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山東中拓鼎承化工機(jī)械有限公司

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反應(yīng)釜攪拌器-中拓鼎承(在線咨詢)-赤峰攪拌器

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攪拌器中的依時(shí)性非牛頓流體介紹

攪拌器中許多實(shí)際流體不能簡單地用公式或方程式來描述。這是因?yàn)檫@些復(fù)雜流體的黏度不僅與切應(yīng)變速率有關(guān),還與剪切施加的時(shí)間有關(guān)。這就是依時(shí)性非牛頓流體,這種流體可以分成兩類:觸變性流體和震凝性流體。

(1)觸變性流體,觸變是指在恒定的切應(yīng)變速率下切應(yīng)力隨時(shí)間下降的流體行為,如攪拌器的攪動(dòng)變稀,靜止變稠等行為。通常認(rèn)為這種現(xiàn)象產(chǎn)生于結(jié)構(gòu)或節(jié)點(diǎn)隨時(shí)間的破壞或解節(jié)。這種結(jié)構(gòu)破壞的速率與可破壞的節(jié)點(diǎn)的數(shù)量有關(guān),隨著節(jié)點(diǎn)的破壞,反應(yīng)釜攪拌器,節(jié)點(diǎn)重構(gòu)的速率開始增加,后會(huì)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。達(dá)到平衡后流體可能呈現(xiàn)純黏或黏彈。有時(shí),也可能不存在平衡點(diǎn),或結(jié)構(gòu)重構(gòu)需要很長時(shí)間。此時(shí),如果先以恒定的速度增加切應(yīng)變速率,然后再以恒定的速度降低切應(yīng)變速率,其切應(yīng)力和切應(yīng)變速率之間的關(guān)系會(huì)出現(xiàn)一個(gè)滯后環(huán),環(huán)面積越大,其依時(shí)性越強(qiáng)。

非自流性涂料、印刷油墨、番茄醬、奶油色拉、酸乳酪和石油鉆探泥漿等流體都顯示觸變性。

(2)震凝性流體 震凝是指在恒定的切應(yīng)變速率下切應(yīng)力隨時(shí)間增加的流體行為,如攪拌器猛烈攪拌即行凝結(jié)就屬于震凝。通常認(rèn)為這種現(xiàn)象產(chǎn)生于結(jié)構(gòu)或節(jié)點(diǎn)隨時(shí)間的形成。而且當(dāng)切應(yīng)變速率達(dá)到一定程度時(shí),這種結(jié)構(gòu)的形成不再繼續(xù)進(jìn)行,而結(jié)構(gòu)的解節(jié)將發(fā)生。但是有時(shí)人們也發(fā)現(xiàn),有些流體受剪切時(shí)只發(fā)生結(jié)構(gòu)形成,而停止剪切時(shí)結(jié)構(gòu)開始緩慢瓦解。震凝通常只發(fā)生在中等切應(yīng)變速率下;在攪拌器高切應(yīng)變速率下,結(jié)構(gòu)通常不會(huì)形成。

膨潤黏土液是具有震凝的流體。

化工攪拌器中高黏流體的刮壁傳熱

在化工領(lǐng)域,高黏度流體的處理比較常見,在處理高黏流體時(shí),目前廣泛采用的推進(jìn)式、槳式和渦輪式等化工攪拌器工作效率不高,若選用錨式化工攪拌器則會(huì)出現(xiàn)近壁面溫度不均勻等現(xiàn)象。因此,通常使用螺帶式和螺桿式加導(dǎo)流筒處理高黏流體,但有時(shí)傳熱效果并不明顯,尤其是生產(chǎn)高分子聚合物時(shí),往往會(huì)在釜壁產(chǎn)生黏釜物,赤峰攪拌器,而這些黏釜物可大大降低傳熱效果。如懸浮法生產(chǎn)PVC時(shí),僅0.1MM厚的黏釜物,就能使傳熱總系數(shù)減少35%。而在用連續(xù)溶液法或本體法生產(chǎn)聚合物時(shí),產(chǎn)生的黏釜物遠(yuǎn)大于0.1mm,甚至達(dá)到十多毫米厚,近似于絕熱操作。

發(fā)生這種情況的主要原因是:處理高黏流體時(shí),化工攪拌器的攪拌轉(zhuǎn)速通常很低,普通葉輪造成流體的移動(dòng)僅能擴(kuò)展至很短的距離,因而不足以克服流體的黏性力,于是傳熱面就黏有一層相當(dāng)厚的高黏流體。要提高傳熱系數(shù)必須將這層黏釜物刮除,即采用刮壁式化工攪拌器來減薄其熱邊界層黏釜物厚度,以強(qiáng)化傳熱,并由此倡導(dǎo)了刮壁式傳熱學(xué)理論。

罐中液體的循環(huán)流動(dòng)是達(dá)到物料混合所的流動(dòng)狀態(tài),而湍流擴(kuò)散、剪切流又是某些攪拌過程快速進(jìn)行達(dá)到攪拌目的所需要的。雖然某種合適的流動(dòng)狀態(tài)也要靠攪拌罐及其他附件來共同造成,但是葉輪的形狀與運(yùn)轉(zhuǎn)情況仍可以說是決定罐內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)的基本的因素。

各種攪拌葉輪形狀按攪拌器的運(yùn)動(dòng)方向與葉輪表面的角度可分為三類,即平葉、折葉和螺旋面葉。槳式、渦輪式、錨式、框式等的葉輪都是平葉或折葉,而推進(jìn)式、螺桿式、螺帶式的葉輪則為螺旋面葉。  平葉的槳面與運(yùn)動(dòng)方向垂直,即運(yùn)動(dòng)方向與槳面法線方向一致。折葉的槳面與運(yùn)動(dòng)方向成一個(gè)傾斜角度;一般這個(gè)傾斜角度為45或60度等。螺旋面葉是連續(xù)的螺旋面成其中一部分,葉片曲面與運(yùn)動(dòng)方向的角度逐漸變化,如推進(jìn)式葉片的根部曲面與運(yùn)動(dòng)方向一般可為40-70度,而其葉端的曲面與運(yùn)動(dòng)方向的角度較小,一般為17度左右。  由于平葉的運(yùn)動(dòng)方向與槳面垂直,所以當(dāng)葉輪低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),液體的主要流動(dòng)為水平環(huán)向的流動(dòng)。

當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)速增大時(shí),不銹鋼攪拌器,液體的徑向流動(dòng)就漸漸增大。葉輪轉(zhuǎn)速愈高,絮凝池?cái)嚢杵鳎善饺~排出的徑向流愈強(qiáng)。但只靠葉輪本身,它造成的軸向流動(dòng)還是很弱的。折葉由于槳面與運(yùn)動(dòng)方向成一定傾斜角,所以在葉輪運(yùn)動(dòng)時(shí),除有水平環(huán)流外,還有軸向分流。在葉輪轉(zhuǎn)速增大時(shí),還有漸漸增大的徑向流。螺旋面可以看成是許多折葉的組合,這些折葉的角度逐漸變化,所以螺旋面的流向也有水平環(huán)向流、徑向流和軸向流,其中軸向流量大。

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