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工業(yè)生產(chǎn)中高黏度流體的使用日漸增多，許多高分子聚合物都是高黏度流體，它們很多又是非牛頓流體，在攪拌過(guò)程中黏度還會(huì)發(fā)生變化，因而對(duì)攪拌器的要求就更高，要求攪拌器能夠適應(yīng)黏度的變化完成攪拌操作。高黏流體的攪拌常泛指互溶的高黏度液體間的混合。但高黏流體攪拌在工業(yè)中也有分散、固體溶解、化學(xué)反應(yīng)等多種非均相操作。
攪拌操作時(shí)，用攪拌器對(duì)低粘度互溶液造成湍流并不困難，但黏度達(dá)到較高水平后，由于粘滯力的影響，就只能出現(xiàn)層流狀態(tài)。尤其困難的是，這種層流也只能出現(xiàn)在攪拌器的附近，離槳葉稍遠(yuǎn)些地方的高黏度液體仍是靜止的。這樣就很難造成液體在攪拌設(shè)備內(nèi)的循環(huán)流動(dòng)，即在設(shè)備內(nèi)會(huì)有死區(qū)存在，對(duì)混合、分散、傳熱、反應(yīng)等各種攪拌過(guò)程十分不利。所以，高黏度液體攪拌的首要問(wèn)題就是要解決流體流動(dòng)與循環(huán)的問(wèn)題。在這種情況下，不能靠增大攪拌轉(zhuǎn)速來(lái)提高攪拌器的循環(huán)流量，因?yàn)榱黧w黏度較高時(shí)，攪拌器拍出的流量很少，轉(zhuǎn)速過(guò)高還會(huì)在高黏度溶液中形成溝流，而周?chē)后w仍為死區(qū)。較為有效的解決辦法是設(shè)法使攪拌器推動(dòng)更大范圍的流體。因此，高黏度液體的攪拌器直徑與攪拌設(shè)備內(nèi)徑之比、槳葉的寬度與設(shè)備內(nèi)徑之比都要求比較大，有時(shí)還要求增加攪拌器的層數(shù)，以增大攪拌范圍。
?從攪拌機(jī)理來(lái)看，在攪拌裝置層流區(qū)混合高黏度液體時(shí)，液體單元經(jīng)受剪切細(xì)分作用被拉長(zhǎng)、拉細(xì)或分割，隨著剪切時(shí)間的增加，逐漸達(dá)到混合。同時(shí)，由于攪拌裝置內(nèi)剪切場(chǎng)不是均勻的，例如錨式攪拌器在錨與釜壁間的間隙區(qū)是強(qiáng)剪切區(qū)，液體的混合速率較快，而釜中部區(qū)域則是低剪切區(qū)，混合速率較慢，因此，高剪切區(qū)與低剪切區(qū)間的液體交換速率或液體在釜內(nèi)的循環(huán)能力也是影響混合的重要因素。
? ? ? ? 此外，攪拌設(shè)備內(nèi)流體的速度波動(dòng)也能促進(jìn)混合。換言之，高黏度液體的混合速率主要取決于攪拌器與釜壁表面間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速率及相互之間的距離，為此也要求用于高黏流體的攪拌器，攪拌器直徑與攪拌設(shè)備內(nèi)徑的比值都相當(dāng)大。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，常用的黏性流體攪拌器有錨式攪拌器、螺帶式攪拌器、框式攪拌器等。