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水泥發(fā)泡機的原理
2022-2-19
來源:未知
點擊數(shù):  10742        作者:未知
  • 發(fā)泡機就是能將發(fā)泡劑一定濃度的水溶液制成泡沫的設(shè)備。發(fā)泡劑本身是不能自動成為泡沫的,它必須通過發(fā)泡機的機械作用才能成為泡沫。發(fā)泡機和發(fā)泡劑是相互配合的一個技術(shù)體系,不能單獨發(fā)揮作用,誰也離不開誰。二者之間,不能說誰主要,誰不主要,其作用是相當?shù)?。沒有發(fā)泡劑,發(fā)泡機就出不來泡沫,失去了存在的價值。同樣,沒有發(fā)泡機,發(fā)泡劑再好,也不能成為泡沫,其用途也就失去。

      不論何種發(fā)泡機,能夠發(fā)泡的基本原理,就是將空氣引入發(fā)泡劑溶液中。各種機型的變化在于引入氣體的方式不同,因而效果也不同。 泡沫的形成有兩個必須的因素,一是發(fā)泡劑溶液,二是空氣,二者缺一不可。沒有發(fā)泡劑溶液,包圍氣體的液膜就不會形成,也就沒有氣泡。而沒有氣體,單有發(fā)泡劑溶液,泡也不能形成。 在氣泡的形成體系中,發(fā)泡劑溶液是分散介質(zhì),氣體是分散相,氣體分散于液體中,才能形成氣泡,再由無數(shù)氣泡組成泡沫。除了發(fā)泡劑性能這個重要因素外,氣體引入發(fā)泡劑溶液是另外一個重要的因素。而氣體引入液體,必須靠發(fā)泡機來完成,即發(fā)泡機采用一定的方法將氣體引入液體中。不同的發(fā)泡機,引入氣體的方法不同。總的來說,發(fā)泡機引入氣體的方法有以下幾種:

      (1)慢速旋轉(zhuǎn)葉片引入氣體 這是一種將氣體直接引入摻有發(fā)泡劑的砂漿(或混凝土漿)中的方法。攪拌機葉片在推動漿體時,空氣隨攪拌機葉片進入漿內(nèi),另外,大量空氣在漿體翻轉(zhuǎn)時被裹入漿內(nèi),還有一部分空氣是由水泥、集料帶入漿內(nèi)的。三者相加,就是進入漿內(nèi)的空氣總量。其中,由攪拌葉片帶入漿內(nèi)的空氣及葉片翻動漿體裹入的空氣占主體。 在空氣進入漿體后,含有發(fā)泡劑表面活性物的液體將空氣包圍,在空氣與液體的界面形成雙電子層液膜,最終以液包氣的方式形成漿體內(nèi)的氣泡。 由于這種方式葉片的旋轉(zhuǎn)速度慢、引入的氣體少,所以氣泡生成量小,發(fā)泡效果欠佳、效率較低。

     (2)高速旋轉(zhuǎn)葉片引入氣體 這是一種依靠高速旋轉(zhuǎn)葉片向發(fā)泡劑溶液中引入氣體的方式。其氣體的引入主要靠旋轉(zhuǎn)葉片的作用力。這種機型的葉片一般要求高速旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)速應(yīng)>700轉(zhuǎn)/min,一般在700~1400r/min之間,葉輪端部的圓周速度應(yīng)>20m/s,才能獲得較滿意的效果。一定的高速才能使葉輪在液體中暴露,和空氣接觸,引入空氣。若轉(zhuǎn)速太低,葉輪在液體中不暴露,引氣量就很低。其合適的轉(zhuǎn)速應(yīng)以下葉輪在液體旋轉(zhuǎn)時暴露為宜。 葉輪引氣的基本原理如下: 當葉輪高速旋轉(zhuǎn)時,帶動發(fā)泡筒內(nèi)的發(fā)泡劑溶液隨之旋轉(zhuǎn),形成一個滾動的環(huán)流,并產(chǎn)生一個很大的旋渦。這時,位于發(fā)泡劑溶液頂部氣液界面的氣液兩相粒子,就會相伴而下,呈快速螺旋狀下降到旋渦的底部,在葉輪邊緣2.5~5㎝處,形成一個湍流區(qū)。在這個區(qū)域內(nèi),氣液兩相粒子受到葉輪較強的剪切和沖擊作用,分散成細小的分散體,很快地實現(xiàn)了氣液的混合,使氣體均勻分散于液體中,實現(xiàn)了氣體的引入。其引入效率由轉(zhuǎn)速、葉輪直徑、葉輪距發(fā)泡筒的距離,葉輪葉片的形狀等各種技術(shù)因素均有關(guān),不是單一轉(zhuǎn)速決定的。高速葉輪都有引氣作用,只是效率、效果、能耗不同而已。

      (3)利用壓力引入氣體 這是目前國內(nèi)外最普遍使用的先進引氣發(fā)泡方式,也是比較科學(xué)的一種引氣方式,是泡沫混凝土高壓、中壓發(fā)泡機技術(shù)核心。 前述兩種技術(shù)向液體引氣的方式都較慢、且不均勻,泡徑大,特別是泡徑無法控制,完全是依賴發(fā)泡機的隨機性,無法保證泡徑微小和泡沫均勻這兩個最關(guān)鍵的技術(shù)指標。同時,其發(fā)泡量也是很難控制的。 為了有效解決上述這些問題,壓力引氣發(fā)泡的的方式應(yīng)運而生。無論從發(fā)泡量、發(fā)泡速度,還是泡徑及泡沫均勻度等,都跨上了一個新臺階,有了很大的技術(shù)進步。它的主要原理就是利用各種可以產(chǎn)生空氣壓力的設(shè)備,把空氣壓入液相中,實現(xiàn)兩相的均勻混合。在常壓下,空氣進入液體是較難的,而在一定壓力下,則變得比較容易。這個空氣壓力不單是把氣體壓向液體中,同時也把液體壓向氣體中,實際是雙相同時施壓。這樣,兩相的混合就會速度快、效率高、均勻、氣泡細小,達到了泡沫較理想的技術(shù)要求。 我國所采用的壓力設(shè)備主要是兩種,一種是空氣壓縮機,另一種是鼓風(fēng)機??諝鈮嚎s機產(chǎn)生是高壓,鼓風(fēng)機產(chǎn)生的是中低壓。因此,空氣壓縮機發(fā)泡效果更好一些,而鼓風(fēng)機發(fā)泡效果要略差一些。用空氣壓縮機發(fā)泡的,稱為高壓發(fā)泡機,用鼓風(fēng)機發(fā)泡的,稱為中低壓發(fā)泡機??諝鈮嚎s機發(fā)泡優(yōu)劣主要控制其壓力與排氣量,而鼓風(fēng)機發(fā)泡,則主要控制其風(fēng)壓風(fēng)量。 由于空氣壓縮機制泡效果好,因而我國大多數(shù)發(fā)泡機采用的是空氣壓縮機。鼓風(fēng)機發(fā)泡在我國也有不少應(yīng)用,但相對于高壓發(fā)泡,這種發(fā)泡方式還是較少的。高壓空氣發(fā)泡所制泡沫的沁水率低,氣泡的泡徑小,細密均勻,質(zhì)量較高,鼓風(fēng)發(fā)泡所制泡沫的泡徑略大,總體質(zhì)量不如高壓發(fā)泡。

      (4)高壓射流引入氣體 這是近幾年正在嘗試而還沒有普遍應(yīng)用的發(fā)泡方式。其基本原理就是利用射流產(chǎn)生的強大分散力,實現(xiàn)氣相和液相的瞬間大的表面接觸,使二者均勻混合,并以液裹氣形成泡沫。這種方式還看不出比高壓空氣發(fā)泡更多的優(yōu)勢,有待進一步的探索和完善。

      任何一種技術(shù)設(shè)備都不會停留在原有基礎(chǔ)上,都在發(fā)展和不斷地出新。發(fā)泡機也是這樣,今天普遍應(yīng)用的高壓發(fā)泡也許明天會過時。這就要靠大家去探索新的發(fā)泡原理,并根據(jù)新原理創(chuàng)新出更先進的發(fā)泡機。我們希望大家都參與探索。事實上,這種探索我們一直進行,并始終沒有停止過。但探索的路是不平坦的,要搞出全新的東西不是一件容易的事。我們已經(jīng)為此付出了不少代價,然而不會放棄。即使我們永遠不會成功,也要做一個勇于創(chuàng)新的探索者。大家享受某種成果時,可能感到很簡單。而去創(chuàng)造這種成果,那就不簡單了。

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