CCI20090825015

380    7. MIESZANIE MATERIAŁÓW ZIARNISTYCH

Segregacja w locie występuje wtedy, kiedy ziarna o różnych masach wykonują lot po torach zakrzywionych (wysyp, mieszalniki bębnowe, mieszalniki z komorą obrotową różnych kształtów).

Segregacja ścinająca występuje przy przesuwaniu wzajemnym warstw materiału ziarnistego lub przesuwaniu ziarn po powierzchniach obrotowych ścian mieszalnika. W wyniku różnicy kątów tarcia wewnętrznego składników ziarn pozostają zwały ziarn zbliżonego wymiaru.

Jako najważniejsze czynniki wpływające na segregację wymienia się różnicę wymiarów ziarn [3, 17, 30, 34], różnicę mas właściwych ziarn [3, 60] oraz różnicę czynników kształtu [10, 55, 60].

Najsilniejszy jest wpływ różnicy wymiarów ziarn, natomiast wpływ różnicy mas właściwych materiału ziarn oraz ich kształtu jest znacznie słabszy. Można stąd wnioskować, że podstawowymi mecnanizmami ruchu ziarn decydującymi o segregacji są penetracja międzywarstwowa oraz penetracja w złożu [35].

7.8. MIESZANIE W MODELOWYM MIESZALNIKU BĘBNOWYM

7.8.1. Opis cyrkulacji ziarn złoża

Mieszalnik bębnowy o poziomej osi obrotu bez zabudowy wewnętrznej jest najprostszym typem mieszalnika materiałów ziarnistych, gdzie dostarczanie energii mieszania z zewnątrz odbywa się jedynie poprzez tarcie ziarn o ściany obracającego się bębna (wytworzone naprężenia ścinające na ściance bębna). Mieszalnik taki ma prostą geometrię, co ułatwia formułowanie warunków brzegowych oraz opis matematyczny przestrzeni układu.

Podczas obrotu bębna materiał ziarnisty podnoszony jest wzdłuż jego ścianki na pewną wysokość zależną od kąta tarcia ziarn o ściankę i ich masy właściwej. Grupy ziarn są podnoszone wyżej niż pojedyncze ziarno wskutek ich wzajemnego oddziaływania.

Środek ciężkości złoża zostaje przeniesiony acentrycznie w stosunku do osi bębna na pewną odległość zależną od stopnia napełnienia bębna oraz częstości jego obrotów. Ekscentryczność ta maleje ze wzrostem stopnia napełnienia oraz wykazuje maksimum dla pewnej częstości obrotów bębna.

Zwiększając częstość obrotów bębna, uzyskujemy różne formy ruchu ziarn pokazane na rys. 7-7.

Według Rutgersa [38] przy pewnej częstości obrotów zwanej prędkością krytyczną n_c rozpoczyna się zawirowanie złoża (ziarna wirują wraz z bębnem podobnie jak w wirówce), co jest niekorzystne dla procesu mieszania.

Przy częstości (0,55—0,6) n_c zaczyna się odrywanie ziarn od ścianki bębna, które następnie opadają na powierzchnię złoża.

Przy częstości poniżej 0,55 n_c przekrój poprzeczny złoża przybiera charakterystyczny kształt nerki (rys. 7-7). Wewnątrz złoża tworzy się rdzeń, natomiast po