攪拌槽內(nèi)非牛頓流體的流動混合特性.pdf

1、攪拌作為基本的單元操作，在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用范圍很廣，其中有相當(dāng)大一部分應(yīng)用涉及到非牛頓流體。然而非牛頓流體流變性質(zhì)的復(fù)雜性使得對其的研究更加困難，目前對于非牛頓流體在攪拌槽內(nèi)流動混合特性的研究多為計算機模擬而不是實驗研究。為了填補在攪拌槽內(nèi)非牛頓流體流動特性研究的空缺，本文針對攪拌槽內(nèi)剪切變稀流體的流動混合特性展開了一定的研究。
　　本文利用粒子圖像測速(PIV)技術(shù)，探究了使用Rushton槳的攪拌槽內(nèi)聚丙烯酸鈉溶液的流動混合特

2、性。實驗以雷諾數(shù)與非牛頓流體的流變指數(shù)為主要考察變量，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速及聚丙烯酸鈉溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，對攪拌槽內(nèi)槳葉區(qū)的流體流動特性進行了研究對比。
　　研究表明，在雷諾數(shù)為900-5500的范圍內(nèi)聚丙烯酸鈉溶液在槳葉區(qū)的流動處于過渡區(qū)，其中雷諾數(shù)低于1500時，其流型更趨近于層流流動，當(dāng)雷諾數(shù)高于5000時，流型更趨近于湍流流動;在攪拌槳中心軸線處剪切變稀流體的無因次化徑向速度與雷諾數(shù)之間有著顯著的相關(guān)關(guān)系，其隨著雷諾數(shù)的增加而逐漸增大

3、;相對于雷諾數(shù)的影響，無因次化徑向速度的分布受流體流變特性的影響更加強烈;無因次化均方根速度分布與雷諾數(shù)約呈正比關(guān)系，雷諾數(shù)的增加對其影響程度大于雷諾數(shù)對平均速度的影響;湍流動能在槳葉區(qū)的分布關(guān)于槳葉中心輕微不對稱，通過相位解析的湍流動能分布可以發(fā)現(xiàn)這種不對稱在相位角θ=50°時達(dá)到最大;與牛頓流體的高度湍動區(qū)隨尾渦發(fā)展而形成相比，本次實驗的非牛頓流體的高度湍動區(qū)在尾渦耗散后形成;槳葉區(qū)內(nèi)假塑性流體的剪切速率隨雷諾數(shù)的升高而增大，其中當(dāng)