用于高粘度液体混合、加热和冷却的X型塑料混合器

作者：BE.ST公司 Hans Stratmann

欢迎访问e展厅 展厅 4 冷冻机/热交换设备展厅 冷却塔, 冷凝器, 冷却器, 蒸发器, 集热器, ... 在过去的50年中，根据用户的需要生产聚合物产品的企业研制开发了许多聚合材料产品，或者在已有的聚合材料品种的基础上进行了改进、提高。在众多的聚合材料品种中，最主要的是热塑性塑料、聚氨酯类塑料、硅树脂材料和各种各样的复合材料（例如LLDPE、LDPE、HDPE、PP、CrPS、HIPS、ABS、SAN、APET、PETG、PMMA、PC、PA以及由这些材料制作的泡沫塑料）。而几乎所有的塑料产品生产厂家和加工厂都遇到了一个共同的难题：层流！ 从聚合物反应釜到注塑喷嘴，或者注塑机床，凡是与高粘度聚合物打交道的人，都会遇到令人头痛的层流问题。对这种高粘度塑料层流流动原因进行解释是：雷诺数――液体的粘度系数是产生这种现象的原因。当雷诺数＜20时，这种层流现象更加明显。而低粘度的液体或者气体材料的雷诺数可以＞2300，换一个通俗的说法：在层流中，由粘度而产生的力（剪应力、剪力）发挥着重要的作用。在湍流的流动中，起重要作用的则是动力学的参数（速度、密度等等），在层流物质的混合过程中，各种原料的相互混合是一个非常大的难题，尤其是要求混合得非常均匀时更加困难，在各种热交换过程中（加热和冷却），都可以看到层流介质与换热器表面接触层间的热损伤、热缺陷。在层流介质的中心部位，热量逐层地向外散发，这将导致高粘度层流管材的内外有着很大的温差。在这较大的温度差异中，自然也存在着较大的粘度差。而这种粘度差的存在，为各种塑料加工的后续工序留下了相当大的困难，有时甚至无法进入下一流程。 对于高粘度塑料的基本加工，均质性、混料加热和冷却等方面存在着下列需要解决的问题： * 均质性：克服高粘度塑料因温差和粘度差带来的质量缺陷，提高例如注塑和挤出加工时产品的质量。 * 混合：克服粘度差异（温度的、或生产条件引起的粘度差异，例如聚合物与阻燃材料，）提高空心管或空心工件的质量。 * 加热：层流介质滞留、堵塞的区域散热非常困难，热堵塞和产品质量的下降是需要解决的问题。 * 冷却：由上面提到的原因，在薄壁管换热器中，可因介质分布的不均匀引起堵塞，导致整个换热器的损坏，例如在硅树脂材料的冷却过程中常见的故障：高粘度的成分还是热的，而低粘度的材料而被堵住无法流通。 SMX混合器解决方案 从70年代开始，勒沃库森的拜耳公司就着手于解决上述问题，开始研制开发新一代静态混合器方案。他们研发的SMX混合器（X形状的静态混合器）它有一个X形的支架，将各个管道安装在这个X形支架上，塑料原料混合时，沿X形的混合器连续地加入一层层的原料，混合器的各个混合部相互垂直，以便使混合在两个坐标方向上进行。这种几何结构的混合器可以在较短的混合时间内得到最佳的混合效果，使被混合的原材料达到最理想的混合质量，SMX混合器的优点是： * 很高的效率，即使是在工艺流程条件不断变化的情况下，也能达到很高的混料效率。 * 由于特殊的几何结构，混合配料比例非常准确（可达1：100）。 * 混料管横截面具有很好的温度分布状况，温度差减少50％以上。 * 在混料腔中无堵塞。 * 整个混合器没有运动部件，不需维修。 另外，这种SMX混料器是目前唯一可以对粘度差达1：1000000的高粘度液态进行均匀混合的装置，因此，今天我们可以说：有可能直接将聚氨酯材料与低粘度的液体材料进行混合了。 热交换能力 1975年时，法兰克福的Hoechst公司在高粘度液体介质的加热和冷却方面就开始了科技攻关。为了达到在塑料生产过程中温度差和粘度差尽可能低的目的，他们将几个SMX混料器安装在一个有隔热层的管道中，试验的结果表明：通过混合管进行的径向混合，即在SMX混料器中各种原材料的分布非常统一，均匀。管壁处的导热能力达到了管子心部的水平，在加入了强制对流措施后，热传导的能力达到了导热管的水平。视产品材料的粘度，可将导热系数提高4～10个因数。当混合管的公称尺寸达到DN 80时，可以得到理想的加热、冷却结果。另一方面，这种方式的导热面积与导热体积之比还非常小。基于这一原因，Hoechst公司研制开发了SMR（静态混合反应）装置，在SMR中，SMX混合器的各个混料管用粗管制成。从管的端部输入高温介质（大多数情况下是高温油和高温水，也可以是高温蒸气）。塑料产品沿着各个连接管道流动，热传导过程在SMX的结构中按照与前面混料时所述的方法进行。另外，它的压力损失还很小。其它主要优点： * 导热效率高，热传导性能和生产能力都得到提高，不会出现堵塞 * 很高的Plug-Flow通过性能，滞留时间短，在横截面上的温度分布均匀 * 很低的压力损失 * 100％的配比准确率（可达1：100） * 很高的几何导热面积 * 每个换热器的导热面积可达90～150m2 因此，SMR静态混合反应装置非常适合于用作敏感的高粘度产品生产中冷却、加热和反应过程中的温度监控。 更多信息，欢迎访问： www.best-mixer.com (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (6/19/2005)