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机械搅拌器中非依时性非牛顿流体

非依时性非牛顿流体是机械搅拌器中的常见流体，属于非牛顿流体中的一种。

符合上面公式的流体称之为纯黏性非牛顿流体，或广义牛顿流体，内江搅拌器，即流体在任何处的切应变速率都是切应力的函数。根据函数f(r)形式的不同，这种流体习惯上又可细分成三种类型：宾汉塑性流体、假塑性流体和胀塑性流体。

(1)宾汉塑性流体，在宾汉塑性流体的流动曲线上存在一个屈服应力，在屈服之前，它呈现固体行为。一般认为宾汉塑的现象产生于材料的一种三维刚性，这种刚性结构具有内在应力。当材料承受的应力小于屈服应力时，这种三维结构不足以被破坏，故不产生流动。但是当外部施加的应力大于屈服应力时，这种三维刚性就被破坏，呈现牛顿流动行为。

机械搅拌器中呈现宾汉塑的常见流体有污水泥浆、油脂、油漆、牙膏、淤泥、蛋黄酱、含有固体颗粒的白垩等；许多浓悬浮液也有屈服值，如将大量二氧化钛、碳酸钙、氧化铁等微粉混合入水中也可得宾汉塑性流体。

(2)假塑性流体，假塑性流体没有屈服应力，其流变行为的主要特征是黏度随切应力的增加而下降。这类流体通常可以用密律方程描述（此时，又可称为密律流体）。

在搅拌与混合技术中，研究得多的非牛顿流体是假塑性流体，具有这种流变行为的流体广泛存在于机械搅拌器中，有聚合物、聚合物溶液、悬浮液、高分子溶液以及羧纤维素的水溶液等。

(3)胀塑性流体，胀塑性流体的行为类似于假塑性流体，也没有屈服应力。但是胀塑性流体的黏度随切应变速率的增加而增加。许多高浓度的固体悬浮液具有这种流动行为。当这种悬浮液处于静止时，固体间的孔隙，液体的量由这些小孔隙的空间决定；在低切应变速率下，这些液体起着润滑剂的作用，因此呈现的应力也小；随着切应变速率的增加，液体不足以润滑结构之间的相互作用，应力急剧增加，所以呈现的黏度随切应变速率的增加而增加。

搅拌器中搅拌器与流型介绍

准确的讲，搅拌器其实就是搅拌器中的搅拌桨叶和搅拌叶轮部分，这部分是整个搅拌器的关键部位，搅拌器通过旋转将机械动能传递给流体，而流体就根据搅拌器的旋转形式，形成不同的运动状态，不断地循环流动，这种循环流动的状态和形式就称之为流型。

流型同搅拌器中很多部件有关，比如内容器的几何特征、搅拌器、挡板等等，除了搅拌器的影响，流型还受很多因素的影响，比如：搅拌物质的物理性质，搅拌物质间的化学反应，搅拌效果的要求等，搅拌流型比较复杂，但其基本流型只有以下三种：

1.径向流型，这种流型中，流体的循环流动方向是和搅拌轴垂直的，在这种流型中，流体在径向的流动方向上，会受到内容器壁面的阻挡，从而一分为二，形成向上和向下两个循环流动方向。

2.轴向流型，在这种流型中，搅拌器中流体的循环流动方向同搅拌轴平行，流体在轴向动，遇到内容器底面阻挡，形成了上下方向的循环流动。

3.切向流型，切向流型多见于无挡板的内容器中，流体环绕搅拌轴运动，就是我们常说的漩涡，这种流型的混合效果比较差。

在正常的搅拌过程中，在三种流型往往是同时存在并相互影响的，其中对于切向流型，我们应该通过挡板加以抑制，而对轴向流型和径向流型，应该根据搅拌效果的需要予以增强。

当然，需要说明的是，以上对流型的介绍，为了方便和容易理解起见，我们只是通过搅拌器的中心安装这一个情况下进行说明的，不过一般来说不同的搅拌器其搅拌器安装方式可能有所不同，比如，偏心式、侧入式、顶部安装、斜插安装等等，那么，不同的搅拌器安装方式所产生的流型也就有着不同的差别，比起中心安装来更加的复杂，但是其流型也是由以上三种基本流型所构成的。

高黏度流体搅拌器的设计要素

高黏度流体的搅拌器设计，一直是搅拌混合领域中一个很重要的课题。

在我们用多种叶轮对高黏度牛顿流体以及非牛顿流体的混合进行了试验后发现，一个的高黏度液体搅拌器，不锈钢搅拌器，至少具备两个条件：1.叶轮能提供强有力的剪切，这是减小浓度斑尺寸即分离尺寸的必要条件，如前所述，只有浓度斑足够小，才能产生大面积的界面，促进分子扩散，从而快速达到分子级的混合效果，例如螺带式叶轮和锚式叶轮，通常其d/D都在0.9/0，97左右，即都是所谓近壁型叶轮，在叶轮端部与罐壁之间会产生强烈的剪切，防沉淀搅拌器，在此消耗了搅拌功率的90%左右。2.由于高剪切区总是只占有罐体积的一小部分，因此只有叶轮能使液体在罐内进行快速的循环，使高剪切区和低剪切区的液体快速交换，才能使全罐快速地达到均匀混合。

长久以来，业内存在这样一种观点，对于近壁型搅拌器，其剪切总是足够的，决定搅拌器混合能力的是叶轮的循环能力，并且还认为要达到全罐均匀混合，液体至少要在罐内循环三次。因此，哪种叶轮能以短时间完成三次循环，那一种叶轮便是混合速率快的叶轮。这一结论，长时间以来被应用在搅拌器的设计中。然而近年来一些具有复杂传动机构的搅拌器，如在回转的同时进行上、下移动的复动搅拌器和使叶轮往复摆动的往复式搅拌器等，此类搅拌器会产生速度脉动，此类速度脉动，我们可以将其理解为液体在一定方向上的周期性的较为激烈的变化，事实证明速度脉动对于促进混合有很大作用。速度脉动原来是湍流操作特有的现象，然而，脱硫塔搅拌器，复动式搅拌器和往复式搅拌器以其上、下往复运动或正、反转运动，在高黏度液体中产生了强的速度脉动，从而获得了高的混合效率。因此可以将剪切、循环和速度脉动归结为快速混合的二要素。这二要素是开发新型高黏度液体搅拌器的依据。