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黏弹性流体对搅拌器的影响

　　黏弹性流体行为可以对搅拌器的混合作用产生巨大的负效应。黏弹性流体的典型特征是具有法向应力差、弹性回缩、应力突增(Overshoot)现象。这些特征可以显著地影响混合行为。黏弹性流体流场中力学特征明显地不同于其他流体。

　　对于牛顿流体，由于搅拌的离心作用，流体在搅拌器内呈漩涡状；与此相反，黏弹性流体在搅拌过程中明显的特性是具有弹性。

　　弹性是材料在受力形变时试图维持原来的形状或形变试图恢复原来的形状的一个特性。因此在搅拌操作中，氧化铝搅拌器方便客商，弹性使材料试图维持原来的形状而不产生混合。黏弹性流体在运动时，总是产生垂直于剪切面的法向应力差，该法向应力差会引发二次流，促使搅拌器中的流体产生爬杆现象——Weissenberg效应，即由搅拌器叶片端部吸入流体，沿搅拌轴方向排出。

　　1974年，Ulblecht曾对有关圆球、圆盘和搅拌器在黏弹性流体中旋转时产生的二次流流型进行了实验研究，实验表明：球在无弹性流体中旋转时，由于惯性力使流体沿搅拌轴吸入，再在球表面由惯性抛出，形成轴向循环，然而在弹性强的黏弹性流体中，由于法向应力的存在会产生相反方向的流动，当两种力刚好平衡时，会在球表面形成一个孤立的漩涡，在此漩涡内的流体与釜内其余流体不混合。 在黏弹性流体的搅拌中，使用螺杆-导流筒、锚式、框式搅拌器，是比较合适的。

适用于固液悬浮的搅拌器结构参数尺寸

　　固液悬浮是借助搅拌器的作用，使固体颗粒悬浮在液体中，形成固液混合物或悬浮液。均匀悬浮的主要控制因素是循环速率及湍流强度，其中容积循环速率又往往是的因素。固液悬浮操作以涡轮式搅拌器使用范围，其中以开启式涡轮，它没有中间圆盘，不致阻碍桨叶上下的液相混合。弯叶、斜叶开式涡轮的优点更突出，它的排出性能好，桨叶不易磨损，用于固液悬浮操作更合适。通常采用宽叶的开启式四斜叶涡轮式搅拌器，容器底为锥形时，其尺寸为：df/D=0.4～0.5，C/d=0.5，H/D=1；碟形时d/D=0.4。如固液密度差较小时，也可采用标准的开启式四斜叶涡轮式搅拌器；若含固量很高，且固液密度差较小时，可采用平桨；若混合液黏度低于0.4Pa.s，特别是0.1Pa.s以下，固液密度差小，含固量低，可用推进式，并在湍流区全挡板条件下操作，其参数可取d/D=0.33， C/d=1，H/D=1。对悬浮体系，当密度差小，且只要求悬浮物离开罐底而不必均匀悬浮时，搅拌转．速也不必太大，可用底挡板；当密度差大，并要求均匀悬浮时，搅拌转速较高，应采用底挡板和壁挡板；如悬浮物易黏附在挡板上，可采用导流筒。对带纤维的固体悬浮可选用后弯式涡轮搅拌器。固液悬浮采用长薄叶螺旋桨等也是不错的选择。

　　对于固体悬浮，其搅拌难度取决于悬浮粒子的沉降速度。悬浮程度与颗粒的沉降速度成反比，即搅拌转速愈高，直径愈大，颗粒的沉降速度愈小，获得的搅拌程度愈高。

如何通过搅拌器搅拌高黏流体

　　工业生产中高黏度流体的使用日渐增多，许多高分子聚合物都是高黏度流体，它们很多又是非牛顿流体，在搅拌器的搅拌过程中黏度还会发生变化，因而对搅拌器的要求就更高，同时，也要求搅拌器能够适应黏度的变化而完成搅拌操作。

　　高黏流体的搅拌常泛指互溶的高黏度液体间的混合。但高黏流体搅拌在工业中也有分散、固体溶解、化学反应等多种非均相操作。

　　搅拌器工作时，用搅拌器对低黏度互溶液造成湍流并不困难，但黏度达到较高水平后，由于黏滞力的影响，就只能出现层流状态。尤其困难的是，这种层流也只能出现在搅拌器的附近，离桨叶稍远些地方的高黏度液体仍是静止的。这样就很难造成液体在搅拌器内的循环流动，即在器内会有死区存在，对混合、分散、传热、反应等各种搅拌过程十分不利。所以，高黏度液体搅拌的首要问题就是要解决流体流动与循环的问题。在这种情况下，不能靠增大搅拌器的转速来提高搅拌器的循环流量，因为流体黏度较高时，搅拌器排出的流量很少，转速过高还会在高黏度溶液中形成沟流，而周围液体仍为死区。较为有效的解决办法是设法使搅拌器推动更大范围的流体。因此，高黏度液体的搅拌器直径与器内径之比、桨叶的宽度与器内径之比都要求比较大，有时还要求增加搅拌器的层数，以增大搅拌范围。