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黏彈性流體兼有黏性液體與彈性固體的特性,能在變形后呈現(xiàn)彈性恢復(fù),具有與非依時(shí)性和依時(shí)性這兩類(lèi)非牛頓流體的黏性效應(yīng)。聚合物熔體和溶液是典型的黏彈性流體,在定態(tài)剪切下表現(xiàn)出前述純黏性非牛頓流體的特性,水處理攪拌器,而當(dāng)剪切發(fā)生變化(包括擴(kuò)大、收縮流和非定態(tài)流動(dòng))時(shí)則表現(xiàn)出彈性。黏彈性流體具有以下特異流動(dòng)行為。
(1)爬桿效應(yīng)(Weissenberg效應(yīng)),用攪拌器攪拌黏彈性流體時(shí),轉(zhuǎn)軸處的液面沿軸上升,離軸較遠(yuǎn)處的液面下降。這一行為與牛頓流體正好相反。為此在設(shè)計(jì)流體黏彈性較強(qiáng)的攪拌器時(shí),應(yīng)選擇合適的攪拌器。否則,會(huì)因爬桿效應(yīng)使流體全部包裹在攪拌器上,與攪拌軸同步旋轉(zhuǎn),從而使混合和傳熱等過(guò)程均不能正常進(jìn)行。
(2)膨脹效應(yīng)(Barus效應(yīng)),黏彈性流體從圓管或小孔中流出時(shí)有射流膨脹現(xiàn)象,此時(shí)流出液的大直徑dmax可達(dá)圓管內(nèi)徑d的2~3倍。黏彈性流體的膨脹程度與所流經(jīng)的圓管長(zhǎng)度有關(guān),圓管越長(zhǎng),膨脹程度越小;而當(dāng)圓管充分長(zhǎng)時(shí),膨脹比B (B=dmax/d)會(huì)達(dá)到一定值。膨脹比在聚合物加工中是一重要現(xiàn)象,通過(guò)測(cè)量膨脹比可獲得法向應(yīng)力差的信息。
(3)記憶現(xiàn)象(又稱(chēng)彈性滯后),施加壓力梯度使黏彈性流體在管內(nèi)流動(dòng);當(dāng)突然移去壓力梯度,黏彈性流體將反向移動(dòng)一段距離后才停止。
(4)反向次流,在液體中插入一旋轉(zhuǎn)圓盤(pán),形成的主流是切向流,同時(shí)在轉(zhuǎn)盤(pán)下方形成軸向次流。在牛頓流體中,次流的方向是軸中心處流體向上而四周流體向下;黏彈性流體則相反,軸心處流體向下而容器四周的流體向上運(yùn)動(dòng)。反向次流對(duì)攪拌器的攪拌、傳質(zhì)等操作是一個(gè)重要的影響因素。
攪拌器在制藥領(lǐng)域的應(yīng)用
隨著攪拌器在制藥領(lǐng)域的重要性越來(lái)越大,其應(yīng)用就越來(lái)越廣泛,但是攪拌器在制藥領(lǐng)域的應(yīng)用要十分謹(jǐn)慎,如果攪拌器的形式和運(yùn)動(dòng)方式出現(xiàn)錯(cuò)誤的配置,不僅僅會(huì)使得攪拌效果不達(dá)標(biāo),還容易產(chǎn)生其它化學(xué)反應(yīng),不但容易發(fā)生工業(yè)生產(chǎn)事故,嚴(yán)重時(shí)還可能造成人身傷害。
下面我們僅對(duì)制藥領(lǐng)域中常用的攪拌器及工況進(jìn)行一番簡(jiǎn)短的敘述:
1.結(jié)晶是制藥領(lǐng)域常用到的一種反應(yīng),化工攪拌器,是通過(guò)攪拌器來(lái)實(shí)現(xiàn)的,這個(gè)過(guò)程很復(fù)雜,不同的晶體對(duì)攪拌器就有著截然不同的要求,一一闡述不太現(xiàn)實(shí),不過(guò)一般情況下,我們可以跟結(jié)晶所需晶體的大小來(lái)選擇攪拌器,所需晶體如果比較大,黔東南苗族侗族自治州攪拌器,可以采用錨、框式攪拌器,轉(zhuǎn)速介乎于20到60轉(zhuǎn)每分鐘即可;如果所需晶體小,就可以使用推進(jìn)式攪拌器,轉(zhuǎn)速方面浮動(dòng)較大,要根據(jù)情況進(jìn)行設(shè)定。
2.在制藥領(lǐng)域里的鐵粉還原反應(yīng)也經(jīng)常用到攪拌器,多為框式攪拌器,框式攪拌器可以使攪拌物質(zhì)之間能夠更加充分的接觸,轉(zhuǎn)速方面一般維持在60轉(zhuǎn)每分鐘。
3.硝化反應(yīng)是在有機(jī)分子中加入硝基的一種化學(xué)反應(yīng),也常用于制藥領(lǐng)域,硝化反應(yīng)中,我們的攪拌目的是使反應(yīng)物成乳化狀態(tài),并且使乳化物和混酸充分接觸,在硝化過(guò)程中,攪拌器的轉(zhuǎn)速要均勻,不能過(guò)快或過(guò)慢,甚至是突然停止,因?yàn)槟菢尤菀桩a(chǎn)生安全事故,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?/p>
4,環(huán)合反應(yīng)中對(duì)攪拌器的轉(zhuǎn)速要求非???,因?yàn)榄h(huán)合反應(yīng)的速度本身就非??欤瑤缀跏撬查g完成的,環(huán)合反應(yīng)中多采用推進(jìn)式攪拌器,轉(zhuǎn)速多維持在300轉(zhuǎn)每分鐘,待環(huán)合物固體生成后,對(duì)攪拌器的速度影響很大,這時(shí)應(yīng)當(dāng)停止轉(zhuǎn)動(dòng),靜待反應(yīng)完成后,再根據(jù)情況進(jìn)行下一步處理。
槳式攪拌器中的折葉槳亦多用扁鋼制作(如圖2-47).也有的采用角鋼制作槳葉。角鋼的抗彎強(qiáng)度比同樣截面積的扁鋼要好,將角鋼以一定角度安放,也可同樣起到折葉槳的效果。折葉槳與槳軸的連接方式與平槳的相同。槳式的通用尺寸為槳寬與槳徑之比b/dj= 0.10—0.25.加強(qiáng)筋板的長(zhǎng)度可以是槳葉的全長(zhǎng),也可取槳長(zhǎng)的一半。槳葉的厚度通常由強(qiáng)度計(jì)算決定。
三曲面軸流攪拌器
軸流槳,適合中低黏度流體的混合、傳熱、循環(huán)、粒子懸浮、溶解等。
優(yōu)點(diǎn):低剪切、強(qiáng)循環(huán)、低能耗,葉片可拆卸,可在大型攪拌槽中使用,中低運(yùn)行轉(zhuǎn)速。
缺點(diǎn):葉片為曲面,制造成本高。
應(yīng)用實(shí)例:在三葉推進(jìn)式攪拌器的應(yīng)用實(shí)例中,采用三葉推進(jìn)式攪拌器需要中間軸承,立式攪拌器,而使用一個(gè)直徑為1600mm的三曲面軸流型攪拌器,達(dá)到同樣的循環(huán)量,其運(yùn)行轉(zhuǎn)速僅為50r/min,所需的電動(dòng)機(jī)功率也為3kW,而攪拌軸為懸臂軸,無(wú)磨損問(wèn)題。
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