1. Mengapa Habuk di Udara Sentiasa Berkelompok?
Apabila matahari bersinar melalui tingkap, mengapa habuk yang terapung di udara sentiasa kelihatan berterbangan secara bergumpal? Apabila tepung menjadi basah, ia cenderung untuk bergumpal bersama, menjadikannya sukar untuk dihancurkan, walaupun dikacau. Dalam cuaca berjerebu, mengapakah pencemaran udara kelihatan menebal dalam sekelip mata? Di sebalik fenomena ini terdapat ciri zarah: mereka cenderung berkumpul bersama, sama seperti orang berkumpul bersama untuk kehangatan dalam angin sejuk. Proses ini dikenali sebagai aglomerasi zarah.
2. Mengapa Zarah Menggumpal?
Terdapat tiga sebab utama mengapa zarah berkumpul:
2.1 Pasukan Van der Waals:
Daya Van der Waals boleh dianggap sebagai sejenis tarikan senyap. Walaupun zarah tidak dicas, ia membentuk kutub magnet kecil yang ringkas disebabkan oleh pergerakan serta-merta elektron di dalam molekul, yang menariknya antara satu sama lain.
Malah, daya van der Waals ialah daya antara molekul.
Sama seperti apabila dua keping kertas dirapatkan dan ditarik oleh elektrik statik, walaupun tanpa cas atau kemagnetan yang jelas. Begitu juga, apabila anda mendekati skrin TV, rambut anda terbang ke atas kerana daya molekul yang lemah di tempat kerja.
Untuk zarah dengan diameter kurang daripada 10 mikron, daya van der Waals selalunya melebihi graviti, itulah sebabnya zarah halus seperti PM2.5 dan PM1.0 cenderung melekat bersama dan sukar untuk dikeluarkan.
2.2 Daya Jambatan Cecair:
Apabila terdapat lembapan di udara, permukaan zarah mudah menyerap wap air, membentuk jambatan cecair, sama seperti titisan air yang menghubungkan dua bola kecil.
Sebagai contoh: dua butir pasir kering tidak akan melekat bersama, tetapi jika ia sedikit basah, ia boleh bergumpal bersama dengan air. Pasir kering tidak boleh membina istana, tetapi pasir basah boleh membina bukit-ini adalah prinsip dalam tindakan.
Senario biasa: Perencah dapur bergumpal kerana kelembapan, serbuk pencuci bergumpal akibat penyerapan lembapan dan mengurangkan habuk di jalan hujan.
2.3 Perlanggaran dan Penggumpalan:
Apabila zarah bergerak melalui udara atau air, banyak pergerakan relatif dan perlanggaran berlaku. Jika keadaan adalah betul (cth, jika kelajuan tidak terlalu cepat, dan permukaan mempunyai penjerapan atau filem cecair), zarah mungkin melekat bersama selepas perlanggaran, membentuk zarah yang lebih besar.
Bayangkan sekumpulan orang duduk dalam bas yang bergegar. Sekiranya terdapat terlalu ramai orang dan bas bergoncang terlalu banyak, mereka sering berlanggar antara satu sama lain dan berpegangan antara satu sama lain untuk berdiri teguh. Lekatan yang tidak disengajakan ini serupa dengan perlanggaran dan penggumpalan zarah.
Kelajuan aglomerasi jenis ini bergantung pada kepekatan zarah, kelajuan medan aliran, dan keamatan turbulensi. Semakin ganas aliran dan semakin banyak bilangan zarah, semakin tinggi kebarangkalian perlanggaran.
3. Bagaimana Mengkaji Penggumpalan Zarah dalam Simulasi?
Dalam kejuruteraan, kami sering menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD) dan Population Balance Models (PBM) untuk mensimulasikan proses aglomerasi zarah.
PBM tidak mensimulasikan trajektori setiap zarah, sebaliknya menerangkan evolusi "ensembel zarah" dalam ruang saiz zarah:
Bagaimanakah bilangan zarah berkurangan dari semasa ke semasa (kerana lebih banyak zarah bergabung menjadi lebih besar)?
Bagaimana saiz zarah purata meningkat?
Bagaimana taburan saiz zarah (PSD) berubah bentuk: daripada satu puncak yang tajam
→ secara beransur-ansur melebar atau membentuk puncak berganda？
4. Industri Mana Yang Terjejas Oleh Penggumpalan Zarah?
4.1 Penggabungan Adalah perkara biasa dalam Alam Semulajadi
Pembentukan Pasir Pasir: Zarah pasir melekat antara satu sama lain dan terkumpul semasa pengangkutan angin. Struktur Agregat Tanah: Tanah liat dan bahan organik bergabung untuk mengekalkan air dan baja. Pengagregatan Sel: Daya antara molekul dalam organisma menggalakkan pembentukan tisu.
4.2 Aplikasi Perindustrian
Penggabungan boleh menjadi rahmat dan kutukan dalam aplikasi perindustrian.
| Senario | Kesan | Adakah aglomerasi diperlukan? |
| Pembersihan Udara | Saiz zarah bertambah → Lebih mudah ditapis | ✔ Ya |
| Kawalan Jerebu | Penggabungan membawa kepada pengendapan yang lebih mudah → Peningkatan kualiti udara | ✔ Ya |
| Formulasi Farmaseutikal | Saiz zarah tidak sekata → Dos tidak stabil | ✕ Tidak |
| Pengeringan Sembur | Reunion menyebabkan muncung tersumbat dan bergumpal | ✕ Tidak |
| Reaktor Kimia | Permukaan tindak balas yang berkurangan & pemindahan haba yang lemah | ✕ Tidak |
4.3 Teknologi Anti-Aglomerasi
Selepas memahami mekanisme di sebalik aglomerasi, jurutera telah membangunkan pelbagai penyelesaian untuk menghalangnya.
| Teknologi Anti Caking | Mekanisme | Senario Aplikasi |
| Salutan Permukaan | Membentuk lapisan pengasingan dengan silika | Susu tepung, kopi segera |
| Pengeringan Katil Berbendalir | Udara panas menghasilkan suspensi zarah | Pembutiran farmaseutikal |
| Agen Antistatik | Mengurangkan rintangan permukaan | Pemprosesan zarah plastik |
| Getaran Ultrasonik | Memusnahkan struktur jambatan cecair | Peralatan saringan serbuk |
Oleh itu, sama ada tingkah laku aglomerasi zarah boleh disimulasikan dan diramalkan dengan tepat adalah teknologi utama untuk kawalan proses industri.
Bedak Epik
Jentera Serbuk Epik pakar dalam teknologi pemprosesan serbuk termaju, menawarkan penyelesaian termaju untuk pengurangan saiz zarah dan kawalan aglomerasi. Dengan kepakaran bertahun-tahun dan komitmen terhadap inovasi, kami menyediakan peralatan yang disesuaikan untuk pelbagai industri, memastikan prestasi optimum dan kecekapan dalam pemprosesan zarah. Percayalah Epic Powder untuk membantu anda mengoptimumkan proses pengeluaran anda dan mencapai hasil yang unggul.
