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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，搅拌器直径增大时，化工搅拌器，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），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，电动搅拌器，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。

当插入挡板后，波面的凹陷消失，如图2-2中D1，此时周向速度大大减低，机械搅拌器，而径向速度和轴向速度都增加，有研究表明，插入挡板后，可使垂直循环流速为无挡板时的4倍。

　　推进式叶轮所造成的流动状态也有层流、过渡流以至湍流等，也因Re数大小而异。轴流型叶轮的排出流方式与径流型的不同，它的流型是在轴方向有很大的排出流量，特别是罐内有挡板或导流筒后，水平回转流更弱，主要是轴向的上下循环流。轴流型叶轮与径流型叶轮相比，前者可以在消耗动力较小的情况下获得较大的循环流量。

　　高黏度液体的流动状态与低黏度液体是不同的。当液体处在高黏度时，湛江搅拌器，多为层流流动。这时仅在叶轮的近旁才发生液体的流动，离开叶端一段距离则液体的流速就急速降低，直至仍然保持静止状态。由于Re数的降低。这时轴附近的“固体回转部”几乎不存在，而罐内流动型式和搅拌叶轮的运动轨迹有直接关系如图2-5。如锚式叶轮在层流时所造成的基本上是水平方向的回转涡流。螺杆式使流体螺旋下降（或上升）为主，加上导流筒后，就可形成筒内外的上下循环流。双螺带式能够使液体产生较复杂的四周螺旋上升再沿搅拌轴下降的流动型式。　　

机械搅拌器中非依时性非牛顿流体

　　非依时性非牛顿流体是机械搅拌器中的常见流体，属于非牛顿流体中的一种。

　　符合上面公式的流体称之为纯黏性非牛顿流体，或广义牛顿流体，即流体在任何处的切应变速率都是切应力的函数。根据函数f(r)形式的不同，这种流体习惯上又可细分成三种类型：宾汉塑性流体、假塑性流体和胀塑性流体。

　　(1)宾汉塑性流体，在宾汉塑性流体的流动曲线上存在一个屈服应力，在屈服之前，它呈现固体行为。一般认为宾汉塑的现象产生于材料的一种三维刚性，这种刚性结构具有内在应力。当材料承受的应力小于屈服应力时，这种三维结构不足以被破坏，故不产生流动。但是当外部施加的应力大于屈服应力时，这种三维刚性就被破坏，呈现牛顿流动行为。

　　机械搅拌器中呈现宾汉塑的常见流体有污水泥浆、油脂、油漆、牙膏、淤泥、蛋黄酱、含有固体颗粒的白垩等；许多浓悬浮液也有屈服值，如将大量二氧化钛、碳酸钙、氧化铁等微粉混合入水中也可得宾汉塑性流体。

　　(2)假塑性流体，假塑性流体没有屈服应力，其流变行为的主要特征是黏度随切应力的增加而下降。这类流体通常可以用密律方程描述（此时，又可称为密律流体）。

　　在搅拌与混合技术中，研究得多的非牛顿流体是假塑性流体，具有这种流变行为的流体广泛存在于机械搅拌器中，有聚合物、聚合物溶液、悬浮液、高分子溶液以及羧纤维素的水溶液等。

　　(3)胀塑性流体，胀塑性流体的行为类似于假塑性流体，也没有屈服应力。但是胀塑性流体的黏度随切应变速率的增加而增加。许多高浓度的固体悬浮液具有这种流动行为。当这种悬浮液处于静止时，固体间的孔隙，液体的量由这些小孔隙的空间决定；在低切应变速率下，这些液体起着润滑剂的作用，因此呈现的应力也小；随着切应变速率的增加，液体不足以润滑结构之间的相互作用，应力急剧增加，所以呈现的黏度随切应变速率的增加而增加。