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搅拌器放大中的流体切应变速率

　　切应变速率是速度随位置的变化率，由速度分布图很容易转化成切应变速率分布图。对于切应变速率，重要的是其大值和平均值。

　　大量的研究表明，搅拌器中的大切应变速率与转速和搅拌器直径均成正比，而平均切应变速率仅与转速成正比，但几乎不受搅拌器直径变化的影响。因此，转速增大，平均切应变速率和大切应变速率均增大；当转速一定，防腐搅拌器，搅拌器直径增大时，大切应变速率将增大，而平均切应变速率保持不变。　　因而几何相似放大后（保持单位体积功率不变，转速下降，直径增加），宁夏回族自治搅拌器，搅拌器大切应变速率增加，而平均切应变速率下降，见下图。这也是放大后，造成大釜行为显著变化的主要原因。

　　对于气液过程，表观气体速率和单位体积搅拌功率是关联气液质量传递系数的有效参数，这些关系式相对来说独立于搅拌器规模。

　　当一种外加流体与正在容器内流动的流体混合时，混合时间与容器内的循环时间直接相关，对于这种混合过程，如果维持单位体积流体的搅拌器排液量恒定，单位体积搅拌功率将随釜径的平方关系增加，这样随着搅拌器的放大，功率增加的幅度是不现实的，所以随着搅拌器的放大，循环时间常常必须增加。

　　对于固体悬浮过程，描述方法可以有离底悬浮和完全均匀，单位体积功相等可以近似作为放大过程的标准。

　　高固体含量的淤浆体系通常呈现很强的假塑性，随着过程的放大，单位体积功有所下降。

化工搅拌器中高黏流体的刮壁传热

　　在化工领域，高黏度流体的处理比较常见，在处理高黏流体时，目前广泛采用的推进式、桨式和涡轮式等化工搅拌器工作效率不高，若选用锚式化工搅拌器则会出现近壁面温度不均匀等现象。因此，通常使用螺带式和螺杆式加导流筒处理高黏流体，絮凝池搅拌器，但有时传热效果并不明显，尤其是生产高分子聚合物时，往往会在釜壁产生黏釜物，而这些黏釜物可大大降低传热效果。如悬浮法生产PVC时，仅0.1MM厚的黏釜物，就能使传热总系数减少35%。而在用连续溶液法或本体法生产聚合物时，产生的黏釜物远大于0.1mm，甚至达到十多毫米厚，近似于绝热操作。

　　发生这种情况的主要原因是：处理高黏流体时，化工搅拌器的搅拌转速通常很低，普通叶轮造成流体的移动仅能扩展至很短的距离，因而不足以克服流体的黏性力，于是传热面就黏有一层相当厚的高黏流体。要提高传热系数必须将这层黏釜物刮除，即采用刮壁式化工搅拌器来减薄其热边界层黏釜物厚度，以强化传热，并由此倡导了刮壁式传热学理论。

　　与牛顿流体不同，黏弹性流体在描述剪切流动行为时，需要三个物质函数才能描述，即黏度物质函数、法向应力系数、第二法向应力系数。

　　目前描述黏弹性流变行为的力学模型主要有三种：经验模型、线性黏弹性模型和分子模型。

　　(1)经验模型，主要来自对流变实验结果的直接关联。常用的方法是通过搅拌器运行实验测量得到：1.切应力和切应变速率的对应数据，2.法向应力差和切应变速率的对应数据确定物质函数。剪切黏度模型仍然可以出现纯黏性流体模型中述及的各种形式；法向应力系数则通常表示成各种形式的y2函数或与Weissenberg数进行关联。

　　(2)线性黏弹性模型，假设流体的黏弹性可以通过理想的黏性和弹性“元件”各种线性叠加进行描述。

　　(3)分子模型，这种方法主要出现在对聚合物溶液体系流变行为的描述，如珠簧链模型和哑铃模型。