000
1,500
23
95
DN150/DN125
ER2000/50
125,000
1,100
23
160
DN200/DN150
型号简介：
1，EDL2000系列管线式高剪切混合分散机
立式分体结构，单级定转子。
转速最高可达9000转。
独立机械密封冷却锁压系统。
EDL2000系列管线式高剪切混合分散机，可产生粒径较大的但粒径散布范围较窄的乳液和悬浮液。
它具有较高的剪切率,保证了混合液的稳定性。
不同的工作头（定子+转子）适合不同的工艺和流体学要求。
型号
标准处理量（H2O）
输出转速
标准线速度
马达功率
进出口尺寸
l/h
rpm
m/s
kW
Dispersing
300-1000
9,000
23
DN25/DN15
EDL2000/5
5,000
6,000
23
DN40/DN32
EDL2000/10
8,000
4,200
23
15
DN50/DN50
EDL2000/20
20,000
3,000
23
22
DN80/DN65
EDL2000/30
40,000
1,500
23
37
DN150/DN125
EDL2000/40
70,000
1,500
23
55
DN150/DN125
EDL2000/50
125,000
1,100
23
110
DN200/DN150
2，ER2000系列管线式高剪切分散分散机
三级持续高剪切分散分散机，主要应用于处置大量乳液和生成超细悬乳液。
由于同时用三个工作头（转子和定子）进行处置，可取得很窄的粒径散布,取得更小的液滴和颗粒（微米），因此生成的混合液的稳定性更好。
分散头容易改换,适合于各类不同的应用。
REACTOR
标准流量
输出转速
标准线速度
马达功率
进出口尺寸
型号
l/h
rpm
m/s
kW
300-1,000
9,000
23
DN25/DN15
ER2000/5
5,000
6,000
23
DN40/DN32
ER2000/10
8,000
4,200
23
15
DN50/DN50
ER2000/20
20,000
3,000
23
31
DN80/DN65
ER2000/30
40,000
1,500
23
55
DN150/DN125
ER2000/40
70,000
1,500
23
95
DN150/DN125
ER2000/50
125,000
1,100
23
160
DN200/DN150
•如果所需流量超过标称流量的25%并外加泵，请与依肯接洽。
3，ERS2000系列高剪切分散机
高的转速和剪切率对于取得超细微悬浮液是最重要的。
按照一些行业特殊要求，依肯公司在ER2000系列的基础上又开发出ERS2000超高速剪切均质分散机。
其剪切速度可以超过rpm，转子的速度可以达到40m/s。
在该速度范围内，由剪切力所造成的湍流结合专门研制的电机可使。
剪切力更强，乳液的粒经散布更窄。
由于能量密度极高,无需其他辅助分散设备。
标准流量（H2O）
输出转速
标准线速度
马达功率
进出口尺寸
型号
l/h
rpm
m/s
kW
300-1,000
14000
44
DN25/DN15
ERS2000/5
1,
10,500
44
DN40/DN32
ERS2000/10
3,000
7,300
44
15
DN50/DN50
ERS2000/20
8,000
4,900
44
37
DN80/DN65
ERS2000/30
20,000
2,850
44
75
DN150/DN125
ERS2000/50
40,000
2,000
44
160
DN200/DN150
5ERX2000系列高剪切分散机
高的转速和剪切率对于取得超细微悬浮液是最重要的。
按照一些行业特殊要求，依肯公司在ER2000系列的基础上又开发出ERS2000超高速剪切均质分散机。
其剪切速度可以超过rpm，转子的速度可以达到40m/s。
在该速度范围内，由剪切力所造成的湍流结合专门研制的电机可使。
剪切力更强，乳液的粒经散布更窄。
由于能量密度极高,无需其他辅助分散设备。
标准流量（H2O）
输出转速
标准线速度
马达功率
进出口尺寸
型号
l/h
rpm
m/s
kW
300-1,000
21000
66
4
DN25/DN15
ERX2000/5
1,
16,500
66
11
DN40/DN32
ERX2000/10
3,000
11,000
66
22
DN50/DN50
ERX2000/20
8,000
7,300
66
45
DN80/DN65
ERX2000/30
20,000
2,850
66
90
DN150/DN125
ERX2000/50
40,000
2,000
66
160
DN200/DN150
4， LP2000/4中试型
LP2000/4和PP2000/4中试型分散分散机专为实验研发，模拟工业管线式生产流程而设计，给工业化提供靠得住的数据论证。
LP2000/4和PP2000/4中试型分散分散机与大型工业管线式量产机型配置大体相同，各类工作头的种类及相应线速度亦相同，中试进程中的工艺参数在工业化后以后不用从头调整，从而将机械型号升级到工业化的进程中的风险降到最低。
该款机械在设计上的突出长处在于：
1. 可改换式加工模块，实现分散、均质、乳化、悬浮、湿磨、粉液混合混合等多种功能。
2. 专为实验室模拟工业管线式生产而设计，从中试到生产，无需从头调整工艺参数。
3. 密封油机械密封，可以实现持续24小时不中断云装。
4. 可配置变频控制柜，调节转速及流量 。
5 拆卸方便，容易清洗。
6设备设计合理，方便实用。
7
LP2000/4为高剪切分散分散机的技术参数：
功率,转速0-14000rpm,线速度0-40m/s,电压380V,机械产量为0–1000升/小时（水），重量35KG,尺寸（长宽高）（450X250X350）MM，LP利用轴封（PTFE环），在正常的情况下，一般轴封可利用3000-4000次。
LP不能24小时持续利用，一般最多可利用持续半个小时，这要依据料液的温度和转速而定。
LP也可以通过变换模块，可以实现多功能多用途。
是中试生产的最佳选择。
PP2000/4为高剪切分散分散机的技术参数：
功率,转速0-14000rpm,线速度0-40m/s，电压380V,机械产量为0–1000升/小时（水），重量45KG,尺寸（长宽高）（（450X250X350）MMPP利用双机械密封，可24小时不断机持续生产，并通冷媒对密封部份进行冷却。
通过变换模块，可以实现多功能多用途。
机械密封和机械设计符合3A健康标准，是中试和小批量生产的最佳选择。
分散头（一套转子和定子）
为了确保设备符合各类应用的需要，依肯公司为所有的设备都配备了一系列的可选择的定子和转子（分散头）。
不同的分散头设计都很好知足了不同耗能水平的需要。
另外，分散头的设计也很好地知足不同粘度的物质和颗粒粒径的需要。
在线式的定子和转子（分散头）和批次式机械的工作头设计的不同主如果因为在对输送性的要求方面，而在线式机械对输送的要求则比较低。
特别要引起注意的是：
在粗精度、中等精度、细精度和其他一些工作头类型之间的区别不光是指定转子齿的排列，还有一个很重要的区别是不同工作头的几何学特征不一样。
狭槽数、狭槽宽度以及其他几何学特征都能改变定子和转子工作头的不同功能。
根据以往的惯例，依据以前的经验指定工作头来满足一个具体的应用。
在大多数情况下，机器的构造是和具体应用相匹配的，因而它对制造出最终产品是很重要。
当不确定一种工作头的构造是否满足预期的应用时。
我们建议最好在实验室里进行一次实验或者测试。
依肯公司鼓励顾客能够使用我们的设备，并且我们有一整套的测试实验系统以便帮助顾客为您选型。
批次（分散头）不同的组合及不同的应用
管线式分散头
定转子（分散分散头）技术
2P转子（粗精度）2G定子（粗精度）
粗精度的工作头可以知足中剪切的混合、均质工艺进程。
它是由粗精度定子与泵叶式转子（2P）相组成：
一个粗精度的定子在使历时一般是和一个特定的转子配套的，转子可以提供很高的产量，这就是所谓的“P”。
和其他形式的工作头相较，这种定转子组合成的分散头将产量提高了4倍，它所产生的剪切力在中等水平，而且能产生泵的那种抽吸效应。
这种工作头可以在泵的位置替代泵利用，或可以辅助泵来增加流量，同时也可以用于辅助多级机械输送高粘度流体。
2G转子（粗精度）2G定子（粗精度）
粗精度（2G）分散头：
主要用于挤压、切碎、消溶和粗精度破碎。
尤其适合于粗颗粒悬浮之前的预粉碎和树脂的切碎和挤压操作。
4M转子（中精度）4M定子（中精度）
中等精度（4M）分散头：
主要用于挤压、颜料分散、加速溶解和良好的破碎。
这种分散头在分散和悬浮生产中应用的比较普遍，特别是颜料工艺领域，一般用在低粘度范围的生产中较多。
6F转子（细精度）6F定子（高精度）
高精度（6F）均质头：
主要用于挤压、催化、加速溶解和要求比较高精度的粉碎。
特别适合于微分散和悬浮，常常应用在洗液、面霜等领域，主要针对低粘度范围的物料，也可以和一个喂料泵相连。
8SF转子（特高精度）8SF定子（特高精度）
特高精度（8SF）均质头：
主要用于挤压、催化、加速溶解和要求特高精度的粉碎。
特别适合于微分散和精细悬浮，可使粒径范围小到纳米级。
剪切力更强，乳液的粒经散布更窄。
特别应用于:
疫苗，细胞破碎，胶体溶液，金属氧化物悬浮液，墨水，印刷涂料，色素混合等等。
主要针对低粘度范围的物料，也可以和一个喂料泵相连。
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