第三章 液体农业物料的流动特性-3-1

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1、第三章液体农业物料的流动特性液体农业物料是指在重力作用下会产生流动并且不能保持其形状的物料。在设计和选择各种液体农业物料如蜂蜜、萍果汁、牛奶等加工和输送设备时，必须首先了解这些物料的流动性质。各种液体农业物料可呈现出截然不同的流动特性。同一种液体农业物料在不同的加工过程中如加热、冷却和浓缩等，其流动特性会发生很大变化。在设计这些加工工艺时我们必须考虑流动特性的变化。本章主要讨论各种液体农业物料和食品的流动特性及具测定方法。第三章液体农业物料的流动特性第一节农业物料的流动特性一流动曲线及其形式流动曲线是表示液体所受剪切力与剪切速度之间的函数关系。液体按其性质可分为：牛顿流体：

2、剪应力与剪切速度之间为线性关系。非牛顿流体：剪应力与剪切速度之间为非线性关系。非牛顿流体分类如下:1第一节农业物料的流动特性第一节农业物料的流动特性二牛顿流体及其粘度二准粘性流体及其表观粘度牛顿流体：剪应力与剪切速率之间为过原点的线性关系，即：准粘性流体：剪应力与剪切速率之间为过原点的曲线关系。即ττ=ηγ&η=nγ&ττ=Kγ&0

3、，胀流性流体假塑性流体是一种经常遇到的非牛顿流体。蛋黄酱、血液、某些蜂蜜、番茄酱、果酱及其它高分子物质溶液都是假塑性流体。一般而言，高分子溶液浓度越高或分子量越大，假塑性越显著。浓淀粉溶液、某些蜂蜜等为胀流性流体。2第一节农业物料的流动特性第一节农业物料的流动特性二准粘性流体及其表观粘度三塑性流体及准塑性流体表观粘度Apparentviscosity1塑性流体将准粘性流体在某一剪切速率下剪切应力与剪切速率的当流体受到的剪切应力超过流体的屈服应力时，流体产比值称为该剪速度下的表观粘度，记作生流动，且剪切应力与剪切速率为直线关系，这种流体为塑τ性流体，也称宾汉姆体。τη=iτa

4、τ=τη+′γ&γ&yi式中：τ—剪应力；τy—屈服应力；γ&γ&—剪切速率γ&oη′—塑性粘度o第一节农业物料的流动特性三塑性流体及准塑性流体2准塑性流体当流体受到的剪切应力超过流体的屈服应力时，流体产生流动，但剪切应力与剪切速度不是直线关系，这种流体为准塑性流体。ττ=+τγK&nHyHH式中：τ—剪应力；τy—屈服应力；γ&—剪切速率；K—稠度指数Hγ&n—流动特性系数Ho第一节农业物料的流动特性四触变性和胶变性流体1触变性流体摇溶性流体①流体在搅拌过程中其表观粘度逐渐变小;②在时间为零时剪切应力最大，随时间延长而逐渐减小，并稳定在某一定值;③剪切速率愈大(即搅拌愈剧

5、烈)，剪切应力变化愈大;④一旦在某个时间停止搅拌，剪切应力就又到搅拌开始时的初始值。3第一节农业物料的流动特性四触变性和胶变性流体2胶变性流体震凝性流体①流体在搅拌过程中其表观粘度逐渐变大;②在时间为零时剪切应力最小，随时间延长而逐渐增加，并稳定在某一定值;③剪切速率愈大(即搅拌愈剧烈)，剪切应力变化愈大;④一旦在某个时间停止搅拌，剪切应力就又到搅拌开始时的初始值。从图中可以看出：排泄物中的固体含量为4～6%时，所需的输送功率较小。根据这些数据，可以选择输送这种饲料的管子直径、压力损失、流量和泵的类型及其功率配备等。第三章液体农业物料的流动特性第二节液体农业物料流动性质的测

6、定在液体农业物料加工中经常需要测定所加工物料的流动特性，其目的住往是为了用于质量控制、了解物料的结构以及加工工程方面的应用。流体流动性质测定方法根多，本节主要介绍细管法、旋转法测定原理。41细管状粘度计的种类一细管法测定细管法广泛用于各种流体的粘度测定，它可用于从10-4Pas的低粘度到105Pas的高粘度测定。测定原理虽同属细管法，但根据所测粘度范围、测定目的和测定条件等，设计和使用下同结构的粘度计。用于测定较低粘度液体可用玻璃毛细管粘度计，较高粘度或非牛顿流体测定时可用加压型细管粘度计。玻璃毛细管粘度计一般是U形管。加压型粘度计是在毛细管粘度计上加外部压力的方式，当用于

7、牛顿流体的粘度测定时，通过改变各种外部压力，只用一支粘度计就可以作大范围的粘度测定。因此，经常用它测定牛顿粘度和非牛顿流体的流动曲线。细管直径：0.1～4mm入口角：15°～90°一般安装在生产线上，因此，有不同的尺寸52细管法测定原理在细管粘度计内流体受外力作用而通过细管，其粘度可根据流量、外加压力和细管几何尺寸确定。在一定外加压力下，流体粘度愈高则流体在单位时间内流量愈小，只要比较其流量大小即可比较其粘度大小。假设：①流体是不可压缩的，稳定层流;2②温度是恒定的；流体的特性不随时间或压力发生变化；Δ=prπτπ