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水泥发泡机的原理
时间: 2018-10-25 14:38 浏览次数:
发泡机就是能将发泡剂一定浓度的水溶液制成泡沫的设备。发泡剂本身是不能自动成为泡沫的,它必须通过发泡机的机械作用才能成为泡沫。发泡机和发泡剂是相互配合的一个技术体系

发泡机就是能将发泡剂一定浓度的水溶液制成泡沫的设备。发泡剂本身是不能自动成为泡沫的,它必须通过发泡机的机械作用才能成为泡沫。发泡机和发泡剂是相互配合的一个技术体系,不能单独发挥作用,谁也离不开谁。二者之间,不能说谁主要,谁不主要,其作用是相当的。没有发泡剂,发泡机就出不来泡沫,失去了存在的价值。同样,没有发泡机,发泡剂再好,也不能成为泡沫,其用途也就失去。

  不论何种发泡机,能够发泡的基本原理,就是将空气引入发泡剂溶液中。各种机型的变化在于引入气体的方式不同,因而效果也不同。 泡沫的形成有两个必须的因素,一是发泡剂溶液,二是空气,二者缺一不可。没有发泡剂溶液,包围气体的液膜就不会形成,也就没有气泡。而没有气体,单有发泡剂溶液,泡也不能形成。 在气泡的形成体系中,发泡剂溶液是分散介质,气体是分散相,气体分散于液体中,才能形成气泡,再由无数气泡组成泡沫。除了发泡剂性能这个重要因素外,气体引入发泡剂溶液是另外一个重要的因素。而气体引入液体,必须靠发泡机来完成,即发泡机采用一定的方法将气体引入液体中。不同的发泡机,引入气体的方法不同。总的来说,发泡机引入气体的方法有以下几种:

  (1)慢速旋转叶片引入气体 这是一种将气体直接引入掺有发泡剂的砂浆(或混凝土浆)中的方法。搅拌机叶片在推动浆体时,空气随搅拌机叶片进入浆内,另外,大量空气在浆体翻转时被裹入浆内,还有一部分空气是由水泥、集料带入浆内的。三者相加,就是进入浆内的空气总量。其中,由搅拌叶片带入浆内的空气及叶片翻动浆体裹入的空气占主体。 在空气进入浆体后,含有发泡剂表面活性物的液体将空气包围,在空气与液体的界面形成双电子层液膜,最终以液包气的方式形成浆体内的气泡。 由于这种方式叶片的旋转速度慢、引入的气体少,所以气泡生成量小,发泡效果欠佳、效率较低。

 (2)高速旋转叶片引入气体 这是一种依靠高速旋转叶片向发泡剂溶液中引入气体的方式。其气体的引入主要靠旋转叶片的作用力。这种机型的叶片一般要求高速旋转,转速应>700转/min,一般在700~1400r/min之间,叶轮端部的圆周速度应>20m/s,才能获得较满意的效果。一定的高速才能使叶轮在液体中暴露,和空气接触,引入空气。若转速太低,叶轮在液体中不暴露,引气量就很低。其合适的转速应以下叶轮在液体旋转时暴露为宜。 叶轮引气的基本原理如下: 当叶轮高速旋转时,带动发泡筒内的发泡剂溶液随之旋转,形成一个滚动的环流,并产生一个很大的旋涡。这时,位于发泡剂溶液顶部气液界面的气液两相粒子,就会相伴而下,呈快速螺旋状下降到旋涡的底部,在叶轮边缘2.5~5㎝处,形成一个湍流区。在这个区域内,气液两相粒子受到叶轮较强的剪切和冲击作用,分散成细小的分散体,很快地实现了气液的混合,使气体均匀分散于液体中,实现了气体的引入。其引入效率由转速、叶轮直径、叶轮距发泡筒的距离,叶轮叶片的形状等各种技术因素均有关,不是单一转速决定的。高速叶轮都有引气作用,只是效率、效果、能耗不同而已。

  (3)利用压力引入气体 这是目前国内外最普遍使用的先进引气发泡方式,也是比较科学的一种引气方式,是泡沫混凝土高压、中压发泡机技术核心。 前述两种技术向液体引气的方式都较慢、且不均匀,泡径大,特别是泡径无法控制,完全是依赖发泡机的随机性,无法保证泡径微小和泡沫均匀这两个最关键的技术指标。同时,其发泡量也是很难控制的。 为了有效解决上述这些问题,压力引气发泡的的方式应运而生。无论从发泡量、发泡速度,还是泡径及泡沫均匀度等,都跨上了一个新台阶,有了很大的技术进步。它的主要原理就是利用各种可以产生空气压力的设备,把空气压入液相中,实现两相的均匀混合。在常压下,空气进入液体是较难的,而在一定压力下,则变得比较容易。这个空气压力不单是把气体压向液体中,同时也把液体压向气体中,实际是双相同时施压。这样,两相的混合就会速度快、效率高、均匀、气泡细小,达到了泡沫较理想的技术要求。 我国所采用的压力设备主要是两种,一种是空气压缩机,另一种是鼓风机。空气压缩机产生是高压,鼓风机产生的是中低压。因此,空气压缩机发泡效果更好一些,而鼓风机发泡效果要略差一些。用空气压缩机发泡的,称为高压发泡机,用鼓风机发泡的,称为中低压发泡机。空气压缩机发泡优劣主要控制其压力与排气量,而鼓风机发泡,则主要控制其风压风量。 由于空气压缩机制泡效果好,因而我国大多数发泡机采用的是空气压缩机。鼓风机发泡在我国也有不少应用,但相对于高压发泡,这种发泡方式还是较少的。高压空气发泡所制泡沫的沁水率低,气泡的泡径小,细密均匀,质量较高,鼓风发泡所制泡沫的泡径略大,总体质量不如高压发泡。

  (4)高压射流引入气体 这是近几年正在尝试而还没有普遍应用的发泡方式。其基本原理就是利用射流产生的强大分散力,实现气相和液相的瞬间大的表面接触,使二者均匀混合,并以液裹气形成泡沫。这种方式还看不出比高压空气发泡更多的优势,有待进一步的探索和完善。

  任何一种技术设备都不会停留在原有基础上,都在发展和不断地出新。发泡机也是这样,今天普遍应用的高压发泡也许明天会过时。这就要靠大家去探索新的发泡原理,并根据新原理创新出更先进的发泡机。我们希望大家都参与探索。事实上,这种探索我们一直进行,并始终没有停止过。但探索的路是不平坦的,要搞出全新的东西不是一件容易的事。我们已经为此付出了不少代价,然而不会放弃。即使我们永远不会成功,也要做一个勇于创新的探索者。大家享受某种成果时,可能感到很简单。而去创造这种成果,那就不简单了。


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