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        黏彈性流體特性

        時(shí)間:2023-03-01 理論教育 版權(quán)反饋
        【摘要】:黏彈性流體從圓管或小孔中流出時(shí)有射流膨脹現(xiàn)象,此時(shí)流出的最大直徑dmax可達(dá)圓管內(nèi)徑的2~3倍,這種現(xiàn)象稱為膨脹效應(yīng)。若將此旋轉(zhuǎn)的圓棒插入黏彈性流體,則流體有沿著旋轉(zhuǎn)圓棒向上爬的傾向,如圖4-7所示,這現(xiàn)象稱為爬桿效應(yīng)。爬桿效應(yīng)對攪拌黏彈性流體的槽式反應(yīng)器的設(shè)計(jì)很重要,若流體的黏彈性較強(qiáng),攪拌器的選擇不當(dāng)時(shí),由于爬桿效應(yīng),流體會全部包裹在攪拌器上,與攪拌軸同步旋轉(zhuǎn),因而使混合和傳熱等過程不能正常進(jìn)行。

        (一)彈性記憶效應(yīng)

        聚合物分子鏈在自由狀態(tài)下一般是卷曲的,但在外力作用下流動(dòng)時(shí),分子鏈不僅發(fā)生相對位移,而且分子鏈還會舒展開,構(gòu)象發(fā)生變化,產(chǎn)生高彈性形變。由于聚合物在流動(dòng)過程中,不僅有真實(shí)流動(dòng)——塑性形變,而且還伴有非真實(shí)流動(dòng)——高彈性形變,所以在外力除去后會產(chǎn)生回縮等異?,F(xiàn)象,如擠出后會膨脹收縮。這種物質(zhì)行為受以前所受力影響的現(xiàn)象稱為記憶效應(yīng),亦稱彈性滯后。影響這現(xiàn)象的因素包括最初所加形變的大小,形變保持的時(shí)間以及從形變到下一個(gè)形變所經(jīng)歷的時(shí)間。

        (二)膨脹效應(yīng)

        黏彈性流體從圓管或小孔中流出時(shí)有射流膨脹現(xiàn)象,此時(shí)流出的最大直徑dmax可達(dá)圓管內(nèi)徑的2~3倍(見圖4-6),這種現(xiàn)象稱為膨脹效應(yīng)。黏彈性流體的膨脹程度與所流經(jīng)圓管的長度l有關(guān),圓管越長,膨脹程度越?。欢?dāng)圓管足夠長時(shí),膨脹比BB=dmax/d)會達(dá)到一定值。膨脹效應(yīng)是合成纖維和塑料加工工業(yè)很關(guān)心的問題。

        (三)爬桿效應(yīng)

        如果將一支快速旋轉(zhuǎn)的圓棒插入牛頓流體,則在棒的周圍會形成一個(gè)凹形液面,例如用較快速攪拌的稀液體。若將此旋轉(zhuǎn)的圓棒插入黏彈性流體,則流體有沿著旋轉(zhuǎn)圓棒向上爬的傾向,如圖4-7所示,這現(xiàn)象稱為爬桿效應(yīng)(weissenberg效應(yīng))。爬桿效應(yīng)對攪拌黏彈性流體的槽式反應(yīng)器的設(shè)計(jì)很重要,若流體的黏彈性較強(qiáng),攪拌器的選擇不當(dāng)時(shí),由于爬桿效應(yīng),流體會全部包裹在攪拌器上,與攪拌軸同步旋轉(zhuǎn),因而使混合和傳熱等過程不能正常進(jìn)行。在化妝品工藝過程中也會遇到這種現(xiàn)象,例如攪拌一些含流變添加物稠厚的漿狀液(如面膜、含粉量高的膏霜等)會出現(xiàn)這種情況。

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        (四)湍流抑制效應(yīng)

        Toms發(fā)現(xiàn)高分子稀溶液的湍流摩擦阻力比純?nèi)軇┟黠@減少,這個(gè)異?,F(xiàn)象稱為湍流抑制效應(yīng)(簡稱DR效應(yīng)或Toms效應(yīng))。這種效應(yīng)在流體機(jī)械和流體輸送過程的節(jié)能方面有廣泛的應(yīng)用。

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