Суспензии неньютоновских жидкостей

Рис. 5.33. Сравнение экспериментальных и расчетных коэффициентов трения при турбулентном течении неньютоновской жидкости для различных диапазонов значений п (зачерненные значки для суспензий, светлые значки для полимерных гелей)

Жидкой фазой суопензии обычно является ньютоновская жидкость, которая соответствует закону внутреннего трения Ньютона, причем напряжение внутреннего трения, возникающее между слоями жидкости при ее течении, пропорционально градиенту скорости по нормали к направлению течения. На практике встречаются суспензии, жидкая фаза которых отличается аномальными свойствами и относится к неньютоновским жидкостям. Свойства последних разнообразны и характеризуются названиями пластичных, псевдопластичных, дилатантных, тиксотропных, вязкоупругих жидкостей. [c.55]

На лабораторной установке проведены эксперименты с целью определения коэффициента теплоотдачи от раствора парафинового дистиллята при изменении кратности разбавления сырья, температуры и частоты вращения скребков. Кроме того бшш проведены замеры необходимых параметров на промышленных скребковых кристаллизаторах и рассчитаны теплофизические свойства растворов сырья. При определении динамической вязкости дистиллята и его растворов на ротационном вискозиметре Реотест-2 установлено, что при температуре на 7-9°С ниже температуры насыщения парадом суспензия становится неньютоновской жидкостью. По зависимости напряжения сдвига от градиента скорости установлено, что условная динамическая вязкость в этом случае определяется по формуле [5] [c.84]

При п = 1 жидкость является ньютоновской и показатель консистенции равен ее динамической вязкости. Для неньютоновских жидкостей /г может быть как меньше, так и больше единицы. Неньютоновские жидкости, для которых п < 1, называются нсев-допластичными, а для которых > 1 — дилатантными. Растворы полимеров относятся к псевдопластичным жидкостям. Для них характерно уменьшение кажущейся вязкости с ростом скорости сдвига, так как с увеличением скорости потока несимметричные частицы, имевшие хаотическое расположение в растворителе, принимают ориентированное положение, располагаясь длинными осями вдоль линий тока. Уменьшение кажущейся вязкости продолжается до завершения этого процесса ориентирования частиц. К псевдопластичным жидкостям относятся также суспензии асимметричных частиц, например суспензии волокнистых материалов. Для дилатантных жидкостей характерно увеличение кажущейся 60 [c.60]

В случае разбавленных суспензий для расчета мощности, расходуемой на перемешивание, действительны те же зависпмости, что и в случае однофазных жидкостей (подобно тому, как и для эмульсия), при условии использования плотности и вязкости суспензии. Концентрированные суспензии (шламы) ведут себя обычно по-другому. Иногда их следует рассматривать как неньютоновские жидкости. [c.208]

Если жидкости не подчиняются закону Ньютона и касательные напряжения выражаются более сложными зависимостями, чем уравнение (3.6), такие жидкости называют неньютоновскими. К ним относятся растворы полимеров, коллоидные растворы, суспензии и т. п. Структура неньютоновских жидкостей определяется характером взаимодействия их частиц. При отклонении этих жидкостей (систем) от равновесия (покоя) структура таких жидкостей нарушается, а их свойства зависят от прилагаемых усилий и скорости деформации. Законы деформации и движения неньютоновских жидкостей составляют предмет и задачи науки, которую называют реологией. Обычно реологические свойства неньютоновских жидкостей определяют экспериментально. [c.144]

Явление фиксации пространственного положения частиц вследствие возникновения контактных связей между ними получило название структурообразования дисперсных систем . Суспензии, в которых появились пространственные цепочки из частиц, называют структурированными. Структурирование радикально изменяет реологические свойства суспензий. Как правило, структурированные суспензии обладают свойствами неньютоновской жидкости. [c.146]

Некоторые процессы химической технологии связаны с перемещением жидкостей, которые, в отличие от обычных вязких жидкостей, не следуют закону Ньютона [уравнение (6-8)]. К числу таких жидкостей, называемых пластичными, или неньютоновскими жидкостями, относятся растворы многих полимеров, коллоидные растворы, густые суспензии и др. Эти жидкости при малых напряжениях внутреннего трення х (в н м ) не текут, а лишь изменяют форму. В условиях, когда х становится больше некоторого значения о > о), начинается течение таких жидкостей. [c.127]

Особенно часто неньютоновские жидкости используются в процессах химической технологии. Это растворы и расплавы высокомолекулярных полимеров, коллоидные суспензии, концентрированные суспензии различных твердых или пластичных материалов и т. п. [c.176]

Жидкости чаще всего подчиняются закону внутреннего трения Ньютона. Такие жидкости называют нормальными, или ньютоновскими. Однако в промышленной практике приходится иметь дело и с неньютоновскими жидкостями, обладающими аномальными свойствами. Не следуют закону Ньютона растворы многих полимеров, коллоидные растворы, густые суспензии, пасты и др. Некоторые характеристики неньютоновских жидкостей рассмотрены ниже (стр. 92 сл.) в связи с особенностями их движения. [c.28]

Снижение интенсивности теплообмена с увеличением концентрации мелких частиц полиэтилена в жидкости наблюдалось также Яновским [971, который объясняет это тем, что легкие частицы с плотностью, близкой к плотности жидкости, образуют квазигомогенную систему с повышенной вязкостью. Но, вероятно, здесь главную роль играет не плотность твердой фазы, а особая структура неоднородной системы, приближающейся по свойствам к неньютоновской жидкости. Исследования, например, Бушкова [701 с частицами полистирола в воде показали увеличение коэффициента теплоотдачи от суспензии к стенке теплообменного элемента а у с увеличением как их диаметра (от 0,5 до 1,6 мм), так и концентрации. Если руководствоваться опытными данными [1101, то можно предложить следующую эмпирическую зависимость для расчета а у. [c.71]

Существуют так называемые аномальные или неньютоновские жидкости (суспензии, коллоиды и др.), п которых касательные напряжения возможны также при покое, а коэффициент вязкости оказывается зависящим от градиента скорости. [c.14]

Течение суспензий, к которым относятся буровые растворы, содержащие в больших количествах частицы, более крупные, чем молекулы, не подчиняется законам Ньютона. Поэтому их относят к классу под общим названием неньютоновские жидкости . Зависимость, напряжения сдвига от скорости сдвига неньютоновских жидкостей определяется их составом. Глинистые буровые растворы со значительной долей твердой фазы ведут себя приблизительно в соответствии с теорией пластического течения Бингама. Согласно этой теории, для того чтобы началось течение бингамовской жидкости, к ней должно быть приложено некоторое конечное усилие при более высоких значениях приложенных усилий она будет течь как ньютоновская [c.21]

Псевдопластичные жидкости (рис. 6-27, кривая 5) получили наибольшее распространение в рассматриваемой группе неньютоновских жидкостей. К ним относятся растворы полимеров, целлюлозы и суспензии с асимметричной структурой частиц, и т. п. Псевдопластичные жидкости, как и ньютоновские, начинают течь при самых малых значениях х . Для этих жидкостей зависимость напряжения сдвига от скорости деформации может быть представлена степенной функцией [c.145]

Интересно отметить, что по сравнению с чистой жидкостью в дисперсиях волокон или растворах полимеров с длинными молекулами гидравлическое сопротивление при турбулентном режиме движения понижается. Это объясняется тем, что содержащиеся в жидкости длинные частицы уменьшают турбулентные пульсации и, таким образом, способствуют сохранению ламинарного пограничного слоя. При исследовании реологических свойств волокнистых суспензий выявлены три области различного их поведения. В первой области, характеризующейся низкой объемной концентрацией частиц, свойства потока определяются вязкостью сплошной фазы. С увеличением объемной концентрации частиц их инерционные и упругие свойства оказывают существенное влияние па поведение суспензий наряду с вязкостью сплошной фазы (вторая область). При больших объемных концентрациях частиц определяю- щим фактором становится взаимодействие их друг с другом, что приводит к структурированию, характерному для неньютоновских жидкостей. Более низкий коэффициент трения по сравнению с его значением для однородной жидкости наблюдается во второй области. Граница между областями зависит от формы частиц, характеризуемой отношением длины к диаметру/ = L/D, и их объемной [c.151]

Если зависимость от отлична от выражения 2.1.3.2), то такая жидкость называется неньютоновской. Это растворы и расплавы полимеров, суспензии, эмульсии, пасты. Основные закономерности поведения неньютоновских жидкостей приведены в 2.2.6. [c.67]

Исследователями [253, 254] установлено, что сахарная суспензия является неньютоновской жидкостью, обладающей наибольшей предельной вязкостью структуры. [c.54]

Классификация неньютоновских жидкостей. Под неньютоновскими жидкостями понимаются подвижные среды, для которых связь градиента скорости с вызывающим его касательным напряжением выражается более сложными, чем (1.132), зависимостями. Неньютоновские жидкости широко распространены в производственной практике. К ним относятся, например, растворы полимеров, всевозможные суспензии, коллоидные растворы, пены и т. д. Вследствие взаимодействия частиц неньютоновские жидкости имеют сложное строение и в той или иной мере структурированы. Структура таких жидкостей определяется характером взаимодействия частиц. В дисперсиях это взаимодействие обусловливается контактом частиц или взаимным влиянием адсорбционных слоев. В растворах полимеров и в дисперсиях волокнистых материалов структурирование происходит вследствие переплетения гибких микро-или макрочастиц либо вследствие взаимодействия полярных функциональных групп. В неньютоновских системах, содержащих несимметричные частицы, например длинные макромолекулы или волокна, при движении возникает анизотропия свойств, так как частицы ориентируются в направлении потока. [c.129]

А. Е. Горштейном [87] и А. Д. Гольцикером [88]. Несмотря на различие применявшихся методик (пьезоэлектрические и емкостные датчики, пристеночные наблюдения в рассеченных по оси аппаратах и т. д.), качественные результаты этих работ близки —всеми исследователями установлено наличие ядра высокой порозности и плотной периферийной зоны в опытах авторов данной монографии [88] дополнительно было найдено существование переходной зоны обмена. Типичное распределение порозности фонтанирующего слоя приведено на рис. 45. В работах [87 и 88] даны подробные результаты по углам раствора ядра низкой концентрации, предельным высотам слоя и т.д. Следует особенно отметить отличие роли решетки в фонтанирующем слое и при псевдоожижении если в последнем случае главная функция решетки — равномерное газораспределение, то при фонтанировании ее роль скромнее — поддержание осевшего при остановке слоя. Особенно существенным является установление в гидродинамических опытах авторов книги (см., например, рис. 46) отсутствие контакта слоя с решеткой ввиду отжатия его воздушным потоком, образование своеобразного пузыря у сетки. Именно поэтому в рядё первых конструкций аппаратов с фонтанирующим слоем для обезвоживания и грануляции (например, патент Бужу ) предлагалось размещать форсунку в устье конической части (рис. 47), причем к одному из преимуществ такого конструктивного решения относилась возможность предварительной подсушки капель горячим воздухом. В случае подачи неньютоновской жидкости (паста, суспензия) подогрев форсунки [c.133]

Слой осадка, образующегося при осветлении суспензий, обладает свойствами неньютоновских жидкостей, поэтому движение осадка, сползающего вниз по стенке тарелки, подчиняется уравнениям движения вязких несжимаемых жидкостей. [c.163]

Красящие пигменты являются примером группы продуктов, где при сушке желательно сохранить (насколько возможно более точно) первоначальный размер твердых частиц. Другой группой продуктов, для получения которых особенно применима сушка распылением, являются суспензии чрезвычайно тонких твердых -[астиц, характеризующиеся как неньютоновские жидкости, т. е. [c.295]

Реакторы с механическим перемешиванием применяются для обработки суспензий, высоковязких и неньютоновских жидкостей и являются в настоящее время одним из наиболее распространенных типов реакторов. [c.559]

В отдельных случаях, в частности при обработке некоторых материалов органического происхождения (с большой молекулярной массой), кинетика экстрагирования существенно зависит от предварительной (ранней) обработки материала. Такие материалы после диспергирования при взаимодействии с растворителем в экстракторе ведут себя (как и большинство концентрированных суспензий) подобно неньютоновским жидкостям с аномальной вязкостью. [c.118]

В пластинчатых теплообменниках успешно подвергаются тепловой обработке различные рабочие среды, начиная от газов, паров и до высоковязких и неньютоновских жидкостей, а также эмульсий и суспензий. Мировой опыт применения пластинчатых аппаратов для различных целей показывает, что они в этом отношении являются лучшими как по эффективности теплообмена, так н по условиям эксплуатации. [c.44]

Закон трения Ньютона справедлив для всех газов и многих жидкостей с низкой молекулярной массой ньютоновские жидкости). Однако ряд жидкостей (например, растворы полимеров, пасты, суспензии) обнаруживают более сложные вязкостные свойства, которые не могут быть описаны законом Ньютона неньютоновские жидкости). Для неньютоновских жидкостей вязкость зависит не только от параметров состояния, но и от условий течения. Зависимость между касательным напряжением [c.24]

Следует отметить, что на практике большинство суспензий (и газовых взвесей) при объемных концентрациях твердой фазы более 20 % ведут себя как неньютоновские жидкости. [c.120]

Отметим также перспективность создания новых конструкций так называемых динамических фильтров, работающих под давлением 0,3—0,9 МПа, для обработки неньютоновских жидкостей. Эти фильтры представляют особый интерес для промышленности органического синтеза. Производительность динамического фильтра с вращающимися дисками по суспензии — 800-1000 дмV(м2-ч), [c.161]

Как правило, водные суспензии дисульфида молибдена, не содержащие наполнителей, представляют собой идеальные ньютоновские жидкости. При частичной агрегации они приобретают свойства неньютоновских жидкостей. То же явление наблюдается, когда частицы дисперсной фазы имеют вытянутую форму, как у пятиокиси ванадия, или слоистую структуру, как у некоторых твердых смазок. При добавлении небольшого количества электролита, повышении или понижении температуры эти суспензии могут желатинироваться. Получаемые гели вполне обратимы. Они легко разрушаются при механическом перемешивании, вновь переходя в форму текучих суспензий. Важное значение для таких систем имеет явление, называемое тиксо-тропией. Примером тиксотропной суспензии (геля) могут служить краски. При погружении в краску кисти гель разрушается. Находясь на кисти, он восстанавливается. При нанесении краски на окрашиваемую поверхность гель вновь разрушается, что обеспечивает хорошую растекаемость краски, а затем опять восстанавливается и сохраняет свойства геля, пока в процессе сушки краска не затвердеет необратимо. Важным достоинством тиксотропных систем является то, что малоконцентрированные дисперсии твердых смазок в течение длительного времени остаются стабильными. Частицы дисперсной фазы остаются во взвешенном состоянии и не выпадают в осадок. Тиксотропные системы имеют предел текучести — 0, соответствующий характерной точке на кривой течения скорость деформации — напряжение сдвига . Тиксотропное разрушение дисперсий хороша иллюстрируется кривой течения, полученной на ротационном вискозиметре (рис. 4). Как это видно нз рисунка, кривая образует гистерезисную петлю. Во время испытания при определенной скорости деформации напряжение сдвига уменьшается до тех пор, пока не будет достигнут стационарный режим, при котором скорость разрушения и скорость восстановления структуры взаимно компенсируются. Кривую течения можно полу- [c.32]

Весьма сложной и мало изученной областью является работа лабиринтно-винтовых устройств на газожидкостных эмульсиях, на жидкостях с большой кинематической вязкостью, суспензиях и неньютоновских жидкостях, которые используются в различных производствах химической промышленности. [c.110]

Такие жидкости, как вода, спирт, глицерин или смазочное масло, называют ньютоновскими жидкостями, поскольку скорость их течения прямо пропорциональна силе или давлению, вызывающим течение. Жидкости, поведение которых отклоняется от указанной закономерности, называются неньютоновскими. Среди наиболее оаспсостраненных неньютоновских жидкостей назовем краски, чернила и суспензии глины свойства этих жидкостей подвергаются всесторонним исследованиям, позволяющим улучщить их применение. Например, в скоростных типографских мащинах применяется специальная краска, текучесть которой существенно отличается от текучести чернил для авторучки. [c.189]

М с = Цж(1 + iuo + 2U0 + ). где l, a и т. д. — эмпирические константы, зависящие от формы и размеров частиц дисперсной фазы. Более концентрированные суспензии (uq > 0,2) ведут себя как неньютоновские жидкости. [c.197]

Псевдопластичные жидкости (кривая 3 на рис. 3-33) составляют наиболее представительную группу в классе вязких неньютоновских жидкостей. К ним относятся растворы полимеров, целлюлозы и суспензии с асимметричной структурой частиц, вытянутые молекулы которых переиутываются и при малых напряжениях тормозят течение. [c.89]

По виду зависимости о р от йю/йп различают две основные группы неньютоновских жидкостей. Бингамовские жидкости (кривая 2) становятся текучими только после приложения к неподвижной жидкости некоторого начального напряжения сдвига ао, превышающего предел текучести данной жидкости. В области Стр > (То первоначальная структура жидкости претерпевает изменение, и жидкость ведет себя аналогично ньютоновской жидкости, т. е. зависимость а р от с1и)/(1п сохраняется линейной. Свойствами бингамовских жидкостей обладают концентрированные суспензии [c.109]

Большая часть коллоидных однородных суспензин ведет себя как неньютоновские жидкости. Для расчета потерь давления при движении суспензий этого типа может быть использована теория течения неньютоновских сред, изложенная в.гл. II. [c.114]

Скорость свободного осаждения является функцией размера и формы частиц, плотности их, а также вязкости и плотности жидкости. Свободное осаждение твердых частиц наблюдается только при достаточно низком содержании твердой фазы в жидкости. Объемная доля твердых частиц Часто более важная характеристика, чем массовая доля. При концентрации твердой фазы до 30 объемн.% обычно наблюдается свободное осаждение твердых частиц. В этих случаях сразу после того как мешалка остановлена, частицы быстро осаждаются (при условии, что скорость свободного осаждения от 0,5 см сек и выше). Когда содержание твердой фазы составляетот 30 до 50 объемн.%, в зависимости от особенностей процесса может происходить как свободное, так и стесненное осаждение частиц. Если концентрация твердой фазы будет превосходить 50 объемн.%,,-ТО имеет место только стесненное осаждение. В этих случаях суспензия ведет себя как вязкая неньютоновская жидкость. При стесненном осаждении назначение перемешивания состоит в том, чтобы создать поток. во всем объеме взвеси, так как если твердая фаза полностью суспендирована, то оса дениё происходит, очень медленно. [c.124]

Такие суспензии относятся к вязкопластичным средам. Величина То, характеризующая предельное напряжение сдвига, превышение которого приводит к началу сдвигового течения, называется пределом текучести . Реологический параметр ц<г — пластическая вязкость — мера подвижности вязкопластичной среды. Основы механики таких сред в СССР разрабатывались акад. П. А. Ребиндером, чл.-корр. АН СССР А. А. Ильюшиным, проф. М. П. Воларовичем. Более подробно с этим вопросом читатель может ознакомиться в книге А. Ж- Мирзаджанзаде, Вопросы гидродинамики вязкопластичных и вязких жидкостей в применении к нефтедобыче, а также в книге У. Л. Уилкинсон, Неньютоновские жидкости, Прим, ред. [c.195]

Различная плотность расположения частиц в осадках отражается не только на объемах, но и на механических и фильтрационных их свойствах. Сопротивление деформации плотногс) осадка устойчивой суспензии ниже, чем рыхлого осадка коагу- лированной суспензии. В некоторых случаях первые осадки текут как вязкие ньютоновские жидкости, в то время как вторые ведут себя как неньютоновские жидкости и упруго-вязкие тела (йодробнее см. главу IX), Скорость фильтрации через коагули рованные осадки значительно выше, чем через устойчивые. Этим пользуются в технике и сельском хозяйстве, а также в практике аналитических лабораторий. Кроме того, определяя скоро<Йг фильтрации, можно исследовать структуры осадков. [c.187]

Свойства неньютоновской жидкости соответствуют степенному реологическому закону с индексом консистентности к и показателем степени п. Отличительной особенностью описания является использование корректирующего множителя Л, который учитывает вторичное движение жидкости в порах осадка и перемещение частиц в осадке в процессе фильтрования (с. 62). На величину следует умножить значение удельного сопротивления осадка, найденное на фильтре с порщнем, чтобы получить действительное значение этого сопротивления при разделении суспензии на обычных фильтрах. [c.57]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология