黏彈性流體對(duì)攪拌器的影響

黏彈性流體行為可以對(duì)攪拌器的混合作用產(chǎn)生巨大的負(fù)效應(yīng)。黏彈性流體的典型特征是具有法向應(yīng)力差、彈性回縮、應(yīng)力突增(Overshoot)現(xiàn)象。這些特征可以顯著地影響混合行為。黏彈性流體流場(chǎng)中力學(xué)特征明顯地不同于其他流體。

對(duì)于牛頓流體，由于攪拌的離心作用，流體在攪拌器內(nèi)呈漩渦狀；與此相反，黏彈性流體在攪拌過(guò)程中明顯的特性是具有彈性。

彈性是材料在受力形變時(shí)試圖維持原來(lái)的形狀或形變?cè)噲D恢復(fù)原來(lái)的形狀的一個(gè)特性。因此在攪拌操作中，彈性使材料試圖維持原來(lái)的形狀而不產(chǎn)生混合。黏彈性流體在運(yùn)動(dòng)時(shí)，總是產(chǎn)生垂直于剪切面的法向應(yīng)力差，該法向應(yīng)力差會(huì)引發(fā)二次流，促使攪拌器中的流體產(chǎn)生爬桿現(xiàn)象——Weissenberg效應(yīng)，即由攪拌器葉片端部吸入流體，沿?cái)嚢栎S方向排出。

1974年，Ulblecht曾對(duì)有關(guān)圓球、圓盤和攪拌器在黏彈性流體中旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的二次流流型進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)表明：球在無(wú)彈性流體中旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于慣性力使流體沿?cái)嚢栎S吸入，再在球表面由慣性拋出，形成軸向循環(huán)，然而在彈性強(qiáng)的黏彈性流體中，由于法向應(yīng)力的存在會(huì)產(chǎn)生相反方向的流動(dòng)，當(dāng)兩種力剛好平衡時(shí)，會(huì)在球表面形成一個(gè)孤立的漩渦，在此漩渦內(nèi)的流體與釜內(nèi)其余流體不混合。 在黏彈性流體的攪拌中，使用螺桿-導(dǎo)流筒、錨式、框式攪拌器，是比較合適的。

攪拌器實(shí)現(xiàn)液液分散的目的

實(shí)現(xiàn)液液分散，循環(huán)池?cái)嚢杵鲀r(jià)格從優(yōu)，是攪拌器的主要任務(wù)之一。在液液分散的過(guò)程中，密度大的一種液體稱之為重相，密度小的稱之為輕相，一般情況下，我們都是通過(guò)攪拌器的攪拌，使輕相分散在重相之中，反之也可以。被分散的一種液相稱之為分散相，另一種稱之為連續(xù)相，另外，也有不存在連續(xù)相的情況，就是將兩者打散，均勻分散。

一般情況下，我們通過(guò)攪拌器實(shí)現(xiàn)液液分散的目的如下：

1.增加兩種液體的相界面，相界面可以簡(jiǎn)單直觀的理解為兩種不同物質(zhì)的分界面，實(shí)現(xiàn)液液分散后，這個(gè)分界面會(huì)消失，使這個(gè)分界面消失的轉(zhuǎn)速就稱之為臨界攪拌轉(zhuǎn)速。分界面消失后，兩種液體充分接觸，接觸面積更大，相界面也就更大，有利于后續(xù)反應(yīng)的進(jìn)行。

2.減小了分散相液滴外部擴(kuò)散膜之阻力，這樣就加快的分散相液滴之間的分散和凝并，更加有利于傳質(zhì)。

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)，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，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)速要求非常快，因?yàn)榄h(huán)合反應(yīng)的速度本身就非常快，幾乎是瞬間完成的，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。

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