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(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曲線上存在一個屈服應(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，這種三維結(jié)構(gòu)不足以被破壞，故不產(chǎn)生流動。但是當(dāng)外部施加的應(yīng)力大于屈服應(yīng)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(yīng)力，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，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行為。當(dāng)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(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，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。

與牛頓流體不同，黏彈性流體在描述剪切流動行為時，需要三個物質(zhì)函數(shù)才能描述，即黏度物質(zhì)函數(shù)、法向應(yīng)力系數(shù)、第二法向應(yīng)力系數(shù)。

目前描述黏彈性流變行為的力學(xué)模型主要有三種：經(jīng)驗?zāi)Ｐ?、線性黏彈性模型和分子模型。

(1)經(jīng)驗?zāi)Ｐ?，主要來自對流變實驗結(jié)果的直接關(guān)聯(lián)。常用的方法是通過攪拌器運行實驗測量得到：1.切應(yīng)力和切應(yīng)變速率的對應(yīng)數(shù)據(jù)，2.法向應(yīng)力差和切應(yīng)變速率的對應(yīng)數(shù)據(jù)確定物質(zhì)函數(shù)。剪切黏度模型仍然可以出現(xiàn)純黏性流體模型中述及的各種形式；法向應(yīng)力系數(shù)則通常表示成各種形式的y2函數(shù)或與Weissenberg數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

(2)線性黏彈性模型，假設(shè)流體的黏彈性可以通過理想的黏性和彈性“元件”各種線性疊加進(jìn)行描述。

(3)分子模型，這種方法主要出現(xiàn)在對聚合物溶液體系流變行為的描述，如珠簧鏈模型和啞鈴模型。

攪拌器在制藥領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著攪拌器在制藥領(lǐng)域的重要性越來越大，其應(yīng)用就越來越廣泛，但是攪拌器在制藥領(lǐng)域的應(yīng)用要十分謹(jǐn)慎，如果攪拌器的形式和運動方式出現(xiàn)錯誤的配置，不僅僅會使得攪拌效果不達(dá)標(biāo)，還容易產(chǎn)生其它化學(xué)反應(yīng)，不但容易發(fā)生工業(yè)生產(chǎn)事故，嚴(yán)重時還可能造成人身傷害。

下面我們僅對制藥領(lǐng)域中常用的攪拌器及工況進(jìn)行一番簡短的敘述：

1.結(jié)晶是制藥領(lǐng)域常用到的一種反應(yīng)，是通過攪拌器來實現(xiàn)的，這個過程很復(fù)雜，不同的晶體對攪拌器就有著截然不同的要求，一一闡述不太現(xiàn)實，不過一般情況下，我們可以跟結(jié)晶所需晶體的大小來選擇攪拌器，所需晶體如果比較大，可以采用錨、框式攪拌器，轉(zhuǎn)速介乎于20到60轉(zhuǎn)每分鐘即可；如果所需晶體小，就可以使用推進(jìn)式攪拌器，轉(zhuǎn)速方面浮動較大，要根據(jù)情況進(jìn)行設(shè)定。

2.在制藥領(lǐng)域里的鐵粉還原反應(yīng)也經(jīng)常用到攪拌器，多為框式攪拌器，框式攪拌器可以使攪拌物質(zhì)之間能夠更加充分的接觸，轉(zhuǎn)速方面一般維持在60轉(zhuǎn)每分鐘。

3.硝化反應(yīng)是在有機分子中加入硝基的一種化學(xué)反應(yīng)，也常用于制藥領(lǐng)域，硝化反應(yīng)中，我們的攪拌目的是使反應(yīng)物成乳化狀態(tài)，并且使乳化物和混酸充分接觸，在硝化過程中，攪拌器的轉(zhuǎn)速要均勻，不能過快或過慢，甚至是突然停止，因為那樣容易產(chǎn)生安全事故，嚴(yán)重時甚至?xí)?/p>

4，環(huán)合反應(yīng)中對攪拌器的轉(zhuǎn)速要求非常快，因為環(huán)合反應(yīng)的速度本身就非?？?，幾乎是瞬間完成的，槳式攪拌器用戶至上，環(huán)合反應(yīng)中多采用推進(jìn)式攪拌器，轉(zhuǎn)速多維持在300轉(zhuǎn)每分鐘，待環(huán)合物固體生成后，對攪拌器的速度影響很大，這時應(yīng)當(dāng)停止轉(zhuǎn)動，靜待反應(yīng)完成后，再根據(jù)情況進(jìn)行下一步處理。