La miscelazione granulare è un’operazione importante utilizzata per assicurare l’uniformità di proprietà di una miscela. Purtroppo, i meccanismi di movimento delle particelle e il ruolo dei diversi parametri di funzionamento sono ancora poco chiari. In questo lavoro è stata studiata la miscelazione granulare, utilizzando simulazioni al computer tramite DEM (metodo degli elementi discreti). Il processo in esame, in particolare, è stato la miscelazione di particelle sferiche con un diametro di 2 mm, in un miscelatore cilindrico verticale con due lame piane contrapposte con un angolo di 45°. Viene indagato l’effetto di differenti velocità di rotazione delle pale (che variano da 0,1 rpm a 960 giri al minuto) rispetto alla formazione e l’evoluzione di modelli di flusso. Esaminando le singole traiettorie delle particelle è mostrato che le particelle presentano due tipi fondamentali di movimenti periodici: il primo è caratterizzato da una maggiore frequenza ed è legato al movimento dell’agitatore; il secondo (frequenza più bassa) è associato con ricircoli nel piano verticale. Nel lavoro viene proposta una metodologia per la loro individuazione. Le zone di ricircolo osservate sono il flusso secondario, che si verifica comunemente nei casi di miscelazione di liquidi, e anche il meccanismo di comparsa è simile. A differenza dei liquidi, tuttavia, la miscelazione di sistemi granulari presenta una maggiore diversità delle zone di ricircolo. Il moto tangenziale non crea strutture complesse nella direzione angolare, perché l’altezza dello strato granulare è molte volte maggiore dell’altezza della lama. Per questo motivo, nel lavoro si tiene in considerazione solo la distribuzione della velocità tangenziale nelle direzioni radiali e assiali. Sono proposte tre caratteristiche di trasporto delle particelle globali, che descrivono il processo di miscelazione nelle direzioni tangenziali, assiali e radiali. I cambiamenti significativi nel comportamento di queste variabili sono stati usati per distinguere sei regimi dinamici di miscelazione granulare, a seconda della velocità di rotazione della lama. Questi regimi sono caratterizzati da differenti modelli di flusso.
Powder Technology- Volume 280, August 2015, Pages 180–190
di Silvia Rum e Chiara Lacapra
