粘稠物系流变特性对螺带桨混合性能影响的研究

选用流变性质不同的三种物系:糖浆、CMC溶液、鲍格流体,在直径为0.286m的釜内,以不同结构的螺带桨进行搅拌,测定了功率、混合时间、速度分布和流型。分析了流变性质如粘度的剪切依赖性、弹性等对这些性能的影响,并在流型观测的基础上对功率、混合时间的变化规律作了解释。     

黏度变化范围大的组合桨的数值模拟与应用

利用计算流体力学的方法研究了ZBK+BKS组合桨和螺带桨(LD)的流场和混合性质。对比研究了组合桨的流型、功率消耗、混合时间及混合能。结果表明:ZBK+BKS组合桨在过渡流区域,BKS起主要的流体混合作用,形成很好的整体轴向混合,而在层流区ZBK与BKS同等重要并且ZBK加强了轴向混合。ZBK+BKS组合桨的混合时间在过渡流区域要小于螺带桨,而层流区相差很小,并且二者的混合能相差较小。所以ZBK+BKS组合桨能够适用于黏度变化较大的混合过程。     

半圆管曲面涡轮搅拌槽内混合特性的数值模拟

在商业化软件ANSYS CFX 10.0平台上,采用多重参考系法来解决挡板与桨叶之间的相对转动问题,由标准k-ε模型对半圆管曲面涡轮搅拌槽内流动和混合过程进行了详细的数值模拟,本模拟所得的功率准数和设计值以及相关文献值吻合良好。结果表明：当搅拌桨离底距离由搅拌槽直径的1/2处变为1/3处时,搅拌槽内的流型均为典型的“双循环流型”,而当搅拌桨离底距离由搅拌槽直径的1/3处降低至1/6处时,槽内流型由典型的“双循环流型”转变为“单循环流型”;通过对不同时刻不同桨叶离底距离下的示踪剂浓度分布图分析表明槽内的混合过程与流动场密切相关;加料点位置对于最终的流场混合效果有着显著影响,对于混合时间数据的采集应注意不同加料位置时监测点的选取。CFD模拟结果表明本文所采用的模型可以很好的预测半圆管曲面涡轮搅拌槽内的混合特性,为进一步改进和优化半圆管曲面涡轮的设计提供了一定的参考。     

毫米通道内氯苯-水非均相体系混合效果研究

以氯苯-水体系为对象,研究了毫米通道内液液非均相流体在不同流速下的流动形态及其混合传质效果。通过对子弹流型、子弹单滴混合流型、三相并行流型的观察分析,以流动雷诺数、毛细数、韦伯数为评价参数,讨论了流体流动表面力与流型形成的关系。以混合传质前后水相中醋酸浓度的变化为分析依据,探究了流体流型、流速对液液非均相体系传质效率与总体积传质系数的影响。结果表明:界面张力是子弹流型、子弹单滴混合流型形成的主导控制力,流动惯性力则促进三相并流的产生;随着流速的增加和流型的转变,扩大了二相传质界面积,提高了混合过程的总体积传质系数和传质效率。     

SiCW对Al2O3基陶瓷浓悬浮体流变性能的影响

研究了SiCW加入至Al2O3基体中注凝成型料浆的流变特性.研究结果表明:该体系表现出剪切增厚的胀流型流变特性.料浆流变性能与SiCW掺量、SiCW平均长度和SiCW与浆料的混合时间有关;但随着SiCW掺量的增加,剪切应力迅速增加,系统出现中断剪切现象;为了改善含SiCW料浆的流变性能,通过在晶须表面覆盖了一层钛酸酯的憎水膜,降低了料浆的表观粘度和剪切应力,并相应提高了晶须的掺量.     

粘弹性流体在槽式反应器中的流动 功耗和混合

提出了粘弹性流体适于化工传递过程研究的流变模型和无量纲数,即Re~*=d~2Np/η_α,W_i=σ_1N/η_α,N_(VR)=σ_2/σ_1和r=W_i/Re~*。对比了牛顿流体、假塑性流体和粘弹性流体在数种搅拌器下的流型、流速分布、功耗和混合时间,并提出了适用于这三种流体的搅拌功率关联式: N_pRe~*f_s~(1-m)=K_p[1+(F_(1av)~*/k_s~2)f_s~((1-m-3)W_i]     

三种聚合物体系流变性的比较研究

研究并比较了交联聚合物微球分散体系、交联聚合物溶液(LPS)和部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)的流变性质,为其进一步推广和应用提供理论依据.采用稳态流变性测定方法对交联聚合物微球分散体系、LPS和HPAM的流型以及体系流变行为的时间效应进行了研究.结果表明,交联聚合物微球分散体系和LPS表现为高于临界剪切速率的胀流性和负触变性,HPAM表现为假塑性和非依时性.     

母粒制造—机械流变混合过程的探讨

陈述了母粒制造的机械流变混合过程,对过程中聚合物熔体及颜料、添加剂等混合物的性质及流变行为作了分析,要求混合设备与混合工艺能适当配合。     

高效氟氯氰菊酯水乳剂剪切流变性质的影响因素及其与稳定性的关系

[目的]探索不同因素对高效氟氯氰菊酯水乳剂剪切流变性质的影响,以及剪切流变性质与稳定性2者之间的关系。[方法]通过测试不同乳化剂组合及其不同配比、黄原胶的不同用量、外加不同的存储时间下高效氟氯氰菊酯水乳剂黏度曲线和流变曲线,研究其对高效氟氯氰菊酯水乳剂流变特性的影响。[结果]高效氟氯氰菊酯水乳剂为假塑性流体,其中黄原胶用量对该水乳剂的剪切流变性质影响最大,假塑性特征随着其浓度的升高而加强,黄原胶含量越高对应的黏度和剪切应力也越高;乳化剂组合和存储时间影响次之,不同的乳化剂和存储时间对应的剪切流变性质差异明显,4号乳化剂配方幅度变化最大,剪切应力和黏度最高;随着存储时间变长,对应的剪切应力减小;而乳化剂用量则影响不大,流变特征的差异度不明显。[结论]高效氟氯氰菊酯水乳剂流变性质与体系稳定性具有一定的关联性,从整体上看,屈服值越大,体系越稳定。     

原油流变性的研究

本文通过对崔庄、韦5等具有江苏油田原油代表性质的原油的流变性开展实验研究,在对原油的全分析、流型、触变性、粘温性等实验开展的基础上,对实验结果进行归纳分析,并对产生的实验结果的原因进行了探讨,初步确定了江苏油田原油的组分性质,流变模型、粘温特性及其影响因素等结论。     

笼式反应器中的流动与混合特性

以工业笼式聚酯终缩聚反应器开发应用研究为背景，分别考察了介质的粘度、装料液位、转速和反应的结构对笼式反应器的流型及宏观混合时间的影响。实验表明：高粘度、高剪切和小的网盘间距有利于混合；液位增高，不利于混合；在流型上，笼体和网盘相互消除对方的搅拌死区，大大地提高了反应器的混合效率。     

中国神木煤灰渣在高温下的流变特性

利用高温流变仪测定了中国神木煤灰渣在不同温度下的流变特性,并利用光学显微镜观察了煤灰渣在高温下冷激后的微观形貌,同时利用热力学软件FactSage预测了煤灰渣在不同温度下结晶粒子的相对含量与其均相熔体组成随温度的变化。实验结果表明:当实验温度为煤灰渣的全液相温度时,其流型表现为牛顿性流体;当温度低于其全液相温度时,随着温度的降低,其流型依次变为Bingham流型与Casson流型。同时随着温度的降低,由于煤灰渣中的固含量在不断增加,使得煤灰渣表现出明显剪切变稀的流变现象。最后利用Urbain模型与改进后的Einstein-Roscoe模型分别对煤灰渣中均相熔体黏度与实际黏度进行了模拟,其模拟值与实验值有良好的相关性。     

胶粉改性沥青的流变特性及改性机理

研究了胶粉改性沥青(CRMA)母料的流变特性,考察了混合时间及混合温度对CRMA母料流变特性的影响,提出并验证了胶粉对沥青改性的"力化学"机理。结果表明,与基质沥青相比,CRMA母料的表观黏度较高,黏流活化能与非牛顿指数较低,加入胶粉显著降低了沥青流变特性对剪切速率和温度变化的敏感性;提高混合温度与延长混合时间对CRMA母料流变特性的影响较大,最佳的混合时间为2h;胶粉与沥青混合过程中,混合体系的温度和胶粉的降解度随着混合时间的延长而增大,且在混合时间为2h时,80%以上的胶粉已发生降解;改性机理符合"力化学"原理。     

纤维素酶水解反应器的开发与放大

以木质纤维素生产燃料乙醇为背景,在考察玉米秸秆同步糖化与发酵反应特征基础上,给出了合适的反应器构型:螺带型搅拌槽;直径0.2～0.8m,高径比1～2,转速20～120r/min,着重从冷模实验对搅拌槽性能进行了考察,为反应器放大提供必要的基础。实验结果发现,层流流动条件下,随流体剪切稀化性质增强,搅拌功率(Np)显著降低,而无因次混合时间(Ntm)则变化不大;给出适用于强剪切稀化流体的Metzner常数Ks关联式,且Ks与搅拌槽直径无关;对于几何相似的螺带桨,随着搅拌槽直径增大,若保持相同的单位体积功率,Ntm是相同的,这为我们提供了一个螺带型搅拌槽的放大准则;搅拌槽功耗及Ntm随着搅拌槽高径比的增大而增大;最后采用数值计算方法对搅拌槽内分散混合效率进行了考察,发现,根据混合效率的不同,可将螺带型搅拌槽分成几个不同的区域,搅拌槽内体积平均分散混合效率接近于0.5(简单剪切流)。纤维素酶水解反应器的放大,小试给出关键参数(单位体积生产能力),冷模实验提供混合性能、几何结构设计基础,经验判据与CFD相结合,关注基本流型的尺寸效应,兼顾单位体积功率及最大剪切速率。     

放大准则对混合澄清槽混合室中混合时间和流动特性的影响

工业混合澄清槽混合室的放大设计多基于操作经验,缺乏理论基础。基于几何相似放大,采用计算流体力学(CFD)方法,针对间歇操作的单相体系,对4 种不同放大准则下混合室内混合时间和流场特性的变化规律进行研究。结果显示,混合时间的计算值与测量位置有关,但随转速的增加受测量位置的影响减小;充分湍流条件下,本研究体系的功率准数趋于常数N_P=1.3,且几何相似放大可以保证混合室中轴向流动的流型特征;等桨叶端面速度和等Reynolds 数准则下,所需混合时间长,且抽吸压头小;等循环时间准则下,可以得到与基准混合室相同的混合时间和较高的抽吸压头,但单位体积功耗急剧增加到基准槽的24 倍;等单位体积功耗准则下,在满足具有较低的混合时间和较高的抽吸压头的同时还保证了较低的单位体积功耗,优于其他3 种放大准则。     

动态流变法表征聚丙烯复合材料中粒子的分散效果

通过密炼机熔融共混制备了一种聚丙烯阻燃抗静电复合物,在不同混合时间(10、12和14 min)获得不同粒子分散效果的聚丙烯材料;通过扫描电子显微镜、万能力学测试机、旋转流变仪对其进行表征。电镜显示较长时间密炼的样品中,树脂与阻燃剂界面黏合增强,炭黑团聚减少;对应样品的拉伸断裂伸长率和冲击强度较高。流变测试也说明不同混合时间的粒子填充复合材料的流变性能有差异。通过"两相模型"拟合流变数据定量分析不同分散效果样品中粒子和高分子链的相互作用,粒子对高分子链的应变放大效应、黏弹贡献均随分散效果的变好而增加。     

搅拌槽中高粘流体的速度分布

本文使用示踪粒子照相法对双螺带、框-螺带-锚、交叉桨式和MIG-锚搅拌器,测定了搅拌槽中高粘流体的流型和速度分布,用单个悬浮粒子测定了循环时问。结果表明在槽水平断面上,流体主要是切向流动,径向流动很弱,轴向循环流量系数N_q的大小显著地依赖于轴向泵送流体的叶片面积的大小。双螺带搅拌器的轴向流动速度和循环流量系数大于其它三种搅拌器。框-螺带-锚搅拌器的切向速度最大,而轴向速度很小,全槽范围的上下循环流动很弱。交叉桨叶的轴向速度在某些径向位置接近于零。本文结合速度分布讨论了高粘流体的混合机理和搅拌器结构对混合速度的影响。搅拌槽中流体的流型和速度分布信息对解析槽中流体的温度和浓度分布是非常重要的。一只高混合效率搅拌器,应该具有较强的剪切性能和良好的轴向循环性能。以往有关搅拌槽中流体力学的研究绝大多数是针对搅拌功率消耗、混合和循环时间,而流型和速度分布的研究只有少量报道。本文研究了四种搅拌器的流型和速度分布,结合早先的研究结果,评价了它们的剪切、混合和循环性能以及搅拌器结构的合理性,并为化工生产中选择和改进搅拌器提供依据。     

一种新型混合装置的开发与研究

混合与许多化工过程密切相关,为了克服传统的搅拌混合装置或结晶器的缺点,运用薄膜振动混合的理念,开发出一种新型的混合装置／结晶器。其具有低剪切应力无搅拌混合和达到固体颗粒的均匀悬浮。在完成新型混合装置的冷模设计加工后,测定了它的流型;并用脱色法测定了甘油与水调配出不同中高粘度的流体的混合时间;通过测定不同振动频率下的混合时间的变化,绘制出混合时间变化曲线,从而可确定最佳的操作条件;通过加入不同密度的固体颗粒,模拟结晶过程的固体相悬浮状况。这种新型混合装置具有较高的实用价值,市场前景广阔。     

流变学性质在乳化工艺条件中的应用研究

研究了流变学性质在O/W型乳液化妆品生产工艺中的应用,通过测试不同乳化时间下乳液体系的宏观流变性质和微流变性质得到量产放大产品达到乳化终点所需的乳化时间。结果表明,随着乳化时间的增加,该O/W型乳液体系触变性和黏弹性逐渐减弱,弹性因子(EI)下降,宏观黏性因子(MVI)下降,固液平衡值(SLB)上升,体系的流动性逐渐增强;乳化时间大于10 min时,体系的流变性不再随乳化时间的增加而变化,证明体系此时已达到乳化终点。利用动态光散射理论得到的微流变性质与常规机械方法得到的宏观流变性质在乳化终点的判定上结论一致,此外微流变仪具有测试速度快、准确性高、样品量少、不破坏样品等优点,有望进一步扩大在O/W型乳液化妆品生产工艺中的应用。     

桨叶型式对中心龙卷流型搅拌槽内流动场的影响

采用计算流体力学(CFD)对中心龙卷流型搅拌槽内部流场进行了数值模拟,从速度、压力、湍动能、功耗等方面研究三种不同的搅拌桨叶对搅拌槽工作性能的影响。研究结果表明:6PBDT在整个搅拌槽内速度分布相对较均匀;6SBDT在轴截面处的压力分布较为均匀,湍动能分布面积相对较大;在相同条件下,6SBDT所消耗的功率大,即槽内流体的混合性能最好。