剪切应力对分散过程的影响分析

在共混过程中，共混设备对共混物料施加剪切应力。在外部剪切应力的作用下，分散相物料发生破碎，分散成小粒子。分散相物料在外部剪切应力作用下破碎的过程是一个很复杂的过程。如图3－27所示，分散相颗粒在外界剪切应力的作用下，首先会发生变形，由近似于球形变为棒形，与此同时，粒子发生转动。如果粒子的变形足够大，就会发生破碎，分散为小粒子。但也有一些粒子，其变形尚不足以发生破碎，粒子就已转动到与剪切应力平行的方位。如果作用于物料的剪切应力场是单一方向的，那么，转动到与剪切应力方向平行取向的粒子，就难以进一步破碎。

图3－27　分散相颗粒在外界剪切力作用下运动、变形乃至破碎的变化示意图(www.xing528.com)

为了使共混设备能够有效地对分散相粒子进行破碎，首先应该保证设备能够向物料施加足够的剪切应力。在式（3－26）中，随着剪切应力的增大，分散相粒径R∗就会降低。因此，剪切应力是降低分散相粒径的又一重要因素。

此外，剪切应力的作用方向也很重要。如果剪切应力是单一方向的，那么，沿剪切应力方向取向的分散相粒径就难以被进一步分散破碎。为解决这一问题，共混设备的设计中，应使混合部件能够向共混物料提供不断的或周期性改变方向的剪切应力，使料流方向不断地或周期性地变化。这样，处于不同方位的粒子就都有机会被分散、破碎，共混设备的混合效率就可以得到提高。