高粘性非牛顿流体搅拌的研究

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1、第17卷第4期化学程Vo1．17，No．41989年8月25丑CHEMICALENGINEERING

2、体的搅拌，早期工本工作采用径为186mm具有椭圆封作大都集电夺透乎桨、锚式桨和推进器式桨头的有机玻璃釜，用三种不同的搅拌器的研究上，并提出了许多经验关联式1-3：。一双螺带桨、交叉桨、收缩桨与之配套使自从发现了螺带式搅拌器对高粘性流体特别用，各搅拌器结构见图l、图2、圈8。上有效蕊，就逐渐转向予螺带式擗拌器的研J述一种桨型与釜配套后的诺参数如表1。收究最近MIirakami等人又报导了缩桨与交叉桨的封f_构原理如圉4、陶5。水一种具有水平和上下两个力向上运动的交叉平方向上的转动由电机经蜗轮减速器带动搅桨式搅拌器，实验数据表明，在牛

3、顿流体中，此搅拌器的混合性能仅为螺带式的10％，无因次混合时间但是螺带式的1但对此搅拌器在非牛顿型流体中的搅拌特性，迄今凇未见到有关的报导。奉文介绍了芳纶中试过程中使用的一种收缩桨式搅拌，并将这种搅绊器号交叉浆式、双螺带式搅拌器的撬幸1特性加以比较，得出交叉桨无论在牛顿塑还是非牛顿型流体中，都具有较高混台效率∞结论。圈1飘曩带蘩结拘田*现在山东约蛔院1圈I窭X簟机鞠俺田t．2-电动机；a．4一蜗轮减速器；5一搅拌浆：2一电动机；3，4一蜗轮减速器{5一搅拌叶片：6一搅拌轴：r一偏心轮6一搅拌祧7一佩转I倚单并且精确的方法，其主要设

4、备如图6所示，其基本原理是在釜的底部安装一个压力传感器，使釜处于完全自由状态，搅拌器上下运动时作用在感器上的力W是在不断变化的，所以传感器输出的信号，也就随叶片的上下运动而改变。由记录仪记录下的曲线可精确地算出搅拌器上下运动时流体作用在叶片上的力，进而计算出功率。／匝7軎霉量的功事●蛙田6上下{盖聃功率蔼定辱曩瞳的结果相一致。其中，交叉桨的K值最小。对混合时间的测定，已有不少报道⋯一为了全面比较三种搅拌器的性能，我们”本文采用Na。S：O一I；的脱色反应测定把各个特性参数综合列l于表3表中的C值混合时间。用甘油和4％，6％，9％的

5、聚为无因次混合时间，从表中可以看出，无论丙烯酰胺作为实验流体，其中甘油为牛顿型在何种辩嘣冲，交叉桨的C值均最小，螺带流体，另外三种为粘弹性非牛顿型流体，各式次之，收缩桨最大。所以，交叉桨的混合流体的流变参数采用粘度计来测定，其值如表2特性比其它两种桨型好。实验中还发现，用螺带桨进行搅拌时，全釜内流体上下循环，襄2鲁洼体的塞特性(25℃)无死区出现，是一种性能良好的搅拌器。收缩桨的l轴向循环能力较差，釜中的颜色从上到下逐渐退色，混合效果较其他两种搅拌器p．s／cm{t．281．1．0差。表中所列的C值用来评价搅拌器循环性¨-PasI

6、13．5／／能和剪切性能综合效应的优劣。C值越小，稠度系数Kj／B．487272．8混合效率越高。所以，申表中C。值的比较流性指数n／·)．75B60．645松弛时间l0o．04看出，交叉桨的混合效率高于其它两种。Cs值的大小反映了搅拌器转一次，流体单元所受到的平均剪切量的大小，由表可知收缩桨兰、结果与讨论．的C。值最大所以，此桨的剪切性能还是较好的，如果能采取一定的措施改进其轴向循1．对兰种搅拌器的比较环能力，此桨的效率会有较大的提高。通过将三种搅拌器分别在甘油中进行测定，以上的比较可以得出交叉桨是三种搅拌器中其N一Re关系见图

7、7，由图可以看出N一Re性能最好的一种，有必要对其作进一步的研呈直线关系，即N·Re=K，，这与理论分析究。Ks是表征搅拌器剪切性能的一个参数一16一毫3鲁揽掸羁的Kp．K。和特性参敷、参数甘油【9％PALM、一～～——一搅拌桨型、＼．KpiK。C1C2CaInC4K。iK。iCiC·；CiInC·一——■——一———4：85l45816．0814．0双螺带J323I／i31．353Gf17．1I2～320】收缩奖136；．5／{49．2I9。119．513．8l36。．5l43．41130j253i9．317．8交叉浆250／1

8、7526315：1．1250。3目．?7．5“T：15．114．1～一一一一一一一一一一一一⋯一～垫数6PAM4PAM搅拌浆型＼iKpK。c】CicalaC4KPiK‘JCJCj31“C‘双螺嵇j323}37『B5Iu79‘Ie．G914I323e