水泥发泡机的原理

发泡机是一种能从含有一定浓度发泡剂的水溶液中制造泡沫的装置。发泡剂本身不能自动变成泡沫,但它只能通过发泡机的机械作用变成泡沫。发泡机和发泡剂是相互配合的技术系统,不能单独发挥作用。在它们之间,我们不能说谁是主要的谁不是,但它们的功能是等同的。没有发泡剂,发泡机不会产生泡沫,失去其价值。同样,没有发泡机,无论发泡剂有多好,它都不会变成泡沫,它的用途也就丧失了。

江苏省建筑工程集团有限公司 无论哪种发泡机,发泡的基本原理都是向发泡剂溶液中引入空气。各种模型的变化在于不同的进气方式,所以效果是不同的。泡沫的形成有两个必要因素,一个是发泡剂溶液,另一个是空气,两者缺一不可。没有发泡剂溶液,气体周围不会形成液膜,也不会有气泡。没有气体和发泡剂溶液单独,气泡不能形成。在气泡形成系统中,发泡剂溶液是分散介质,气体是分散相,并且气体分散在液体中,从而可以形成气泡,然后许多气泡形成泡沫。除了发泡剂性能的重要因素外,向发泡剂溶液中引入气体也是另一个重要因素。将气体引入液体必须通过发泡机来完成,即发泡机采用某些方法将气体引入液体。不同的发泡机有不同的引入气体的方法。一般来说,有几种方法可以将气体引入发泡机:

(1)通过缓慢旋转叶片引入气体这是一种将气体直接引入混合有发泡剂的砂浆(或混凝土浆)中的方法。当混合器叶片推动浆料时,空气通过混合器叶片进入浆料。此外,当泥浆翻转时,大量空气被包裹在泥浆中,一些空气被水泥和骨料带入泥浆中。三者之和就是进入纸浆的空气总量。其中,由搅拌叶片带入浆料的空气和由转动浆料的叶片包裹的空气占主体。空气进入浆料后,含有发泡剂表面活性物质的液体包围空气,在空气和液体的界面形成双电子层液膜,最后以包液气体的方式在浆料中形成气泡。这样,叶片的旋转速度较慢并且引入的气体较少,因此产生的气泡量小,发泡效果差并且效率低。

(2)通过高速旋转叶片引入气体这是一种通过高速旋转叶片将气体引入发泡剂溶液的方法。气体的引入主要取决于旋转叶片的作用力。这种叶片一般需要高速旋转,转速为700转/分,一般在700-1400转/分之间,叶轮端部的圆周速度应为20米/秒,以获得满意的结果。只有在一定的高速下,叶轮才能暴露在液体中,与空气接触并引入空气。如果转速太低,叶轮将不会暴露在液体中,进气口将非常低。合适的转速应该是液体旋转时下部叶轮露出。叶轮空气卷吸的基本原理是:当叶轮高速旋转时,带动发泡筒内的发泡剂溶液随之旋转,形成滚动循环,产生一个大旋涡。此时,发泡剂溶液顶部气液界面处的气液两相颗粒将伴随它们,以快速螺旋的方式下降到旋涡底部,在叶轮边缘形成2.5 ~ 5 u的湍流区。在该区域,气液两相颗粒在叶轮的强烈剪切和冲击作用下分散成微细分散体,快速实现气液混合,使气体均匀分散在液体中,实现气体的引入。其引入效率与各种技术因素有关,例如转速、叶轮直径、叶轮与发泡筒之间的距离以及叶轮叶片的形状,这些不是由单一转速决定的。高速叶轮具有引气作用,但其效率、效果和能耗不同。

(3)加压引气是国内外应用最广泛的先进引气发泡方法,也是一种科学的引气方法,是泡沫混凝土高压和中压发泡机的技术核心。上述两种技术对液体的引气缓慢且不均匀,气泡直径大,尤其是气泡直径无法控制,完全依赖于发泡机的随机性,无法保证气泡直径小和泡沫均匀这两个最关键的技术指标。同时,发泡量难以控制。为了有效地解决这些问题,压力引气发泡法应运而生。无论从发泡量、发泡速度、发泡直径还是发泡均匀性来看,都达到了一个新的水平,取得了巨大的技术进步。其主要原理是利用各种能产生气压的设备将空气压入液相,从而实现两相的均匀混合。在正常压力下,空气很难进入液体,但在一定压力下,它变得更容易。这个气压不仅把气体压入液体,而且把液体压入气体。事实上,它同时施加压力。这样,两相的混合将是快速、高效、均匀的,并且气泡将是精细的,这满足泡沫的理想技术要求。中国使用的压力设备主要有两种,一种是空气压缩机,另一种是鼓风机。空气压缩机产生高压,而鼓风机产生中低压。因此,空气压缩机的发泡效果较好,而鼓风机的发泡效果稍差。用空气压缩机发泡称为高压发泡机,用鼓风机发泡称为中低压发泡机。空气压缩机的发泡质量主要控制其压力和排量,而鼓风机的发泡质量主要控制其风压和风量。由于空气压缩机的良好发泡效果,我国大多数发泡机都采用空气压缩机。鼓风机发泡在中国有很多应用,但与高压发泡相比,这种发泡方法仍然很少。高压空气发泡生产的泡沫保水率低、气泡直径小、均匀性好、质量高,而鼓风发泡生产的泡沫气泡直径稍大,整体质量不如高压发泡生产的泡沫。

(4)通过高压喷射引入气体,这是近年来的一种尝试,但尚未得到广泛应用。其基本原理是利用射流产生的强大分散力,实现气相和液相之间瞬间的大面积接触,使气相和液相混合均匀,气体被液体包裹形成泡沫。这种方法不比高压空气发泡更有优势,需要进一步探索和改进。

任何一种技术和设备都不会停留在原有的基础上,而是会不断地发展和创新。发泡机也是如此。今天广泛使用的高压泡沫明天可能会过时。这取决于每个人探索新的发泡原理,并根据新原理创新更先进的发泡机。我们希望每个人都能参与泵管探索。事实上,这种探索一直在进行,从未停止过。但是探索之路并不平坦,想出全新的东西也不容易。我们为此付出了很多,但我们不会放弃。即使我们永远不会成功,我们也应该成为一个创新的探险家。当人们享受某些成就时,他们可能会觉得很简单。而创造这种成就,并不简单。

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