高黏度液體混合操作通常都處于層流狀態(tài)，其對(duì)應(yīng)的黏度范圍為1～1000Pa.s。高黏度液體在層流下操作，沒有明顯湍動(dòng)，流體離開攪拌器后，其能量很快耗散，因此不能通過流體的翻騰來造成容積循環(huán)，往往采用直接大面積推動(dòng)流體使之達(dá)到混合，襯膠攪拌器，常用的攪拌器有錨式、框式、螺帶式、螺桿式等。錨式攪拌器結(jié)構(gòu)簡單應(yīng)用，應(yīng)用廣泛，由于缺乏軸向循環(huán)流動(dòng)，混合效率較低。當(dāng)攪拌雷諾數(shù)大于50時(shí)，產(chǎn)生的兩次循環(huán)流可改善混合特性。由于錨式攪拌器的形狀與攪拌釜匹配，因此它的葉片掃過釜壁時(shí)，可促進(jìn)物料與釜壁的熱交換，并可減薄粘壁物，改善混合性能。

機(jī)械攪拌器中非依時(shí)性非牛頓流體

非依時(shí)性非牛頓流體是機(jī)械攪拌器中的常見流體，屬于非牛頓流體中的一種。

符合上面公式的流體稱之為純黏性非牛頓流體，或廣義牛頓流體，即流體在任何處的切應(yīng)變速率都是切應(yīng)力的函數(shù)。根據(jù)函數(shù)f(r)形式的不同，這種流體習(xí)慣上又可細(xì)分成三種類型：賓漢塑性流體、假塑性流體和脹塑性流體。

(1)賓漢塑性流體，在賓漢塑性流體的流動(dòng)曲線上存在一個(gè)屈服應(yīng)力，在屈服之前，它呈現(xiàn)固體行為。一般認(rèn)為賓漢塑的現(xiàn)象產(chǎn)生于材料的一種三維剛性，這種剛性結(jié)構(gòu)具有內(nèi)在應(yīng)力。當(dāng)材料承受的應(yīng)力小于屈服應(yīng)力時(shí)，這種三維結(jié)構(gòu)不足以被破壞，故不產(chǎn)生流動(dòng)。但是當(dāng)外部施加的應(yīng)力大于屈服應(yīng)力時(shí)，這種三維剛性就被破壞，呈現(xiàn)牛頓流動(dòng)行為。

機(jī)械攪拌器中呈現(xiàn)賓漢塑的常見流體有污水泥漿、油脂、油漆、牙膏、淤泥、蛋黃醬、含有固體顆粒的白堊等；許多濃懸浮液也有屈服值，如將大量二氧化鈦、碳酸鈣、氧化鐵等微粉混合入水中也可得賓漢塑性流體。

(2)假塑性流體，假塑性流體沒有屈服應(yīng)力，遼源攪拌器，其流變行為的主要特征是黏度隨切應(yīng)力的增加而下降。這類流體通?？梢杂妹苈煞匠堂枋觯ù藭r(shí)，又可稱為密律流體）。

在攪拌與混合技術(shù)中，研究得多的非牛頓流體是假塑性流體，具有這種流變行為的流體廣泛存在于機(jī)械攪拌器中，有聚合物、聚合物溶液、懸浮液、高分子溶液以及羧纖維素的水溶液等。

(3)脹塑性流體，脹塑性流體的行為類似于假塑性流體，也沒有屈服應(yīng)力。但是脹塑性流體的黏度隨切應(yīng)變速率的增加而增加。許多高濃度的固體懸浮液具有這種流動(dòng)行為。當(dāng)這種懸浮液處于靜止時(shí)，固體間的孔隙，液體的量由這些小孔隙的空間決定；在低切應(yīng)變速率下，這些液體起著潤滑劑的作用，因此呈現(xiàn)的應(yīng)力也??；隨著切應(yīng)變速率的增加，液體不足以潤滑結(jié)構(gòu)之間的相互作用，不銹鋼攪拌器，應(yīng)力急劇增加，所以呈現(xiàn)的黏度隨切應(yīng)變速率的增加而增加。

我們先來看看刮壁式攪拌釜結(jié)構(gòu)。

說到刮壁式攪拌釜結(jié)構(gòu)，我想起來今年年初的一個(gè)化工攪拌器的設(shè)計(jì)，攪拌釜為日本生產(chǎn)順丁橡膠的C&R式反應(yīng)器，采用螺帶-導(dǎo)流筒式攪拌器，設(shè)有三重刮壁機(jī)構(gòu)，脫硫攪拌器，即在導(dǎo)流筒內(nèi)壁面、導(dǎo)流筒外壁面和攪拌器的內(nèi)壁面都裝有刮壁機(jī)構(gòu)，使流體在導(dǎo)流筒內(nèi)部產(chǎn)生很強(qiáng)的循環(huán)。當(dāng)然，那種設(shè)計(jì)并不是，也可將化工攪拌器由螺帶式攪拌器換成螺桿式攪拌器，以強(qiáng)制流體在導(dǎo)流筒內(nèi)、外進(jìn)行循環(huán)。

對(duì)于刮壁式攪拌釜來說，刮板的形狀與攪拌功率和傳熱效率之間有直接關(guān)系。當(dāng)攪拌釜需要通過夾套撤除聚合熱時(shí)，理想的刮壁作用是刮板將其刀口前面貼近傳熱壁面的冷流體刮起，并與攪拌釜中部的熱流體均勻混合。我們曾設(shè)計(jì)并研究了多種形狀刮板的傳熱效果如下圖所示。研究結(jié)果表明，B結(jié)構(gòu)的傳熱效率好。

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