






黏弹性流体兼有黏性液体与弹性固体的特性,能在变形后呈现弹性恢复,具有与非依时性和依时性这两类非牛顿流体的黏性效应。聚合物熔体和溶液是典型的黏弹性流体,阿里地搅拌器,在定态剪切下表现出前述纯黏性非牛顿流体的特性,而当剪切发生变化(包括扩大、收缩流和非定态流动)时则表现出弹性。黏弹性流体具有以下特异流动行为。
(1)爬杆效应(Weissenberg效应),用搅拌器搅拌黏弹性流体时,转轴处的液面沿轴上升,离轴较远处的液面下降。这一行为与牛顿流体正好相反。为此在设计流体黏弹性较强的搅拌器时,应选择合适的搅拌器。否则,会因爬杆效应使流体全部包裹在搅拌器上,与搅拌轴同步旋转,从而使混合和传热等过程均不能正常进行。
(2)膨胀效应(Barus效应),黏弹性流体从圆管或小孔中流出时有射流膨胀现象,防腐搅拌器,此时流出液的大直径dmax可达圆管内径d的2~3倍。黏弹性流体的膨胀程度与所流经的圆管长度有关,圆管越长,膨胀程度越小;而当圆管充分长时,膨胀比B (B=dmax/d)会达到一定值。膨胀比在聚合物加工中是一重要现象,通过测量膨胀比可获得法向应力差的信息。
(3)记忆现象(又称弹性滞后),施加压力梯度使黏弹性流体在管内流动;当突然移去压力梯度,黏弹性流体将反向移动一段距离后才停止。
(4)反向次流,在液体中插入一旋转圆盘,形成的主流是切向流,同时在转盘下方形成轴向次流。在牛顿流体中,次流的方向是轴中心处流体向上而四周流体向下;黏弹性流体则相反,轴心处流体向下而容器四周的流体向上运动。反向次流对搅拌器的搅拌、传质等操作是一个重要的影响因素。
搅拌器附件——导流筒
导流筒是种非常重要的搅拌器附件,导流筒主要用于推进式、螺杆式搅拌器的导流,涡轮式搅拌器有时也用导流筒。导流筒是一个圆筒形,紧包围着叶轮。可以便叶轮排出的液体在导流筒内部与外部(导流筒与罐的环隙内)形成上下的循环流动。应用导流筒可使流型得以严格控制,水处理搅拌器,还可得到高速涡流和高倍循环。导流筒可以为液体限定一个流动路线,防止短路;也可迫使流体高速流过加热面,利于传热。对于混合和分散过程,导流筒也都能起到强化作用。根据推进式、螺杆式搅拌器的旋向和转向,可使液体有不同的循环方向。较多的流向是导流筒内液体向下,外面环隙内液体向上。在涡轮式搅拌器所用的导流筒内侧,设有与桨叶同等数目或更多的折叶片,折叶角度随操作目的而异,例如气-液相操作中,折叶使气-液相在导流筒内向下流动;在固-液相操作中,折叶使固-液相在导流筒内向动。



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,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,化工搅拌器,转速下降,直径增加),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。



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