機(jī)械攪拌器中非依時性非牛頓流體

非依時性非牛頓流體是機(jī)械攪拌器中的常見流體，屬于非牛頓流體中的一種。

符合上面公式的流體稱之為純黏性非牛頓流體，或廣義牛頓流體，即流體在任何處的切應(yīng)變速率都是切應(yīng)力的函數(shù)。根據(jù)函數(shù)f(r)形式的不同，這種流體習(xí)慣上又可細(xì)分成三種類型：賓漢塑性流體、假塑性流體和脹塑性流體。

(1)賓漢塑性流體，在賓漢塑性流體的流動曲線上存在一個屈服應(yīng)力，在屈服之前，它呈現(xiàn)固體行為。一般認(rèn)為賓漢塑的現(xiàn)象產(chǎn)生于材料的一種三維剛性，這種剛性結(jié)構(gòu)具有內(nèi)在應(yīng)力。當(dāng)材料承受的應(yīng)力小于屈服應(yīng)力時，這種三維結(jié)構(gòu)不足以被破壞，故不產(chǎn)生流動。但是當(dāng)外部施加的應(yīng)力大于屈服應(yīng)力時，這種三維剛性就被破壞，呈現(xiàn)牛頓流動行為。

機(jī)械攪拌器中呈現(xiàn)賓漢塑的常見流體有污水泥漿、油脂、油漆、牙膏、淤泥、蛋黃醬、含有固體顆粒的白堊等；許多濃懸浮液也有屈服值，如將大量二氧化鈦、碳酸鈣、氧化鐵等微粉混合入水中也可得賓漢塑性流體。

(2)假塑性流體，假塑性流體沒有屈服應(yīng)力，其流變行為的主要特征是黏度隨切應(yīng)力的增加而下降。這類流體通?？梢杂妹苈煞匠堂枋觯ù藭r，又可稱為密律流體）。

在攪拌與混合技術(shù)中，研究得多的非牛頓流體是假塑性流體，具有這種流變行為的流體廣泛存在于機(jī)械攪拌器中，有聚合物、聚合物溶液、懸浮液、高分子溶液以及羧纖維素的水溶液等。

(3)脹塑性流體，脹塑性流體的行為類似于假塑性流體，也沒有屈服應(yīng)力。但是脹塑性流體的黏度隨切應(yīng)變速率的增加而增加。許多高濃度的固體懸浮液具有這種流動行為。當(dāng)這種懸浮液處于靜止時，固體間的孔隙，液體的量由這些小孔隙的空間決定；在低切應(yīng)變速率下，這些液體起著潤滑劑的作用，因此呈現(xiàn)的應(yīng)力也?。浑S著切應(yīng)變速率的增加，液體不足以潤滑結(jié)構(gòu)之間的相互作用，應(yīng)力急劇增加，所以呈現(xiàn)的黏度隨切應(yīng)變速率的增加而增加。

往復(fù)式三角形攪拌器葉輪介紹

通常的攪拌器總是向一個方向旋轉(zhuǎn)，罐內(nèi)無擋板時，液體的流動也是向一個方向進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動。這時由于不能產(chǎn)生有效的剪切和上下循環(huán)，混合效果不佳。一般為避免此缺點，要在罐內(nèi)裝置擋板。然而，樂山攪拌器，有些流體要附著到擋板上，要清除這些附著物相當(dāng)麻煩。理想的情況是既能不設(shè)擋板，又能獲得足夠大的剪切和循環(huán)。能滿足這個要求的是往復(fù)式攪拌器，它不用復(fù)雜的電氣變換部分，不銹鋼攪拌器，僅用一個特殊設(shè)計的傳動機(jī)構(gòu)能夠使攪拌器單方向回轉(zhuǎn)變成每次進(jìn)行90度往復(fù)的運(yùn)動。這種攪拌器需與具有三角形截面的葉輪配合使用。　　三角形葉輪進(jìn)行水平左右往復(fù)轉(zhuǎn)動，使互相逆向的軸向流槳式葉輪交替地進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，液體朝三角形頂角的方向流動，即三角形頂角向上，則液體向，頂角向下，則把液體向下壓。通常這種三角形葉輪二枚成一對，互相交叉90度安裝，下層的頂角朝下，上層的頂角朝上，往復(fù)式攪拌器的整體情況如圖。攪拌時，下層葉的可動范圍內(nèi)液體向下壓出，直達(dá)罐底，并通過下層葉的不動部分折回，向上升，剛好這時因為上層葉的頂角向上，則使液體進(jìn)一步往上升。上升流直至液體的自由表面，并通過上層葉的不動部分折回，往下降，這里又由于下層葉的頂角而向下，便使液體繼續(xù)往下降。這樣使罐內(nèi)液體產(chǎn)生有效地上下循環(huán)流動，這時葉輪還進(jìn)行著水平剪切運(yùn)動，因此往復(fù)式攪拌器中的三角形葉輪亦是屬于剪切-循環(huán)兼顧型的。由于三角形葉片的根部粗，端部細(xì)，所以，反應(yīng)罐攪拌器，葉徑也可做得較大，通常葉徑與罐徑比為0.65~0.95。

往復(fù)式攪拌器可用于使橡膠塊在中溶解和使黏土、陶土塊在水中分散那樣需要高剪切的場合，并且它還能使溶解后的高濃度、高黏度液體進(jìn)行充分地循環(huán)流動。還有，在攪拌紙漿和玻璃纖維時，若用單方向回轉(zhuǎn)的三角形攪拌器，則纖維互相纏結(jié)形成大塊，而用往復(fù)式三角形攪拌器時則纏結(jié)不會發(fā)生。即使是高濃度的紙漿，由于可使用大的葉徑，仍可沒有停滯地進(jìn)行攪拌。

攪拌器中的底擋板和指形擋板

在之前的文章中，我們介紹過攪拌器中的豎擋板，今天我們僅對底檔板和指形擋板進(jìn)行介紹。

一，底擋板

顧名思義，底擋板安裝在攪拌釜的底部，如圖8-3所示。它對促進(jìn)固體懸浮很有效，可避免在攪拌器的底部形成固體顆粒堆積，因而一般用于攪拌固體粒子形成的懸浮液。

對于湍流操作，推薦如圖8-3 (a)所示的底部小擋板，擋板的參數(shù)為：d=0.5D; b=0.lD; h1=0.05D; w=0.1D; C=0.25D; e=0.5d。對于液液分散，當(dāng)分散相的密度小

于連續(xù)相時（如把油分散于水），若使用的攪拌器直徑太小，則在釜壁易產(chǎn)生浮油；若使用的攪拌器直徑太大，則在釜的中部易產(chǎn)生浮油。建議采用如圖8-3 (b)所示的輕液擋板，可獲得好的分散效果。擋板的參數(shù)為：d=0.4D; b=0.05～0.1D；Bw=0.07～0.1D; Sb=0.5d; eb=0.5d。

二，指形擋板及其他型式的擋板

指形擋板（如圖8-4所示）類似手指形狀，多用于安裝在三葉后掠式攪拌器的搪玻璃攪拌釜中。指形擋板比板式擋板節(jié)省攪拌功率，立式攪拌器，亦能起到增加液體上下循環(huán)流的作用，有時指形擋板內(nèi)可通入冷卻水，可對攪拌器進(jìn)行換熱作用。一般情況下，指形擋板的設(shè)計參數(shù)為：管外徑d=D/20；指形擋板寬度Wf=0.1D;厚度X=0.04D;間距Sf=0.2D;長度Lf=0.17D;指形擋板與容器內(nèi)壁間距Sb=0.1D;指形擋板與容器底距離C=0.44D;管下端突出的指形擋板長度L=0.06D。