偏析

所谓分级，是指散装物料、粉末或颗粒在混合过程之后，或在运输、储存或输送过程中发生的分离现象。在此过程中，颗粒因其不同的特性（例如颗粒大小、密度、形状或表面性质）而相互分离。典型的分层机制包括渗流（也称为筛分）、密度分层、惯性分层，以及由倾角和流动特性差异引起的分层。分层现象常发生在料仓填充、倾倒、气力输送或振动过程中，并可能严重影响产品的均匀性。描述固体粉末中的分层现象时，通常采用动力学模型、连续介质力学模型和经验参数。一种常用的方法是移流-扩散-分层模型。该模型描述了定向分离与反向混合之间的相互作用。

∂c/∂t = − ∇· (v_s c) +∇·(D_(eff) ∇c)

其中 c 代表某颗粒组分的局部浓度，v_s 代表分层速度，D_(eff) 代表有效分散系数。项 −∇·(v_s c) 描述了定向分离，例如通过渗流或重力作用。项 ∇·(D_(eff) ∇c) 代表因颗粒随机运动而产生的平衡混合。

在尺寸驱动的分离过程中，较小的颗粒穿过较大的颗粒，通常假设存在一种比例关系。

v_s = k · g · (Δd/d_m) ; Δd = d_g−d_k)

其中 v_s 表示分选速度，g 表示重力加速度，d_g 表示大颗粒直径，d_k 表示小颗粒直径，Δd 表示颗粒尺寸差，d_(mittel) 表示特征平均直径，k 表示经验比例系数。

对于密度驱动的分离，可类比地表述为：

v_s ∝ g ((ρ_s − ρ_L)/ρ_L)

其中 ρ_s 为固体颗粒的密度，ρ_L 为周围相的密度。这种关系对应于颗粒浮力的分析。为了定量评估分离现象，通常定义一个分离指数。

S = σ / σ_(max)

其中 σ 为浓度的标准差，σ_(max) 为最大可能的标准差。当 S = 0 时，混合物处于理想状态；当 S = 1 时，则发生完全分离。对于倾斜层中的自由流动散装物料，通常采用格雷-桑顿模型。

∂c/∂t +∇·(c · u) + ∂/∂z (w_s · c · (1 - c)) = ∇·(D · ∇c)

其中 u 为平均流速，w_s 为特征分层流速，D 为扩散系数。项 w_s c (1 − c) 描述了一种非线性分离流，这种现象常见于颗粒雪崩流中。

在散装物料行业的实际应用中，分离通常是由多种机制共同作用产生的。

• 渗流、
• 密度差异、
• 轨迹分离、
• 空气诱导流化以及
• 壁面和边缘区域流动。

因此，基于实际的混合和灌装试验往往比纯理论模型提供更可靠的结果，特别是在流动性各异的粘性粉末方面。Amixon GmbH 在德国、印度、日本、中国、韩国、泰国和美国设有设备齐全的技术中心，提供测试服务。