Оборудование заводов по переработке пластмасс

СТАТИСТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ СМЕШЕНИЯ

Смешение — это физический процесс, целью которого является получение однородной смеси, состоящей из двух и более компо­нентов. При этом начальное состояние системы характеризует­ся упорядоченным распределением компонентов, а конечное — неупорядоченным, статистически случайным распределением компонентов.

Для реализации процесса смешения смеситель должен обес­печить проведение по меньшей мере двух процессов: измельче­ния (диспергирования) одного из компонентов (например, при получении дисперсий несмешивающихся жидкостей), в некото­рых случаях сопровождающегося изменением физического со­стояния компонентов (растворением, плавлением, поглощени­ем); статистически случайного распределения ингредиентов по всему объему смеси.

В состав любой смеси обычно входят два или более компо­нентов. Компонент смеси, концентрация которого выше всех остальных, называется дисперсионной средой (ДС). Компонен­ты смеси, распределяемые в дисперсионной среде, называют диспергируемой фазой (ДФ). В многокомпонентных системах смешение рассматривается как процесс последовательного сме­шения каждого компонента по очереди с ранее приготовленной смесью, играющей роль дисперсионной среды.

Для статистической оценки качества процесса смешения не­обходимо ввести понятия «размер предельной частицы» и «раз­мер пробы».

Предельная частица — это наименьшая по размеру части­ца ДФ, получающаяся в процессе смешения. Предельные части­цы могут быть молекулярных, коллоидных, микроскопических и макроскопических размеров. В истинных растворах предельны­ми частицами являются молекулы ДФ. Наибольших размеров
предельные частицы достигают при сухом смешении порошков или гранул полимеров.

Размер пробы обычно определяется размером предельной частицы. Если размер пробы соизмерим с размером предельной частицы, то в отобранной пробе окажется сравнительно мало таких частиц, и по внешнему виду рассматриваемая смесь мо­жет быть отнесена к крупнозернистым смесям. Если размер - пробы много больше размера предельной частицы, то экспери­ментатору будет казаться, что в пробе содержится много таких частиц, и рассматриваемая смесь будет отнесена к мелкозернис­тым смесям.

Для статистического описания смеси используют два стати­стически определяемых показателя: степень неоднородности (го­могенность смеси) и степень измельчения; первый характеризу­ет изменение концентрации ДФ в объеме смеси, второй—-измене­ние размера частиц ДФ.

Гомогенность смеси можно определить, рассматривая содер­жание ДФ в пробах смеси. Для простоты будем считать, чтоДФ состоит из частиц одинакового размера, а дисперсионная среда является жидкостью, состоящей из одинаковых частиц, размер которых равен размеру частиц ДФ. Такое допущение позволяет ввести понятие «общее число частиц в пробе», складывающееся из числа частиц ДФ и числа частиц ДС. Это допущение может быть также применено при анализе сыпучих смесей, состоящих из частиц одинаковых размеров. Если в процессе смешения до­стигается случайное (беспорядочное) распределение частиц ДФ по всему объему смеси, то вероятность того, что в любой точке смеси содержится частица ДФ, определяется долей частиц ДФ в общем объеме смеси.