高黏度和低黏度溶液攪拌器的選型

低黏度互溶液體混合，低黏度互溶液體的混合是一個均相純物理混合過程，主要控制因素是循環(huán)速率，而槳葉的剪切作用是次要的。當兩種液體黏度相差較大時，剪切的存在有利于較高黏度液體在整個容器內的分散，有利于湍流擴散的強化。常用的攪拌器有推進式、斜葉渦輪、長薄葉螺旋式、三葉后彎式等。當黏度低于0.4Pa.s，特別是0.1Pa.s以下時，常在湍流區(qū)操作，此時用推進式攪拌器為合適。這是由于推進式攪拌器直徑小轉速高，循環(huán)能力強且動力消耗少（在全擋板條件下操作），能形成強烈的循環(huán)流。如中央插入，d/D=0.25～0.33，C／D=1，H/D=1約等于1.2(D指容器內直徑，d指攪拌器直徑，H指液面高度，C指攪拌器距離容器底部的高度，以下同)。對大型容器中低黏度物料的混合采用斜入式時，d/D=O.25—0.33， H/D=1～1.2；采用旁入式時d/D=0.083～0.125或更小，H/D≤0.8。對黏度稍高或攪拌要求較高時，可采用寬葉的開啟四斜葉渦輪式攪拌器，與推進式相比，剪切作用略有加強。四斜葉渦輪主要尺寸為：d/D—0.25～0.5，C/d=1，H/D=1NI.2，b/d=0.25（b為槳葉寬度）。也可采用長薄葉螺旋式攪拌器，它與斜葉渦輪式相比，在同樣能耗下能提供較大的循環(huán)流量，因此對循環(huán)流量要求較高的場合，選用此類攪拌器較合適。當黏度稍高，或兩種液體的粘度有相當差別時，可選用三葉后彎式攪拌器。該種攪拌器具有良好的循環(huán)流性能，又兼有一定的剪切作用，只是使用時要注意與之匹配的擋板型式和安裝位置。槳式攪拌器因其結構簡單，在小容量液體混合中仍廣泛應用，但在大容量液體混合時，其循環(huán)能力就顯得不足。

為區(qū)分葉輪排演的流向特點，根據主要排液方向將典型葉輪分成徑流型和軸流型兩種。平葉的槳式、渦輪式是徑流型，螺旋面葉片的螺桿式、推進式是軸流型。折葉槳則居于兩者之間，一般認為它更接近于軸流型。不過這種分法是近似的，是以主要流向來分的。

攪拌雷諾數(shù)是攪拌罐內液體流動狀態(tài)的一種量度。圖2—2形象地表示了八平直葉渦輪和螺帶式葉輪在不同雷諾數(shù)下，攪拌罐內的液體的流動狀態(tài)。

對于渦輪式葉輪，若葉輪轉速很低，在Re不大于10的區(qū)域，僅葉輪周圍韻液體隨葉輪旋轉，而遠離葉輪的液體是停滯的，如圖中-A1所示，因而混合效果很差，混合時間也非常長，見虛線(1)。在此區(qū)內，液體的流動是層流，葉輪旋轉的阻力主要是黏滯阻力。因而N與Re成反比，如曲線(2)。葉輪旋轉引起的離心效應可忽略不計，排出流量，見曲線(3)。

當Re增加到大于10，渦輪式葉輪旋轉所產生的離心力就不可忽視。此離心力產生了排出流量，使角動量傳遞到遠處的液體。這樣遠離葉輪的液體開始流動，而使Nv- Re曲線偏離曲線(2)的延伸線。在此區(qū)內，如曲線(3)所示，曲線上升的坡度很陡，混合大為改善，但在靠近葉輪上下部分仍然出現(xiàn)環(huán)形的停滯流區(qū)。

當Re數(shù)增加到數(shù)百，渦輪式葉輪周圍的液流變成湍流。在區(qū)域c，排出流量顯著增加，曲線(3)達到了大值。在區(qū)域A和B中觀察副的停滯區(qū)已消失。Re進一步增加，湍流域逐漸擴大，直至終湍流域占完全優(yōu)勢。因此區(qū)域c是一個層流和湍流共存的過渡區(qū)。

在無擋板時，在Re約為90的過渡流域，渦輪式葉輪的排出流達到大值；而在有擋板時，排出流量在湍流域達到大。

機械攪拌器中非依時性非牛頓流體

非依時性非牛頓流體是機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變速率都是切應力的函數(shù)。根據函數(shù)f(r)形式的不同，這種流體習慣上又可細分成三種類型：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曲線上存在一個屈服應力，渦輪式攪拌器價格從廉，在屈服之前，它呈現(xiàn)固體行為。一般認為賓漢塑的現(xiàn)象產生于材料的一種三維剛性，這種剛性結構具有內在應力。當材料承受的應力小于屈服應力時，這種三維結構不足以被破壞，故不產生流動。但是當外部施加的應力大于屈服應力時，這種三維剛性就被破壞，呈現(xiàn)牛頓流動行為。

機械攪拌器中呈現(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力，其流變行為的主要特征是黏度隨切應力的增加而下降。這類流體通?？梢杂妹苈煞匠堂枋觯ù藭r，又可稱為密律流體）。

在攪拌與混合技術中，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，也沒有屈服應力。但是脹塑性流體的黏度隨切應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行為。當這種懸浮液處于靜止時，固體間的孔隙，液體的量由這些小孔隙的空間決定；在低切應變速率下，這些液體起著潤滑劑的作用，因此呈現(xiàn)的應力也小；隨著切應變速率的增加，液體不足以潤滑結構之間的相互作用，應力急劇增加，所以呈現(xiàn)的黏度隨切應變速率的增加而增加。