第四章-化工流变学基础2.pptVIP

第四章 化工流变学基础 一、非牛顿流体的表观粘度 二、高聚物溶液(假塑性流体)的流变特性 1. 平均分子量与分子量分布对粘度的影响 2. 温度、压力、浓度对粘度及流变特性的影响 温度影响 浓度影响 压力影响 三、悬浮液的流变特性 粘度 流变性质 流速分布 流量 流动特征 表观粘度和雷诺数 二、表观粘度及雷诺数 三、压力降 第五节 非牛顿流体流变性的测量 一、旋转锥板粘度计 二、落球粘度计 管壁处的剪切速率： 对于牛顿流体n’=1 幂律流体n’=n 流动特征 非牛顿流体流动行为指数 非牛顿流体 对于 幂律流体时： 非牛顿流体稠度系数 非牛顿流体在圆管中流动时的表观粘度(μa)p定义为： 对于幂律流体有： 流体在管壁处的表观粘度定义为： 对于幂律流体： 非牛顿流体在管中流动时的雷诺数NRe(n)定义为： 对于幂律流体有： 对于牛顿流体： 对于非牛顿流体： 可根据p137图4-15先求得NRe，查图得f，再根据上式求得压降。 n=1 n≠1 * * 流变学：研究物质的变形和流动的科学 流体 理想流体： 实际流体 流动时无阻力，又称非粘性流体 牛顿流体 非牛顿流体 非依时性流体 依时性流体 1。牛顿粘性定律和流动曲线 A 牛顿粘性定律 剪切速率 2。非牛顿流体的分类 非依时性流体 依时性流体 假塑性流体 胀塑性流体 宾汉流体 屈服-假塑性流体 屈服-胀塑性流体 n 1 假塑性流体； n =1 牛顿流体； n 1 胀塑性流体。 触变性流体 震凝性流体 粘弹性流体 E D宾汉流体 F B A 牛顿流体 C τy 剪切速率 E 非依时性流体的流动曲线 n 1 假塑性流体； n =1 牛顿流体； n 1 胀塑性流体。 n 1 屈服-假塑性流体； n =1 宾汉流体； n 1 屈服-胀塑性流体。 屈服应力 触变流体 ，min 震凝性流体 第二节 非牛顿流体的流变特性 牛顿流体： 粘度是温度的函数，与剪切应力或剪切速度无关。 非牛顿流体： 粘度不仅与温度有关，还与剪切应力或剪切速度有关，有的还与时间有关。 表观粘度： 对于假塑性流体、胀塑性流体： 3 胀塑性流体 1牛顿流体 2 假塑性流体 对于宾汉流体，n=1: 宾汉塑性粘度 宾汉流体的表观粘度： 高聚物溶液的流变曲线 第一牛顿区 第二牛顿区 假塑性区 相应的粘度称为零剪切粘度 相应的粘度称极限剪切粘度 相应的粘度以表观粘度 。 小于临界分子量时， 则β=1～2； 而大于临界分子量时，则β≈3.4。 临界分子量 临界剪切速率 A B 分子量越大，链的柔性越大，则假塑性程度越高，会较早的转变为非牛顿型，其临界剪切速率较低。 对于分子量相近而分子量分布较宽的流体则比分布较窄的流体较早的出现非牛顿型的转变。 粘流活化能 在浓度不太高时： 浓度C 临界浓度 压力主要影响流体的自由体积，当压力P增大时，自由体积减小，分子链相互作用增强，引起粘度的增加。 悬浮液的粘度随粒子的固相分率Φv增加而增大。 最大固相分率 低固相分率 高固相分率 牛顿流体 非牛顿流体 第三节 非牛顿流体在圆管中层流流动的分析 非依时性非牛顿流体 流体流动方向 假定： 1）流体处于恒温、稳态层流流动； 2）径向速度仅是半径r的函数； 3）流体在管壁处无滑壁现象存在，r=R时，u(R)=0; 4）流体是不可压缩的。 流体流动方向 推动力 = 剪切力 当r=R时，管壁处的剪切应力最大： 层流流动时的速度分布基础式 1．牛顿流体： 抛物线 2．幂律流体： 速度分布公式： 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.4 0.8 1.2 1.4 1.6 n=0.125 n=0.25 n=0. 5 n=1.0 n=2.0 n=∞ 半径r处面积为2πrdr的环形微元中的流量dQ： 层流流动时的流量基础式 流量的计算 1．牛顿流体 2．幂律流体 3．宾汉流体