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nition超聲波均質(zhì)機的原理及運用分析
nition超聲波均質(zhì)機的工作原理
超高速均質(zhì)機是根據(jù)威廉姆斯博士的原理，進行從高速分散到粉碎再到均質(zhì)等一系列均質(zhì)過程的系統(tǒng)。
發(fā)電機（軸的前端）由固定的外葉片和旋轉(zhuǎn)的內(nèi)葉片組成。當(dāng)內(nèi)葉片在液體中高速旋轉(zhuǎn)時，發(fā)電機內(nèi)的液體在離心力的作用下，從外葉片上開的窗口劇烈地徑向噴出。同時，液體進入發(fā)生器，整個容器內(nèi)發(fā)生強對流。樣品進入這種對流，在內(nèi)刀片的前端被粗粉碎，在通過外刀片的窗口從內(nèi)刀片排出之前，在內(nèi)刀片和外刀片之間被細粉碎，并進一步高速旋轉(zhuǎn). 粉碎和均化是通過內(nèi)外刀片的窗口之間發(fā)生的超聲波和高頻的作用進行的。
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| <高速分散/混合> 隨著內(nèi)葉片的旋轉(zhuǎn)，液體從下方被吸入發(fā)生器，并從窗口猛烈噴出，引起容器內(nèi)的液體對流。 | <壓碎> 大塊被外刀片和內(nèi)刀片的前端壓碎。 | <粉碎> 可以進入內(nèi)刀片間隙的小塊被發(fā)生器窗口和旋轉(zhuǎn)的內(nèi)刀片的側(cè)面粉碎。 | <極度粉碎和均質(zhì)化> 由于高頻和超聲波的作用，在內(nèi)刀片和高速旋轉(zhuǎn)的窗口之間發(fā)生威廉效應(yīng)，并進行進一步的粉碎和均質(zhì)化。 |
均質(zhì)器 Hiscotron 使用示例
使用微泡生成甲烷水合物
作為使用均化器的研究的例子，我們想介紹一下由產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所（AIST）的甲烷水合物研究中心發(fā)表的題為“使用微氣泡生成甲烷水合物"的研究報告。
測試方法
通過改進均質(zhì)
 圖1 微泡發(fā)生器：透明容器內(nèi)的部分是攪拌器部分，是一種改良型均質(zhì)器。 |
均質(zhì)機在從食品加工到物理和化學(xué)的廣泛領(lǐng)域都可以買到。我們考慮利用以下特性來產(chǎn)生微氣泡 此外，考慮到MH產(chǎn)生在壓力條件下微氣泡的產(chǎn)生，我們使用了Microtech的均質(zhì)器作為混合型均質(zhì)器，它可以存儲在壓力容器中，并且可以將驅(qū)動電機和攪拌器分開。為研究改良均質(zhì)機攪拌器的氣泡產(chǎn)生效果，分別在THF（四氫呋喃）水溶液A（溫度278K，濃度小于0.1wt%）和水溶液B（溫度274.1K，大氣壓下濃度為1.5wt％。攪拌氣體，使用光學(xué)粒子計數(shù)器測量產(chǎn)生的微細氣泡（水溶液A）和Xe/THF混合水合物（水溶液B）的粒徑分布。
測試結(jié)果和討論
微泡的產(chǎn)生
 圖 3 改進的均質(zhì)器攪拌器產(chǎn)生的微氣泡 上圖 ：氣泡產(chǎn)生前下圖 ：微氣泡產(chǎn)生 |
圖 3 顯示了當(dāng)空氣被自然吸入改進的均質(zhì)攪拌器時氣泡是如何產(chǎn)生的。與氣泡產(chǎn)生前（上圖）相比，在氣泡產(chǎn)生過程中（下圖），可以看到細小的氣泡以白色帶狀從攪拌器的縫隙中噴出。圖 4.1 和 4.2 顯示了該攪拌器產(chǎn)生的氣泡的粒徑分布，使用 THF 水溶液和氙氣的產(chǎn)生測試結(jié)果。在THF水溶液A（濃度小于0.1wt%，278K）中，在蒸餾水中加入少量THF，僅產(chǎn)生氣泡，沒有形成水合物，粒徑在38um~50um左右，比較突出，并產(chǎn)生微氣泡。在 THF 水溶液 B（濃度 1.5 wt%，274.1K）中，生成氙和 THF 的混合物的水合物。在圖 4.2 的粒徑分布中，與圖 4.1 一樣，在附近有一個峰10 µm 至 14 µm 和 30 µm 的粒徑。約 38 微米的粒徑也很出色。由此可知，水溶液A的微氣泡和水溶液B的水合物的粒徑分布中的主導(dǎo)粒徑分布傾向相似，水合物是從微氣泡的狀態(tài)生成的。 . Takahashi 等人的實驗結(jié)果也觀察到類似的趨勢，通過與循環(huán)泵和特殊噴嘴的微氣泡和水合物生產(chǎn)結(jié)果的比較，也證實了改進的均質(zhì)攪拌器在生產(chǎn)細水合物方面的有效性。 .
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| 圖 4.1 Xe 微泡 （THF 水溶液 A：0.1wt%，278K）： 上圖：氣泡產(chǎn)生下圖 ：粒徑分布 | 圖 4.2 Xe/THF 水合物 （THF 水溶液 B：1.5wt%?274.1K）： 上：水合物溶液下 ：粒徑分布 |
