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搅拌器中的依时性非牛顿流体介绍
搅拌器中许多实际流体不能简单地用公式或方程式来描述。这是因为这些复杂流体的黏度不仅与切应变速率有关,还与剪切施加的时间有关。这就是依时性非牛顿流体,这种流体可以分成两类:触变性流体和震凝性流体。
(1)触变性流体,触变是指在恒定的切应变速率下切应力随时间下降的流体行为,如搅拌器的搅动变稀,静止变稠等行为。通常认为这种现象产生于结构或节点随时间的破坏或解节。这种结构破坏的速率与可破坏的节点的数量有关,随着节点的破坏,节点重构的速率开始增加,后会达到动态平衡。达到平衡后流体可能呈现纯黏或黏弹。有时,也可能不存在平衡点,或结构重构需要很长时间。此时,如果先以恒定的速度增加切应变速率,然后再以恒定的速度降低切应变速率,其切应力和切应变速率之间的关系会出现一个滞后环,环面积越大,其依时性越强。
非自流性涂料、印刷油墨、番茄酱、奶油色拉、酸乳酪和石油钻探泥浆等流体都显示触变性。
(2)震凝性流体 震凝是指在恒定的切应变速率下切应力随时间增加的流体行为,如搅拌器猛烈搅拌即行凝结就属于震凝。通常认为这种现象产生于结构或节点随时间的形成。而且当切应变速率达到一定程度时,这种结构的形成不再继续进行,而结构的解节将发生。但是有时人们也发现,有些流体受剪切时只发生结构形成,而停止剪切时结构开始缓慢瓦解。震凝通常只发生在中等切应变速率下;在搅拌器高切应变速率下,结构通常不会形成。
膨润黏土液是具有震凝的流体。
锚、框式搅拌器的种类和构造
对于某些高黏度流体的搅拌来说,锚、框式搅拌器是非常关键的。
为了增大搅拌范围和带走罐壁上的残留物或液层,锚式与框式搅拌器的外廓要接近搅拌罐的内壁.其底部的形状为适应罐底的轮廓也有椭圆、锥形等。为了增大对高黏度物料的搅拌范围以及提高叶轮的刚性,还常常要在锚式及框式搅拌器上增加一些立叶和横粱,这样使得锚式与框式搅拌器的结构形状出现多种多样。为了照顾制造上的条件,桨叶外廓与罐壁的间隙取15-40mm之间。
锚式、框式搅拌器与搅拌轴的连接方式类似于桨式,即叶轮与搅拌轴连接的一端制成半圆状的轴环,然后两侧叶片的两个半圆环用螺栓在搅拌轴上夹紧,同时用穿轴螺栓来固定叶片与搅拌轴(见图2-59)。由于叶轮的外廓尺寸大,为便于装拆,叶片之间多数是用螺栓连接,只有小型的才用铸造或焊接,叶轮以扁钢、角钢制造居多,为了提高搅拌器叶轮的强度,也可采用加筋的叶轮(参见图2-59和图2-60)。
搪玻璃搅拌罐中的锚式叶轮多是用钢制圆管或扁管焊接而成,其外壁搪玻璃(见图2-61)。
锚式、框式叶轮的通用尺寸为桨宽与桨径之比,桨的高度与桨径之比通常为0.5—1.O。桨上增加立叶与横梁时,须考虑不致妨碍工艺上的测温要求等,搅拌器立叶与横梁的宽度可取与叶片宽度同值。
搅拌器中搅拌容器和挡板的作用非常重要,直接影响到搅拌效果,下面我们来看看搅拌容器和挡板的具体介绍。
搅拌容器常被称作搅拌釜(或搅拌槽)。当搅拌器用作反应器时,又被称为搅拌釜式反应嚣,有时简称反应釜。
釜体的结构型式通常为立式圆筒形,其高径比值主要依据操作时容器装液高径比以及装料系数大小而定。而容器装液高径比又视容器内物料性质、搅拌特征和搅拌器层数而异,一般取1~1.3,大时可达6。釜底形状有平底、椭圆底、锥形底等,有时亦可用方形釜。同时,根据工艺的传热要求,釜体外可加夹套,并通以蒸汽、冷却水等载热介质,当传热面积不足时,还可在釜体内部设置盘管等。
为了消除搅拌容器内液体的打旋现象,保证搅拌器的搅拌效果,使被搅物料能够上下轴向流动,形成全釜的均匀混合,通常需要在搅拌容器内加入若干块挡板。挡板数一般在2到6块之间,视其具体情况而定。加入挡板后,澄清池搅拌器为您服务,搅拌器的搅拌功耗将明显增加,且随着挡板数的增加而增加;但在满足全挡板条件后,再增加挡板数,搅拌功耗将不再增加。
通常,挡板宽度约为容器内直径的十二分之一到十分之一,在固体悬浮操作时,还可在釜底上安装底挡板,以促进固体的悬浮。搅拌容器中的传热盘管也可部分以至全部代替挡板;当装有垂直换热管后,一般也可不再设置挡板。
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