《非牛顿流体的流动、混合和传热》

第一篇 化工流变学基础3

引言3

第一章 纯粘性非牛顿流体3

1-1 粘性率3

1-1-1 剪切粘性率定律3

1-1-2 拉伸粘性率4

1-1-3 体积粘性率5

1-2 与时间无关的纯粘性非牛顿流体7

1-2-1 流体的分类7

1-2-2 假塑性流体9

1-2-3 胀塑性流体17

1-2-4 塑性流体18

1-3 与时间有关的纯粘性非牛顿流体19

1-3-1 触变流体20

1-3-2 震凝流体21

1-4 纯粘性流体的流变测量22

1-4-1 毛细管粘度计22

1-4-2 锥板粘度计34

1-4-3 回转圆筒粘度计38

第二章 粘弹性流体53

2-1 粘弹性流体概述53

2-1-1 记忆现象53

2-1-3 Wcissenberg效应(爬竿效应)54

2-1-2 Barus效应(膨胀效应)54

2-1-4 Toms效应55

2-2 粘弹性流体的力学模型55

2-2-1 Maxweil粘弹性模型55

2-2-2 Vorgt粘弹性模型58

2-2-3 多元素模型59

2-3 非线性粘弹性62

2-3-1 Nutting方程式62

2-3-2 法向应力效应的发生机理63

2-4 法向应力效应的测量68

2-4-1 平行圆板法68

2-4-2 锥板法70

第三章 流体的粘性73

3-1 粘度与温度的关系73

3-2 溶液和悬浮液的粘度76

3-2-1 粘度的表示法76

3-2-2 Einstein方程式77

3-2-3 电解质水溶液的粘度78

3-2-4 高分子溶液的粘度79

3-3 浓悬浮液的非牛顿性及其流变方程式83

3-3-1 浓悬浮液的非牛顿性83

3-3-2 浓悬浮液的相对粘度和固相分率的关联式86

参考文献103

3-3-3 浓悬浮液的本构方程式103

第二篇 非牛顿流体的流动、混合和传热107

第四章 非牛顿流体在圆管中的流动和传热107

4-1 非牛顿流体在圆管中的层流流动107

4-1-1 流速分布和平均流速107

4-1-2 圆管内压力降和流量的关系113

4-1-3 摩擦系数116

4-2 高分子的湍流抑制效应124

4-2-1 湍流抑制效应(简称DR效应)124

4-2-2 高分子抑制湍流的机理132

4-3-1 与传热有关的无量纲准数136

4-3 非牛顿流体在圆管中的传热136

4-3-2 非牛顿流体在圆管中的层流传热137

4-3-3 非牛顿流体在圆管中的湍流传热145

第五章 非牛顿流体的搅拌功率148

5-1 牛顿流体的搅拌功率148

5-1-1 圆筒形搅拌槽内液体的流动形态148

5-1-2 粘度对固体回转部的影响150

5-1-3 搅拌功率151

5-2 非牛顿流体的搅拌功率161

5-2-1 假塑性流体的搅拌功率161

5-2-2 宾汉流体的搅拌功率191

5-2-3 触变流体的搅拌功率200

5-2-4 粘弹性流体的搅拌功率202

第六章 非牛顿流体的混合208

6-1 混合质量208

6-1-1 混合过程的定性描述208

6-1-2 混合质量的定义210

6-2 搅拌器的混合性能218

6-2-1 有关搅拌器混合性能的几个无量纲准数218

6-2-2 搅拌器在层流域的混合特性221

6-2-3 搅拌器在过渡流域的混合特性223

6-2-4 流体的性质对混合的影响225

6-3 混合机理227

6-3-1 层流域227

6-3-2 过渡流域231

第七章 非牛顿流体在搅拌槽内的传热235

7-1 概述235

7-2 牛顿流体的给热系数关联式238

7-3 非牛顿流体的给热系数关联式245

7-3-1 非牛顿流体在搅拌槽内的层流传热246

7-3-2 非牛顿流体在搅拌槽内的湍流传热249

参考文献260

附表264

表1 Metzner常数ks264

表2 非牛顿流体对夹套壁的给热系数关联式268

表3 非牛顿流体对内冷管壁的给热系数关联式274

表4 非牛顿流体对内冷搅拌叶壁的给热系数关联式275