中拓鼎承-三亚硫酸锌搅拌器创新务实

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，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。

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，聚合釜搅拌器创新务实，所以呈现的黏度随切应变速率的增加而增加。

搅拌器中的依时性非牛顿流体介绍

　　搅拌器中许多实际流体不能简单地用公式或方程式来描述。这是因为这些复杂流体的黏度不仅与切应变速率有关，还与剪切施加的时间有关。这就是依时性非牛顿流体，这种流体可以分成两类：触变性流体和震凝性流体。

　　(1)触变性流体，触变是指在恒定的切应变速率下切应力随时间下降的流体行为，如搅拌器的搅动变稀，静止变稠等行为。通常认为这种现象产生于结构或节点随时间的破坏或解节。这种结构破坏的速率与可破坏的节点的数量有关，随着节点的破坏，节点重构的速率开始增加，后会达到动态平衡。达到平衡后流体可能呈现纯黏或黏弹。有时，也可能不存在平衡点，或结构重构需要很长时间。此时，如果先以恒定的速度增加切应变速率，然后再以恒定的速度降低切应变速率，其切应力和切应变速率之间的关系会出现一个滞后环，环面积越大，其依时性越强。

　　非自流性涂料、印刷油墨、番茄酱、奶油色拉、酸乳酪和石油钻探泥浆等流体都显示触变性。

　　(2)震凝性流体 震凝是指在恒定的切应变速率下切应力随时间增加的流体行为，如搅拌器猛烈搅拌即行凝结就属于震凝。通常认为这种现象产生于结构或节点随时间的形成。而且当切应变速率达到一定程度时，这种结构的形成不再继续进行，而结构的解节将发生。但是有时人们也发现，有些流体受剪切时只发生结构形成，而停止剪切时结构开始缓慢瓦解。震凝通常只发生在中等切应变速率下；在搅拌器高切应变速率下，结构通常不会形成。

　　膨润黏土液是具有震凝的流体。