聚合反應(yīng)工程第七講

1、聚合反應(yīng)工程基礎(chǔ)聚合反應(yīng)工程基礎(chǔ)第七講第七講高分子學(xué)院高分子學(xué)院 吳錦榮吳錦榮2022-5-28知識回顧知識回顧v分子量及分子量分布對聚合物粘度和臨界剪切速分子量及分子量分布對聚合物粘度和臨界剪切速率有何影響？率有何影響？v如何通過改變分子量分布及分子結(jié)構(gòu)提高成型加如何通過改變分子量分布及分子結(jié)構(gòu)提高成型加工性？工性？v溫度對在溫度對在Tg附近和附近和Tg+100 C以上的粘度有何以上的粘度有何影響？影響？v雷諾數(shù)的定義和量綱是什么，根據(jù)雷諾數(shù)大小，雷諾數(shù)的定義和量綱是什么，根據(jù)雷諾數(shù)大小，如何劃分流體流型？如何劃分流體流型？v圓管中流體穩(wěn)態(tài)流動(dòng)時(shí)如何對流體微元做力平衡圓管中流體穩(wěn)態(tài)流動(dòng)時(shí)如何

2、對流體微元做力平衡計(jì)算？計(jì)算？2022-5-28知識回顧知識回顧v剪切應(yīng)力和剪切速率隨著管徑變化如何變化？剪切應(yīng)力和剪切速率隨著管徑變化如何變化？v圓管中，流體平均流速如何計(jì)算圓管中，流體平均流速如何計(jì)算v牛頓流體在圓管中速度分布曲線是何形狀牛頓流體在圓管中速度分布曲線是何形狀v冪律流體在圓管中速度分布曲線的形狀如何隨指冪律流體在圓管中速度分布曲線的形狀如何隨指數(shù)數(shù)n變化而變化？變化而變化？v同樣外界條件和反應(yīng)機(jī)理下進(jìn)行聚合，假塑性流同樣外界條件和反應(yīng)機(jī)理下進(jìn)行聚合，假塑性流體和牛頓流體的分子量分布，哪個(gè)更寬？體和牛頓流體的分子量分布，哪個(gè)更寬？v冪律指數(shù)冪律指數(shù)n對流體輸送壓差有何影響？對流

3、體輸送壓差有何影響？2022-5-28非牛頓流體在圓管中湍流流動(dòng)非牛頓流體在圓管中湍流流動(dòng)湍流湍流：流體運(yùn)動(dòng)極不規(guī)則，各部分流體運(yùn)動(dòng)極不規(guī)則，各部分相互劇烈摻混，流體質(zhì)點(diǎn)的跡線雜相互劇烈摻混，流體質(zhì)點(diǎn)的跡線雜亂無章，流場極不確定亂無章，流場極不確定 u湍流時(shí)圓管內(nèi)速度分布曲線偏離拋物線，湍流時(shí)圓管內(nèi)速度分布曲線偏離拋物線，曲線頂部區(qū)域比較平坦，速度分布與層流曲線頂部區(qū)域比較平坦，速度分布與層流相比要均勻得多。相比要均勻得多。uReRe數(shù)值越大，曲線頂部的區(qū)域就越廣闊數(shù)值越大，曲線頂部的區(qū)域就越廣闊平坦，但靠管壁處的速度驟然下降，曲線平坦，但靠管壁處的速度驟然下降，曲線較陡。較陡。u即使湍流時(shí)，

4、管壁處的流體速度也等于即使湍流時(shí)，管壁處的流體速度也等于0 0，而且靠近管壁的流體仍作層流流動(dòng)。而且靠近管壁的流體仍作層流流動(dòng)。 湍流湍流層流層流2022-5-281 2 速度分布有兩個(gè)區(qū)域：速度分布有兩個(gè)區(qū)域： 中心中心(較平坦較平坦); 近管壁近管壁(速度梯度很大速度梯度很大); u壁壁=0.3 近管壁有層流底層近管壁有層流底層；4 中間為湍流區(qū)；中間為湍流區(qū)；5 u越大，層流底層越?。辉酱?，層流底層越薄； max0.82uu平均8/72 .64eRd湍流湍流層流層流非牛頓流體在圓管中湍流流動(dòng)非牛頓流體在圓管中湍流流動(dòng)2022-5-28dydue)(1 與流向垂直的脈動(dòng)速度使得流體產(chǎn)生渦流

5、粘性。與流向垂直的脈動(dòng)速度使得流體產(chǎn)生渦流粘性。 湍流流體內(nèi)部產(chǎn)生的剪應(yīng)力湍流流體內(nèi)部產(chǎn)生的剪應(yīng)力等于分子粘性（層流等于分子粘性（層流粘性）產(chǎn)生的剪應(yīng)力粘性）產(chǎn)生的剪應(yīng)力1和渦流產(chǎn)生的剪應(yīng)力和渦流產(chǎn)生的剪應(yīng)力e之和，之和，即即非牛頓流體在圓管中湍流流動(dòng)非牛頓流體在圓管中湍流流動(dòng)2022-5-28L4pDwDu8_層流層流流動(dòng)流動(dòng)湍流湍流流動(dòng)流動(dòng)圖2-29 一般流動(dòng)曲線非牛頓流體在圓管中湍流流動(dòng)非牛頓流體在圓管中湍流流動(dòng)隨著湍流的隨著湍流的出現(xiàn)，管壁出現(xiàn)，管壁剪切應(yīng)力急剪切應(yīng)力急劇增加劇增加。2022-5-28非牛頓流體在圓管中湍流流動(dòng)非牛頓流體在圓管中湍流流動(dòng)非牛頓流體在光滑圓管中湍流流動(dòng)時(shí)非

6、牛頓流體在光滑圓管中湍流流動(dòng)時(shí)2Re( ) 18nnnnuDNK-= 1/2Re( )0.751.21/214.00.4lgnnNffnn用試差法計(jì)算摩擦系數(shù)用試差法計(jì)算摩擦系數(shù)fn=1，牛頓流體的，牛頓流體的Von-Karman方程方程 Re( )nuDN=1/2Re1/214.0lg0.4Nff2022-5-28非牛頓流體在圓管中湍流流動(dòng)非牛頓流體在圓管中湍流流動(dòng)f是非牛頓流體雷諾數(shù)是非牛頓流體雷諾數(shù)NRe（n）的的函數(shù)。函數(shù)。當(dāng)當(dāng)NRe（n）超過超過2100后，層流向湍后，層流向湍流過渡。流過渡。非牛頓流體的過渡區(qū)一般較寬，非牛頓流體的過渡區(qū)一般較寬，n值越小，過渡區(qū)越寬。值越小，過渡區(qū)

7、越寬。f與與NRe（n）和和n近似成直線關(guān)系近似成直線關(guān)系 ()Re( )bnfa N-=a和和b是是n的函數(shù)。的函數(shù)。2022-5-28非牛頓流體流變性的測量非牛頓流體流變性的測量落球粘度計(jì)落球粘度計(jì)旋轉(zhuǎn)錐板旋轉(zhuǎn)錐板/ /平板粘度計(jì)平板粘度計(jì)旋轉(zhuǎn)圓筒粘度計(jì)旋轉(zhuǎn)圓筒粘度計(jì)毛細(xì)管擠出流變儀毛細(xì)管擠出流變儀2022-5-28VISCO BALL落球黏度計(jì)落球黏度計(jì) 產(chǎn)地：產(chǎn)地：西班牙1. Hoeppler 黏度計(jì)黏度計(jì)非牛頓流體流變性的測量非牛頓流體流變性的測量2022-5-28s應(yīng)用：測低切變速率下零切黏度應(yīng)用：測低切變速率下零切黏度 非牛頓流體流變性的測量非牛頓流體流變性的測量2022-5-2

8、8測量小球下降時(shí)間，以測量小球下降時(shí)間，以Stokes方程計(jì)算方程計(jì)算黏度值：黏度值：Stokes黏度：黏度：Faxen 修正式：修正式：如果所用圓管和圓球的尺寸一定，并固定下降距離如果所用圓管和圓球的尺寸一定，并固定下降距離S S：K K0 0為儀器常數(shù)，用于已知粘度的液體進(jìn)行標(biāo)定。為儀器常數(shù)，用于已知粘度的液體進(jìn)行標(biāo)定。剪切速率：剪切速率： v為小球下降速率，在試驗(yàn)范圍內(nèi)為小球下降速率，在試驗(yàn)范圍內(nèi)剪切速率在剪切速率在0.1S-1左右左右stg)(18ds2s)Dd(95. 0)Dd(Dd104. 2153s0()sKt測定的黏度接近于零剪切粘度,常用于測定黏度較高的牛頓或非牛頓流體。3d

9、非牛頓流體流變性的測量非牛頓流體流變性的測量2022-5-28 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：同一軸線上的圓錐和同一軸線上的圓錐和圓板，圓板固定不動(dòng)，圓錐圓板，圓板固定不動(dòng)，圓錐以一定的角速度以一定的角速度旋轉(zhuǎn)，被旋轉(zhuǎn)，被測液體在圓錐與圓板的縫隙測液體在圓錐與圓板的縫隙中受到剪切作用。圓錐角設(shè)中受到剪切作用。圓錐角設(shè)計(jì)要小，一般要求計(jì)要小，一般要求 使使 使流體中的剪使流體中的剪切速率一致。切速率一致。 通過圓錐的旋轉(zhuǎn)角速度通過圓錐的旋轉(zhuǎn)角速度 計(jì)算剪切速率計(jì)算剪切速率 ，通過測得，通過測得的扭矩的扭矩 M M 來計(jì)算剪切應(yīng)力來計(jì)算剪切應(yīng)力 04tan旋轉(zhuǎn)錐板黏度計(jì)(一)r0drdr非牛頓流體流變性的測量非牛頓

10、流體流變性的測量2022-5-28注意：剪切速率與圓板上的位置注意：剪切速率與圓板上的位置r無關(guān)。無關(guān)。即圓板上任何部位流體的剪切速率和剪切即圓板上任何部位流體的剪切速率和剪切應(yīng)力均為一常數(shù)，因此，特別方便于非牛應(yīng)力均為一常數(shù)，因此，特別方便于非牛頓流體流變數(shù)據(jù)的處理。頓流體流變數(shù)據(jù)的處理。Vrr0drdr旋轉(zhuǎn)錐板黏度計(jì)(一)圓板上距圓板中心距離為圓板上距圓板中心距離為r該點(diǎn)的線速率為該點(diǎn)的線速率為 ，在該點(diǎn)的試樣厚度為，在該點(diǎn)的試樣厚度為 ，因此在該點(diǎn)的剪切速率為：因此在該點(diǎn)的剪切速率為：Vrtanrrrr非牛頓流體流變性的測量非牛頓流體流變性的測量剪切速率的計(jì)算2022-5-28302(:

11、)3rMN m單位,rrdrdrdrd把 作為方位角，則在 和及和之間所圍成的微元面積由于黏性所產(chǎn)生的扭矩為：0Mr可由測量得到， 和 為已知，則0222200rdMdA rrdrdrr d drr drdMr drd 旋轉(zhuǎn)錐板黏度計(jì)(二)非牛頓流體流變性的測量非牛頓流體流變性的測量剪切應(yīng)力的計(jì)算2022-5-2800000220033.33233/23322rMr drdrMrMMrr非牛頓流體流變性的測量非牛頓流體流變性的測量2022-5-28 以上是根據(jù)小錐角和牛頓流體推導(dǎo)所得，但只要錐角很小，對非牛頓流體也同樣適用。優(yōu)點(diǎn)：u能在較寬剪切速率和剪切應(yīng)力范圍內(nèi)測量，被測試樣中氣泡易于排除，

12、測量試樣需要量小,僅需樣品 0.1ml。 u試樣可測量粘度范圍為寬，剪切應(yīng)力范圍為寬，剪切速率為寬。非牛頓流體流變性的測量非牛頓流體流變性的測量2022-5-28 結(jié)構(gòu)：兩個(gè)圓筒，內(nèi)筒靜止不結(jié)構(gòu)：兩個(gè)圓筒，內(nèi)筒靜止不動(dòng)，外筒以一定速度旋轉(zhuǎn)動(dòng)，外筒以一定速度旋轉(zhuǎn)( (或或外筒靜止，內(nèi)筒旋轉(zhuǎn)外筒靜止，內(nèi)筒旋轉(zhuǎn)) )，內(nèi)外，內(nèi)外圓筒的環(huán)形縫隙中充填被測液圓筒的環(huán)形縫隙中充填被測液體，由于外筒的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生扭矩，體，由于外筒的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生扭矩，使液體受到剪切作用并傳遞到使液體受到剪切作用并傳遞到內(nèi)筒上，使內(nèi)筒也扭轉(zhuǎn)一個(gè)小內(nèi)筒上，使內(nèi)筒也扭轉(zhuǎn)一個(gè)小角度。由外筒的旋轉(zhuǎn)角速度角度。由外筒的旋轉(zhuǎn)角速度來計(jì)算來計(jì)算 ，

13、由內(nèi)筒產(chǎn)生的扭，由內(nèi)筒產(chǎn)生的扭矩矩M M計(jì)算計(jì)算，但，但 和和 與在縫與在縫隙中的位置有關(guān)。隙中的位置有關(guān)。非牛頓流體流變性的測量非牛頓流體流變性的測量2022-5-28 12r322112221212221rrhr2,222,rrMrr hMrr hMr hr hrr 設(shè)內(nèi)筒半徑為 ，外筒半徑為 ，內(nèi)筒浸液高度為 ，若忽略筒底以下流體所造成的阻力，則可獲得里軸中心半徑 處地剪切應(yīng)力 。；軸中心 處的剪切應(yīng)力為穩(wěn)態(tài)下，縫隙中任一點(diǎn)的扭矩相等其中和分別為內(nèi)筒壁和外筒壁處的剪切應(yīng)力。剪切應(yīng)力與半徑平方成反比。內(nèi)筒壁處最大,外筒壁處最小。非牛頓流體流變性的測量非牛頓流體流變性的測量2022-5-28

14、 2212222121222222121( ),11()42,rrrfMh rrrrrrrrrr對于牛頓流體，軸中心 處的 為剪切速率也與半徑平方成反比。隨流體類型而定：時(shí)，可用下面的方程式計(jì)算利用)(,)(2101fdf非牛頓流體流變性的測量非牛頓流體流變性的測量2212r221222221i22i2221( ),m11=22r2=2NNNNNNNrrNNNNNNfmMNhrrrrNmrrrrNrr對冪律流體，帶入上式積分離軸中心 處地剪切速率 為：內(nèi)圓筒壁的剪切速率 為：測定某一角速度下的扭矩M，就可計(jì)算內(nèi)筒壁處的剪切應(yīng)力 及剪切速率ii2022-5-28主要部件：直徑為D，長度為L的毛細(xì)

15、管.將被測液體于一定壓力下，在毛細(xì)管中擠出，測量其流量Q和壓差P。P P作為剪切應(yīng)力的尺度作為剪切應(yīng)力的尺度Q Q作為剪切速率的尺度作為剪切速率的尺度對牛頓流體，擠出流變儀中的壓力加倍，流動(dòng)速率也加倍，所以Q-P 曲線為一直線。非牛頓流體流變性的測量非牛頓流體流變性的測量2022-5-28管壁處的剪切應(yīng)力為：非牛頓流體流變性的測量非牛頓流體流變性的測量LpRLpDw24管壁處的剪切速率牛頓流體：48RpQL48RpQL348WWQuRD冪律流體：33 1 831 831 44 44WnununQnDnDnR非牛頓流體流變性的測量非牛頓流體流變性的測量2022-5-28NlglgRQ4L2pRw

16、a.3a.w直線的斜率即所求之流動(dòng)曲線，作,wanNNpQ上式中都有非牛頓行為指數(shù) 的倒數(shù)為了求取 ，可在一系列的下，測定相應(yīng)的流量 ，并假設(shè)是牛頓型，按下式計(jì)算出和非牛頓流體流變性的測量非牛頓流體流變性的測量上述推導(dǎo)都是假定毛細(xì)管是無限長的情況，實(shí)際應(yīng)用時(shí)毛細(xì)管的長度上述推導(dǎo)都是假定毛細(xì)管是無限長的情況，實(shí)際應(yīng)用時(shí)毛細(xì)管的長度是有限的，此時(shí)需作是有限的，此時(shí)需作“入口校正入口校正”。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)毛細(xì)管的長。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)毛細(xì)管的長徑比徑比4040時(shí)，測量結(jié)果可不作校正。時(shí)，測量結(jié)果可不作校正。2022-5-28非牛頓流體流變性的測量非牛頓流體流變性的測量2022-5-28第五章第五章攪

17、拌聚合釜內(nèi)流體的流動(dòng)與混合攪拌聚合釜內(nèi)流體的流動(dòng)與混合2022-5-282022-5-28u攪拌聚合釜的基本概念，攪拌釜的結(jié)構(gòu)及攪拌攪拌聚合釜的基本概念，攪拌釜的結(jié)構(gòu)及攪拌器的作用器的作用u攪拌器的設(shè)計(jì)步驟，方法：攪拌器的設(shè)計(jì)步驟，方法： 均相聚合均相聚合“混合和攪動(dòng)混合和攪動(dòng)”類型聚合釜攪拌類型聚合釜攪拌器的設(shè)計(jì)器的設(shè)計(jì) 非均相聚合非均相聚合“分散和懸浮分散和懸浮”類型聚合釜攪類型聚合釜攪拌器的設(shè)計(jì)拌器的設(shè)計(jì)2022-5-28 攪拌聚合釜設(shè)計(jì)的一般步驟：攪拌聚合釜設(shè)計(jì)的一般步驟：v 分析和理解攪拌器的作用分析和理解攪拌器的作用. .v 針對具體聚合過程正確選擇攪拌器的型式針對具體聚合過程正確

18、選擇攪拌器的型式. .v 攪拌過程是一個(gè)流體動(dòng)力過程，理論基礎(chǔ)是流體動(dòng)力學(xué)攪拌過程是一個(gè)流體動(dòng)力過程，理論基礎(chǔ)是流體動(dòng)力學(xué). .v 論述攪拌器的尺寸、轉(zhuǎn)速和功率的設(shè)計(jì)方法論述攪拌器的尺寸、轉(zhuǎn)速和功率的設(shè)計(jì)方法. .v 在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步著重討論不同聚合方法對攪拌過程提出在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步著重討論不同聚合方法對攪拌過程提出的要求，使在設(shè)計(jì)攪拌聚合釜時(shí)具有一定的理論分析基礎(chǔ)的要求，使在設(shè)計(jì)攪拌聚合釜時(shí)具有一定的理論分析基礎(chǔ). .2022-5-28第一節(jié)第一節(jié) 概述概述2022-5-28第一節(jié)第一節(jié) 概述概述2022-5-28裝有攪拌器的釜式反應(yīng)器（攪拌釜）裝有攪拌器的釜式反應(yīng)器（攪拌釜）2022-5-

19、28第一節(jié)第一節(jié) 概述概述裝有攪拌器的釜式反應(yīng)器（攪拌釜）裝有攪拌器的釜式反應(yīng)器（攪拌釜）2022-5-28第一節(jié)第一節(jié) 概述概述2022-5-28裝有攪拌器的裝置：裝有攪拌器的裝置： 聚合釜，原料配制槽，加料罐，凝聚罐，槳料沉析槽，貯槽等聚合釜，原料配制槽，加料罐，凝聚罐，槳料沉析槽，貯槽等第一節(jié)第一節(jié) 概述概述2022-5-28第一節(jié)第一節(jié) 概述概述混合混合系使兩種或多種互溶或不互溶液體按工藝要求混合均勻。系使兩種或多種互溶或不互溶液體按工藝要求混合均勻。攪拌攪拌系使物料強(qiáng)烈地流動(dòng)，以提高傳熱、傳質(zhì)速率系使物料強(qiáng)烈地流動(dòng)，以提高傳熱、傳質(zhì)速率懸浮懸浮系使小固體顆粒在液體中均勻懸浮，以達(dá)到加

20、速溶解、強(qiáng)化浸取、系使小固體顆粒在液體中均勻懸浮，以達(dá)到加速溶解、強(qiáng)化浸取、促進(jìn)液促進(jìn)液-固相反應(yīng)、防止沉降等目的。固相反應(yīng)、防止沉降等目的。分散分散則使氣體、液體在流體中充分分散成細(xì)小的氣泡或液滴、增加相則使氣體、液體在流體中充分分散成細(xì)小的氣泡或液滴、增加相接觸表面，以促進(jìn)傳質(zhì)或化學(xué)反應(yīng)，并滿足聚合物對粒度的要求。接觸表面，以促進(jìn)傳質(zhì)或化學(xué)反應(yīng)，并滿足聚合物對粒度的要求。 機(jī)械攪拌是解決機(jī)械攪拌是解決混合混合問題的重要裝置。問題的重要裝置。攪拌兼有攪拌兼有混合、攪動(dòng)、懸浮、分散混合、攪動(dòng)、懸浮、分散等多種功能。等多種功能。為滿足上述要求，攪拌反應(yīng)器應(yīng)具有下述作用。為滿足上述要求，攪拌反應(yīng)器

21、應(yīng)具有下述作用。(1)推動(dòng)液體流動(dòng)，混勻物料。推動(dòng)液體流動(dòng)，混勻物料。(2)產(chǎn)生剪切力，分散物料，并使之懸浮。產(chǎn)生剪切力，分散物料，并使之懸浮。(3)增加流體的湍動(dòng)，以提高傳熱速率。增加流體的湍動(dòng)，以提高傳熱速率。(4)加速物料的分散和合并，增大物質(zhì)的傳遞速率。加速物料的分散和合并，增大物質(zhì)的傳遞速率。(5)在高粘體系，可以更新表固，促使低分子物蒸出。在高粘體系，可以更新表固，促使低分子物蒸出。2022-5-28攪拌器兼有多種功能和作用攪拌器兼有多種功能和作用 例如，在苯乙烯懸浮聚合過程例如，在苯乙烯懸浮聚合過程中：混合、剪切分散、懸浮、中：混合、剪切分散、懸浮、提高傳熱系數(shù)等提高傳熱系數(shù)等第

22、一節(jié)第一節(jié) 概述概述2022-5-28 均相體系均相體系: : 使物料攪動(dòng)以提使物料攪動(dòng)以提高傳熱和傳質(zhì)速率，并使物高傳熱和傳質(zhì)速率，并使物料混合均勻料混合均勻. . 非均相非均相: : 還要求還要求“分散相分散相”被剪切分散在被剪切分散在“連續(xù)相連續(xù)相”中中能保持穩(wěn)定的均勻分布能保持穩(wěn)定的均勻分布 各種生產(chǎn)過程對攪拌釜的不同要求各種生產(chǎn)過程對攪拌釜的不同要求: :n 混合和攪動(dòng)作用，混合和攪動(dòng)作用，n 使固體或液滴在液體中保持懸浮狀態(tài)。使固體或液滴在液體中保持懸浮狀態(tài)。 FC Series Stirred Reaction Vessels第一節(jié)第一節(jié) 概述概述2022-5-28第一節(jié)第一節(jié)

23、概述概述為滿足各種生產(chǎn)過程對攪拌不同的要求，攪拌器應(yīng)具為滿足各種生產(chǎn)過程對攪拌不同的要求，攪拌器應(yīng)具有一定的幾何和技術(shù)特性：有一定的幾何和技術(shù)特性：攪拌槳葉的型式、尺寸、轉(zhuǎn)速、功率消耗以及擋板等攪拌槳葉的型式、尺寸、轉(zhuǎn)速、功率消耗以及擋板等攪拌和流動(dòng)研究：經(jīng)攪拌和流動(dòng)研究：經(jīng)驗(yàn)，計(jì)算，模擬驗(yàn)，計(jì)算，模擬2022-5-28攪拌器是攪拌裝置的核心部件，由它將機(jī)械能傳遞給液體。攪拌器作用類似于泵的葉輪，通常攪拌器又稱之為葉輪，由漿葉,軸組成。 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述攪拌方式：機(jī)械攪拌、氣攪拌方式：機(jī)械攪拌、氣流攪拌、射流攪拌、靜態(tài)流攪拌、射流攪拌、靜態(tài)混合、管道混合等。混合、管道混合等。2022-5

24、-28第二節(jié)第二節(jié) 攪拌釜內(nèi)流體的流動(dòng)狀況攪拌釜內(nèi)流體的流動(dòng)狀況 流體的流動(dòng)狀況，簡稱流體的流動(dòng)狀況，簡稱流況流況，可以定義為，可以定義為“在整個(gè)攪拌容器中流體速度向量的方向在整個(gè)攪拌容器中流體速度向量的方向”。宏觀狀況宏觀狀況（宏觀流動(dòng)）（宏觀流動(dòng)）微觀狀況微觀狀況（微觀流動(dòng)）（微觀流動(dòng)） 流體的流動(dòng)與許多因素有關(guān)如流體的流動(dòng)與許多因素有關(guān)如攪拌方式，攪拌器的幾何型式、尺寸、安裝位置攪拌方式，攪拌器的幾何型式、尺寸、安裝位置釜體和釜內(nèi)構(gòu)件釜體和釜內(nèi)構(gòu)件( (擋板、導(dǎo)流簡擋板、導(dǎo)流簡) )的幾何型式、尺寸、安裝位置的幾何型式、尺寸、安裝位置操作條件操作條件( (轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速) )所處理物料的物性等

25、。所處理物料的物性等。 攪拌的各種作用攪拌的各種作用 依靠流體的流動(dòng)實(shí)現(xiàn)依靠流體的流動(dòng)實(shí)現(xiàn)2022-5-28第二節(jié)第二節(jié) 攪拌釜內(nèi)流體的流動(dòng)狀況攪拌釜內(nèi)流體的流動(dòng)狀況一、宏觀流動(dòng)（循環(huán)流動(dòng)）一、宏觀流動(dòng)（循環(huán)流動(dòng)）宏觀流動(dòng)是指流體以宏觀流動(dòng)是指流體以大尺寸大尺寸(凝集流體、氣泡、液滴凝集流體、氣泡、液滴)在在大范圍大范圍(整個(gè)釜內(nèi)空間整個(gè)釜內(nèi)空間)中的流動(dòng)狀況，所以也稱循環(huán)流中的流動(dòng)狀況，所以也稱循環(huán)流動(dòng)。包括動(dòng)。包括徑向流動(dòng)，軸向流動(dòng)，切線流動(dòng)徑向流動(dòng)，軸向流動(dòng)，切線流動(dòng)2022-5-28第二節(jié)第二節(jié) 攪拌釜內(nèi)流體的流動(dòng)狀況攪拌釜內(nèi)流體的流動(dòng)狀況2022-5-28第二節(jié)第二節(jié) 攪拌釜內(nèi)流體的

26、流動(dòng)狀況攪拌釜內(nèi)流體的流動(dòng)狀況2022-5-28第二節(jié)第二節(jié) 攪拌釜內(nèi)流體的流動(dòng)狀況攪拌釜內(nèi)流體的流動(dòng)狀況！軸向流動(dòng)及徑向流動(dòng)對混合有利，軸向流動(dòng)及徑向流動(dòng)對混合有利，能起混合攪動(dòng)及懸浮作用，而切線流能起混合攪動(dòng)及懸浮作用，而切線流動(dòng)則對混合不利，需設(shè)法消除動(dòng)則對混合不利，需設(shè)法消除2022-5-28第二節(jié)第二節(jié) 攪拌釜內(nèi)流體的流動(dòng)狀況攪拌釜內(nèi)流體的流動(dòng)狀況一、微觀流動(dòng)（剪切流動(dòng)）一、微觀流動(dòng)（剪切流動(dòng)）微觀流動(dòng)是指流體以微觀流動(dòng)是指流體以小尺寸小尺寸(小氣泡、液滴分散成更小的微滴小氣泡、液滴分散成更小的微滴)在在小范圍小范圍(氣氣泡、液滴大小的空間泡、液滴大小的空間)中的中的湍動(dòng)狀況湍動(dòng)狀況

27、。微觀流動(dòng)是由于攪拌槳的。微觀流動(dòng)是由于攪拌槳的剪切作用剪切作用而引起的而引起的局部混合局部混合作用，它促使氣泡、液滴的細(xì)微化，最后由于作用，它促使氣泡、液滴的細(xì)微化，最后由于分子擴(kuò)散分子擴(kuò)散達(dá)到微觀混合達(dá)到微觀混合，也稱剪切流動(dòng)。，也稱剪切流動(dòng)。攪拌有粘攪拌有粘度的流體度的流體液體流液體流速增加速增加剪切流動(dòng)剪切流動(dòng) 速度梯度、液體速度梯度、液體變形、流速漲落變形、流速漲落形成湍動(dòng)形成湍動(dòng)（小漩渦）（小漩渦）對其中和周圍對其中和周圍液體有剪切作用液體有剪切作用使液滴分使液滴分散成微滴散成微滴作用：分散、混合，表面更新、傳熱、傳質(zhì)。作用：分散、混合，表面更新、傳熱、傳質(zhì)。2022-5-28宏觀

28、流動(dòng)（又稱循環(huán)流動(dòng)）宏觀流動(dòng)（又稱循環(huán)流動(dòng)）微觀流動(dòng)（又稱剪切流動(dòng)）微觀流動(dòng)（又稱剪切流動(dòng)）切向，徑向，軸向流況切向，徑向，軸向流況以液滴（流體微元）為流動(dòng)單元以液滴（流體微元）為流動(dòng)單元小范圍空間的流動(dòng)，無規(guī)則的方向小范圍空間的流動(dòng)，無規(guī)則的方向以微滴為單元以微滴為單元作用：混合作用：混合 攪動(dòng)攪動(dòng) 懸浮懸浮作用：分散作用：分散典型的葉輪：推進(jìn)器式典型的葉輪：推進(jìn)器式典型的葉輪：鋸齒片狀式高速分散典型的葉輪：鋸齒片狀式高速分散葉輪葉輪第二節(jié)第二節(jié) 攪拌釜內(nèi)流體的流動(dòng)狀況攪拌釜內(nèi)流體的流動(dòng)狀況2022-5-28第二節(jié)第二節(jié) 攪拌釜內(nèi)流體的流動(dòng)狀況攪拌釜內(nèi)流體的流動(dòng)狀況2022-5-282022-5-28第二節(jié)第二節(jié) 攪拌釜內(nèi)流體的流動(dòng)狀況攪拌釜內(nèi)流體的流動(dòng)狀況二、攪拌雷諾數(shù)與流態(tài)二、攪拌雷諾數(shù)與流態(tài)為定量地研究攪拌槳葉的特性，經(jīng)為定量地研究攪拌槳葉的特性，經(jīng)常用無因次準(zhǔn)數(shù)表示流動(dòng)特性。常用無因次準(zhǔn)數(shù)表示流動(dòng)特性。代表粘性力的攪拌雷諾數(shù)代表粘性力的攪拌雷諾數(shù)代表動(dòng)力特性的功率準(zhǔn)數(shù)代表動(dòng)力特性的功率準(zhǔn)數(shù)代表循環(huán)特性的排出流量數(shù)代表循環(huán)特性的排出流量數(shù)代表混合特性的混合時(shí)間數(shù)代表混合特性的混合時(shí)間數(shù)傳熱特性的努塞爾準(zhǔn)數(shù)等傳熱特性的努塞爾準(zhǔn)數(shù)等槳葉的端速槳葉的端速NDND作為定性速度作為定性速度