非牛顿流体性质对搅拌及搅拌功率的影响

研究表明,除流体的弹性性质外,流体的假塑性及黏度对混合时间准数N均无影响。由于假塑性流体的黏度随着切应变速率的增大而减小,因而当采用小直径搅拌器时,在远离搅拌器的低剪切区内,如靠近釜壁处,流体的流动将受到抑制,有可能形成停滞区。因此,应使搅拌器转速大于某一临界转速值,或采用大直径的搅拌器。

(1)假塑性流体的搅拌功率在搅拌功率计算中,应用较普遍的是采用两参数的幂律方程来描述假塑性流体的流变特性。虽然幂律方程只在一定的切应变速率范围内成立,但一般而言,只要测得的黏度所对应的切应变速率是在搅拌设备的切应变速率范围以内,则幂律方程都是适合的计算假塑性流体搅拌功率的方法主要有两种,即表观黏度法与直接计算法。

①表观黏度法由于假塑性流体的表观黏度随切应变速率变化,而搅拌设备内的切应变速率不仅与搅拌器、搅拌设备的几何形状以及搅拌转速等有关,而且还与设备内各点位置有关,因此,搅拌设备内各点处的表观黏度是不同的。针对这一情况, Metzner(梅茨纳)等人设想若用同一台搅拌器搅拌设备体系搅拌牛顿流体,其所耗功率与搅拌假塑性流体时所耗功率相同时,可将牛顿流体此时的黏度规定为设备内假塑性流体的表观黏度。利用表观黏度计算雷诺数,那么,便可利用牛顿流体搅拌功率准数与雷诺数的功率曲线或计算关联式来计算假塑性流体的搅拌功率。