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《膏状非牛顿流体的流变特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、青岛建筑工程学院学报第!!卷第"期#$%&!!’$&"!(()*$+,-.%$/01-23.$4-5616+67$/8,9:16796+,7.-3;-21-77,1-2膏状非牛顿流体的流变特性研究<施志钢张喜明于立强=青岛建筑工程学院环境工程系>青岛!??(@@A摘要膏状非牛顿流体的流变特性比较复杂>对其研究有很大的困难&提出了一个比较简单B适用范围比较广的流变特性数学模型>计算表明计算值与实际测量值相吻合&关键词非牛顿流体>流变特性>数学模型中图分类号C@D@喷雾干燥技术广泛用于粉料物质的干燥&例如>燃煤脱硫技术是世界性的大难题>用喷雾干燥法把石灰水溶液中的水分蒸发而把干
2、燥后的粉状石灰吹入锅炉膛内与燃烧的煤粉进行充分的混合>从而获得非常好的脱硫效果&这一技术广泛用于超大型燃煤热电站中&喷雾干燥原理是将原料液=溶液B乳浊液或者悬浊液A用管道输送到喷雾干燥塔中>在高压下喷甩出来>并与周围的热风进行激烈的热质交换>其中的水分被蒸发>而物料则以粉状被分离出来&很明显水分蒸发消耗大量的热能>含水量少则可以节省热能&为此有人提出先利用机械压滤的方法去除一部分水分>使原料的含水率达到D(EFG(E>然后再利用喷雾干燥的方法喷入>而机械压滤去水所消耗的机械能不足所消耗的热能的)(E&这样就可以节约大量的能源>据有人计算可以节约能源@FH倍>但含水量越少则输
3、送起来越是困难>当含水率达到D(EFG(E时成为膏状物体>输送起来更为图)广义牛顿流体困难>并且其流动规律尚缺乏系统的研究&笔者试图对这种膏状流体的流变特性进行了理论与试验研究>给出了结果&I膏状非牛顿流体的基本特性非牛顿流体按流变行为可分为广义牛顿流体B时变性流体和粘弹性流体&流变特性与应力史无关的流体称为广义牛顿流体&广义牛顿流体包括假塑性流体B涨塑性流体B塑性流体=包括宾汉流体B非宾汉流体A等>如图)所示>图中横轴表示流体的剪切速率>纵轴表示流体的剪切应力&图!威森堡效应图@挤出膨胀对于粘弹性流体具有一些特有的特性>如威森堡效应M)>!N=J71557,K7,27//
4、796AL又称为爬杆效应B挤出膨胀效应>如图!>@所示&这两种效应的产生是由粘弹流体的第一法向应力差所引起的&时变性非牛顿流体的表观粘度或应力响应不但与剪切速率O有关>而且还与剪切变形的时间Q有P关>即RST=O在一定的剪切速率>即O常数下>时间趋于无穷时>剪切应力趋于某一平衡值>如图"P>QA&PS万方数据<收稿日期U!(()V(HV!!(*青岛建筑工程学院学报第**卷所示,时变性非牛顿流体的表观粘度是指平衡剪切应力与剪切速率之比,一般来说膏状非牛顿流体的粘度都比较大-并且其物理特性和流变特性都比较复杂-据有关研究.(/-某种膏状非牛顿流体的基本特性参数如表+,表+某种膏
5、状非牛顿流体01234523的含水率6的部分基本特性参数与水的压降损失比表观粘度0泊-760在2,*42,(89:流速下在相同休止角流速-相同管径6;;+,;<+24(<+2+=2224!5222(24!;>图!表观粘度"与时间#$%关系目前人们对各类的非牛顿流体的流变特性提出不同的流变特&’()&’*)&’+性模型来描述相对应的非牛顿流体的流变特性,但对含有一定水分的溶液?悬浊液或者乳浊液来说-并不明确知道属于哪种非牛顿流体-其流变特性除了与物质本身的物理特性有关外-还与含水率有关-含水率不同-将表现不同的流变特性,在目前来说还没有人进行研究,如果对这种非牛顿流体的流变特
6、性进行研究-则能够对这种流体的输送设备的设计提供设计依据-解决输送过程中的问题-这也将对以后的膏状物料的直接喷雾干燥中输送问题的解决提供依据,@流变特性模型的提出对于不同类型的非牛顿流体人们提出不同流变特性模型-也就是剪切应力与剪切速率之间的函数关系ABCD0&对于函数在一定的条件下可以展开幂级数的形式-如果展开的幂级数是收敛的-并且收敛速’6,度比较快-则幂级数的高阶项对函数的影响很小-就可以略去高阶项-只取前几项-这样流变特性模型函数就成为多项式形式AFHIGBCEEJIG&’KGC2IC2式中BL剪切应力M&剪切速率MKL含水率-湿基MJ常数-由试验确定’LIGL其中
7、J大小的确定方法是测取不同含水率下的典型剪切速率所对应的剪切应力的大小-通过回归计IG算得到,F-H为正整数-它的取值与要求的精度有关,由于这种流变特性模型的形式是简单的多项式-对流体的类型没有限制-在实用中比较方便,当某种非牛顿流体的流变特性与含水率无关-也就是不含有水分时-F取2,这时剪切应力只是剪切速率的函数,N试验验证分析该流变特性模型函数的正确性还需要用试验来进表*测量系统尺寸表行验证,为此利用经过机械压滤后的含水率为1234测量系统OPQRS外筒内径0T86!!***5;3的QSQ0金霉素6发酵液来进行
