機械攪拌器中非依時性非牛頓(dun)流體(ti)

非(fei)依時性非(fei)牛(niu)頓流(liu)體是(shi)機械(xie)攪拌器中的常見流(liu)體，屬(shu)于非(fei)牛(niu)頓流(liu)體中的一種。

符(fu)合上面(mian)公式的(de)(de)流(liu)(liu)體(ti)稱之為純黏性(xing)(xing)非牛頓(dun)流(liu)(liu)體(ti)，或廣(guang)義牛頓(dun)流(liu)(liu)體(ti)，即流(liu)(liu)體(ti)在(zai)任何處的(de)(de)切(qie)應(ying)變(bian)速率都是切(qie)應(ying)力的(de)(de)函數(shu)。根(gen)據(ju)函數(shu)f(r)形(xing)式的(de)(de)不同，這種(zhong)流(liu)(liu)體(ti)習(xi)慣上又(you)可細分成三種(zhong)類型(xing)：賓漢塑(su)性(xing)(xing)流(liu)(liu)體(ti)、假塑(su)性(xing)(xing)流(liu)(liu)體(ti)和脹塑(su)性(xing)(xing)流(liu)(liu)體(ti)。

(1)賓(bin)漢塑性(xing)(xing)流體(ti)，在賓(bin)漢塑性(xing)(xing)流體(ti)的(de)流動曲(qu)線上存(cun)在一(yi)個屈服(fu)(fu)應(ying)力(li)，在屈服(fu)(fu)之(zhi)前(qian)，它呈(cheng)現固體(ti)行為。一(yi)般認為賓(bin)漢塑的(de)現象產生于材料的(de)一(yi)種三維(wei)(wei)剛性(xing)(xing)，不銹鋼攪(jiao)拌(ban)器(qi)，這種剛性(xing)(xing)結構具有內在應(ying)力(li)。當(dang)材料承(cheng)受的(de)應(ying)力(li)小于屈服(fu)(fu)應(ying)力(li)時，這種三維(wei)(wei)結構不足以(yi)被破(po)壞(huai)，故不產生流動。但是當(dang)外(wai)部(bu)施加的(de)應(ying)力(li)大(da)于屈服(fu)(fu)應(ying)力(li)時，這種三維(wei)(wei)剛性(xing)(xing)就被破(po)壞(huai)，呈(cheng)現牛頓流動行為。

機(ji)械(xie)攪拌器中呈現賓(bin)漢(han)塑(su)的常見流體(ti)(ti)(ti)有(you)污水泥(ni)漿、油脂、油漆(qi)、牙膏、淤泥(ni)、蛋黃醬、含(han)有(you)固(gu)體(ti)(ti)(ti)顆粒的白(bai)堊等；許多濃懸(xuan)浮液也有(you)屈服值，如將大量(liang)二(er)氧(yang)化鈦、碳酸鈣(gai)、氧(yang)化鐵等微粉混(hun)合入水中也可(ke)得賓(bin)漢(han)塑(su)性流體(ti)(ti)(ti)。

(2)假塑(su)性流(liu)體，假塑(su)性流(liu)體沒有屈服應力，其流(liu)變行(xing)為的主要特(te)征(zheng)是黏度隨(sui)切應力的增加而下降(jiang)。這類流(liu)體通常可以用密(mi)律(lv)方程描述（此時，又可稱為密(mi)律(lv)流(liu)體）。

在攪拌與混合(he)技術中(zhong)，研究得(de)多的(de)非牛頓流體(ti)是(shi)假塑性流體(ti)，具有這種流變(bian)行為的(de)流體(ti)廣(guang)泛存在于機械攪拌器中(zhong)，有聚合(he)物、聚合(he)物溶液、懸浮(fu)液、高分子溶液以及羧纖維(wei)素(su)的(de)水(shui)溶液等(deng)。

(3)脹塑(su)性流(liu)(liu)體(ti)(ti)，脹塑(su)性流(liu)(liu)體(ti)(ti)的(de)(de)行(xing)為(wei)類似于(yu)假塑(su)性流(liu)(liu)體(ti)(ti)，也沒有屈服(fu)應(ying)(ying)(ying)力。但(dan)是脹塑(su)性流(liu)(liu)體(ti)(ti)的(de)(de)黏度(du)(du)隨(sui)切應(ying)(ying)(ying)變(bian)速率(lv)的(de)(de)增加(jia)(jia)而增加(jia)(jia)。許多高濃度(du)(du)的(de)(de)固(gu)體(ti)(ti)懸(xuan)浮液(ye)具有這種流(liu)(liu)動行(xing)為(wei)。當(dang)這種懸(xuan)浮液(ye)處于(yu)靜止時，固(gu)體(ti)(ti)間(jian)的(de)(de)孔隙(xi)，液(ye)體(ti)(ti)的(de)(de)量由(you)這些小(xiao)(xiao)孔隙(xi)的(de)(de)空(kong)間(jian)決定；在低切應(ying)(ying)(ying)變(bian)速率(lv)下，這些液(ye)體(ti)(ti)起著潤(run)滑(hua)劑的(de)(de)作用，因此呈現的(de)(de)應(ying)(ying)(ying)力也小(xiao)(xiao)；隨(sui)著切應(ying)(ying)(ying)變(bian)速率(lv)的(de)(de)增加(jia)(jia)，液(ye)體(ti)(ti)不足(zu)以潤(run)滑(hua)結構之間(jian)的(de)(de)相互作用，應(ying)(ying)(ying)力急劇增加(jia)(jia)，所以呈現的(de)(de)黏度(du)(du)隨(sui)切應(ying)(ying)(ying)變(bian)速率(lv)的(de)(de)增加(jia)(jia)而增加(jia)(jia)。

槳(jiang)式攪拌器通常僅有二個葉(xie)(xie)片(pian)(pian)，是(shi)攪拌葉(xie)(xie)輪(lun)(lun)中簡單的(de)一種。根(gen)據葉(xie)(xie)片(pian)(pian)的(de)垂直(zhi)或傾(qing)斜安裝可分成(cheng)徑向(xiang)流(liu)(liu)(liu)型和(he)軸向(xiang)流(liu)(liu)(liu)型。槳(jiang)式葉(xie)(xie)輪(lun)(lun)主要(yao)用于(yu)排(pai)出(chu)流(liu)(liu)(liu)是(shi)必要(yao)的(de)場合，由于(yu)在同(tong)樣的(de)排(pai)量(liang)下(xia)，軸向(xiang)流(liu)(liu)(liu)葉(xie)(xie)輪(lun)(lun)的(de)功耗比徑向(xiang)流(liu)(liu)(liu)低(di)，故(gu)軸向(xiang)流(liu)(liu)(liu)葉(xie)(xie)輪(lun)(lun)使用較(jiao)多，由于(yu)結構(gou)簡單，即使葉(xie)(xie)徑大，價格(ge)也不(bu)高，故(gu)往往用于(yu)大葉(xie)(xie)徑、低(di)轉速的(de)場合。

槳式(shi)攪拌器葉片形狀的選擇

槳(jiang)式攪(jiao)拌(ban)器(qi)結構簡單，細(xi)長的(de)(de)、連(lian)續的(de)(de)板狀(zhuang)葉(xie)片(pian)焊、鉚(liu)在輪(lun)(lun)轂上或(huo)對夾在攪(jiao)拌(ban)軸上，因而價格低，大約有(you)35%～40%的(de)(de)攪(jiao)拌(ban)器(qi)使用這種攪(jiao)拌(ban)器(qi)。通常，每(mei)個(ge)葉(xie)輪(lun)(lun)有(you)2個(ge)葉(xie)片(pian)，安裝3～4個(ge)葉(xie)片(pian)的(de)(de)并不多見。槳(jiang)葉(xie)可垂直安裝于輪(lun)(lun)轂上，即(ji)所(suo)謂(wei)的(de)(de)平葉(xie)槳(jiang)。也可以某一角度傾斜安裝于輪(lun)(lun)轂上，即(ji)所(suo)謂(wei)的(de)(de)折葉(xie)槳(jiang)。

由槳式葉輪所形成的流動形式也有徑流和軸流之分。但槳葉的主要作用是具有較強的循環功能，大都用于需要葉片以排出（循環）作用為主要目的的攪拌。在排出量相同情況下，折葉槳的操作費用與動力消耗稍優于平葉槳。實際工程中，往往采用大直徑低轉速葉輪，盡管剪切作用不大，但罐內循環良好。由于可用大直徑的葉輪，故也可用于介質粘度達50Pa.s的攪拌。此時，為了使罐內上、下層介質易于交換，防腐攪拌器，往往采用有3～5段的多段葉輪，或在槳葉上安裝橫向葉片。

攪拌器中的底(di)擋(dang)板和指形(xing)擋(dang)板

在(zai)之前的文章中，我(wo)(wo)們介紹過攪拌器中的豎擋板，今天我(wo)(wo)們僅對(dui)底檔(dang)板和(he)指形擋板進行介紹。

一，塔城地攪拌器(qi)，底擋板

顧(gu)名思義，底擋板安裝在攪(jiao)拌釜的(de)底部(bu)，如圖(tu)8-3所(suo)示。它(ta)對促進(jin)固體懸(xuan)浮(fu)很有效，可避免在攪(jiao)拌器的(de)底部(bu)形成固體顆(ke)粒堆積，因而一般(ban)用(yong)于攪(jiao)拌固體粒子(zi)形成的(de)懸(xuan)浮(fu)液。

對于湍(tuan)流(liu)操作，推薦如圖(tu)8-3 (a)所(suo)示的(de)底部小擋(dang)(dang)板(ban)，擋(dang)(dang)板(ban)的(de)參數為：d=0.5D; b=0.lD; h1=0.05D; w=0.1D; C=0.25D; e=0.5d。對于液液分(fen)散，當分(fen)散相(xiang)的(de)密度小

于連(lian)續相(xiang)時（如把(ba)油(you)分散于水），若使(shi)用的攪拌器(qi)直(zhi)徑(jing)太小，則(ze)在釜(fu)壁易產(chan)生浮油(you)；若使(shi)用的攪拌器(qi)直(zhi)徑(jing)太大，則(ze)在釜(fu)的中(zhong)部易產(chan)生浮油(you)。建(jian)議采(cai)用如圖8-3 (b)所示的輕(qing)液(ye)擋板，可獲得好的分散效果(guo)。擋板的參數為(wei)：d=0.4D; b=0.05～0.1D；Bw=0.07～0.1D; Sb=0.5d; eb=0.5d。

二，指形擋(dang)板(ban)及(ji)其他型式的擋(dang)板(ban)

指(zhi)形(xing)(xing)擋(dang)板(ban)(ban)（如圖8-4所示(shi)）類似手指(zhi)形(xing)(xing)狀，多(duo)用(yong)于(yu)安裝在三葉(xie)后掠式(shi)攪(jiao)拌器的搪(tang)玻璃攪(jiao)拌釜中。指(zhi)形(xing)(xing)擋(dang)板(ban)(ban)比板(ban)(ban)式(shi)擋(dang)板(ban)(ban)節(jie)省攪(jiao)拌功率，亦能起到增加液體上下循環流的作用(yong)，有時指(zhi)形(xing)(xing)擋(dang)板(ban)(ban)內可(ke)通入冷(leng)卻(que)水，可(ke)對(dui)攪(jiao)拌器進行換熱作用(yong)。一般(ban)情(qing)況(kuang)下，指(zhi)形(xing)(xing)擋(dang)板(ban)(ban)的設計參(can)數(shu)為：管外徑d=D/20；指(zhi)形(xing)(xing)擋(dang)板(ban)(ban)寬度Wf=0.1D;厚度X=0.04D;間距Sf=0.2D;長度Lf=0.17D;指(zhi)形(xing)(xing)擋(dang)板(ban)(ban)與容器內壁間距Sb=0.1D;指(zhi)形(xing)(xing)擋(dang)板(ban)(ban)與容器底(di)距離C=0.44D;管下端突(tu)出(chu)的指(zhi)形(xing)(xing)擋(dang)板(ban)(ban)長度L=0.06D。