聚合反应工程_12精要.ppt

* * ● 导流筒的作用 导流筒作用---提高混合效率 一方面提高了对液体的搅拌程度，加强了搅拌器对液体的直接机械剪切作用；另一方面由于限定了液体的循环路径，确立了充分循环的流型，使器内所有物料均能通过导流筒内的强烈混合区，减少了走短路的机会。 ● 导流筒的组成 导流筒是一个圆筒，安装在搅拌器的外面。常用于推进式和涡轮式搅拌器。 * 导流筒 第五节 非牛顿流体流变性的测量 研究牛顿流体的流变性能，主要通过实验测定流动曲线，流变性能的测定借助于粘度计或流变仪。 牛顿流体由于τ/?为常数，测定一点即可以算出黏度μ。非牛顿流体，由于表观粘度μa 随着剪切应力或者剪切速率而变化，必须测一系列的τ或者?数据，才能得到流动曲线。 常用的流变测定仪有：落球粘度计、锥板粘度计、旋转圆筒粘度计及毛细管挤出粘度计等。 1、落球粘度计 ρ 剪切速率 小球下降速率 2、旋转锥板粘度计 圆板上距圆板中心距离为r该点的线速度： 在该点的试样厚度： 在该点的剪切速率： 3、旋转圆筒粘度计 旋转粘度计示意图 4、毛细管挤出粘度计 毛细管挤出粘度计示意图 * 第五章 搅拌聚合釜内流体的流动与混合 * 机械搅拌式 反应器 第一节 概 述 * * * 搅拌器的主要用途： 1）混合：使两种或多种互溶或不互溶液体技工艺要求 混合均匀，如溶液、悬浮液、乳化等的配制。 2）搅拌：使物料强烈地流动，以提高传热、传质速率 3）悬浮：使小固体颗粒在液体中均匀悬浮、防止沉降等。以达到加速溶解、 4）分散：则使气体、液体在流体中充分分散成细小的气泡或液滴，增加接触面，促进传质或化学反应，并满足聚合物对粒度的要求。 * 搅拌反应器应具有的要求： (1)推动液体流动，混匀物料； (2)产生剪切力，分散物料，并使之悬浮； (3)增加流体的湍动，以提高传热速率； 　(4)在高粘体系，可以更新表面，促使低分子物排除； (5)加速物料的分散和合并，增大物质的传递速率。 * 高粘度体系 由于体系的粘度很大，搅拌转速低，物料处于层流状态，不可能有明显的局部剪切作用。控制因素是容积循环速率及低转速。 由于体系的粘度大，靠单一的径向流和轴向流动已不能适应混合的需要，此时需要有较大的面积推动力。随着粘度的增大可依次选用下列搅拌器。 推进式、锚式、螺杆、螺带、特殊型高粘度搅拌器。 * * a-锚式 bc-框式 d-螺带式 * 第二节 搅拌釜内流体的流动状况 流体的流动状况，简称流况，可以定义为“在整个搅拌容器中流体速度向量的方向”。 在搅拌釜中流体的流况可以分为两个层次：宏观状况与微观状况，它们对搅拌效果起着不同的作用。 * 宏观状况流动也称为宏观流动，而微观状况流动则称为微观流动。 宏观流动是指流体以大尺寸(凝集流体、气泡、液滴)在大范围(整个釜内空间)流动状况，所以也称循环流动。 循环流动存在三种典型的流况，径向流动、轴向流动、切线流动。 * 搅拌器的流型 轴向流 ——液体轴向流入，轴向流出 特点：搅拌器叶片与旋转平面夹角小于90° 如：折叶桨、推进式搅拌器 径向流 ——液体轴向流入，径向流出 特点：搅拌器叶片与旋转平面夹角等于90° 如：平桨搅拌器 切向流 ——物料粘度较低而搅拌器旋转速度较高时，液体围绕搅拌轴 作旋转运动。 发生旋转运动的区域称为“圆柱状回转区” 为消除圆柱状回转区，通常在釜内设置挡板。 * * 微观流动是指流体以小尺寸(小气泡、液滴分散成更小的液滴)在小范围(气泡、液滴大小的空间)中的湍动状况。 微观流动是由于搅拌桨的剪切作用而引起的局部混合作用，它促使气泡、液滴的细微化最后由于分子扩散达到微观混合。 微观流动的作用促使局部混合及异相表面更新，对促进传热、传质、分散微粒也有利。微观流动也称剪切流动，它促使液体细微化达到分散作用。 在搅拌桨叶叶端附近及挡板处是微观流动作用最强烈处。 * 搅拌雷诺数与流态 在搅拌釜内，常以桨叶的端速ND作为定性速度，所以搅拌雷诺数定义为： (其中N为搅拌器转速；D为浆的直径；μ为流体黏度；ρ为流涕的密度) 搅拌雷诺数不仅决定搅拌釜内流体流动的流态(层流、过渡流、湍流)，而且对搅拌器的特性和行为也有决定性作用。 * 搅拌釜内液流的流态，动力学循环和混合特性曲线 * A区间(NRe＜10) 液体仅在桨叶附近呈滞流旋转流动，桨叶无液体吐出，釜内的其余部