SiO_2悬浮液的剪切变稀行为

利用同轴圆筒式流变仪分析SiO2微粉悬浮液的剪切流变行为。借助于透射电子显微镜和扫描电子显微镜观察SiO2微粉的显微结构,研究了SiO2微粉的颗粒团聚现象和团聚颗粒在悬浮液中的解聚过程。结果表明:SiO2颗粒团聚过程满足"Southerland ghost"聚集模型,其颗粒结构疏松,影响了悬浮液的剪切流变行为。SiO2悬浮液剪切变稀过程是SiO2微粉团聚颗粒解聚的过程,其流变特性满足Casson模型。该过程分成3个阶段:第1阶段悬浮液三维网络结构被破坏,粒子以颗粒簇的形式存在,悬浮液的黏度迅速降低;第2阶段颗粒簇解聚为颗粒集团,黏度进一步降低;第3阶段颗粒集团不能解聚成原始颗粒,剪切力使颗粒集团内固定的水分子产生流动,黏度缓慢降低。     

剪切稀化流体中微粒子聚集行为研究

在化工过程、生物工程等领域中,实现颗粒分离至关重要。通过整合微流控技术、高速显微图像采集技术和数字图像处理技术,探究微粒尺寸、通道流量和液相流变特性对微粒聚集的影响规律。结果表明,在剪切稀化流体羧甲基纤维素钠(CMC)水溶液中,随着通道流量和颗粒粒径增大,微颗粒聚集位置逐渐向剪切速率较高的一侧偏移;随着CMC质量分数增加,聚集位置不断向剪切速率较低的一侧偏移。利用求解的幂律型剪切稀化流体速度和剪切速率方程,结合对微颗粒的受力分析,证明稠度系数越大,聚集位置越偏向剪切速率较低处;剪切稀化特性越强,聚集位置越偏向剪切速率较高处,说明在幂律型剪切稀化流体中的黏度变化是微颗粒发生特殊迁移聚集行为的一个重要原因。     

絮凝氧化铁悬浮液流变性质研究

应用LVDV-Ⅲ+型可编程流变仪测定了微米级氧化铁悬浮液絮凝处理后的流变特性,考察因素包括悬浮液固相质量浓度、pH值、絮凝剂添加量、搅拌速度。结果表明,悬浮液浓度不同,其流变性能也表现出不同,在相同剪切速率下,高质量分数悬浮液的表观粘度和剪切应力都大于低质量分数悬浮液的表观粘度和剪切应力;pH对絮凝悬浮液流变性有重要的影响。絮凝悬浮液粘度随pH的增加先增大后减小,絮凝剂聚合氯化铝添加量为80 mg的条件下,pH=6.14时表观粘度最大;絮凝剂浓度的不同,对于悬浮液流变性能的影响也不同,在相同剪切速率下,添加高浓度絮凝剂悬浮液的表观粘度和剪切应力都大于添加低浓度絮凝剂悬浮液的表观粘度和剪切应力,增加絮凝剂浓度对提高悬浮液粘着性能具有积极意义;对悬浮液搅拌强度不同其流变性能也表现出不同,在相同剪切速率下,悬浮液的表观粘度和剪切应力随着测试前对它搅拌强度的增加表现出先增大后减小。     

十二烷基三甲基氯化铵/纳米凹土悬浮体系流变学行为研究

将十二烷基三甲基氯化铵添加到纳米凹土水悬浮液体系,研究其对流变性的影响,考察因素为固含量、分散剂量和离子强度。当体系中未添加十二烷基三甲基氯化铵时,流变曲线为牛顿型流体,随着分散剂的添加,流变学行为符合塑性流体特征。剪切速率一定时,悬浮液的黏度随着分散剂的增加而变大。当离子强度达到0.20mol/L,悬浮液的流变曲线为牛顿型流体,体系黏度不随剪切速率的增加而变化。     

凝聚剂对氧化铁悬浮液流变性的影响

应用LVDV-Ⅲ+型可编程流变仪测定了凝聚剂对氧化铁悬浮液的流变特性的影响。实验结果表明,高价凝聚剂对于悬浮液颗粒的凝聚能力要比低价凝聚剂更加明显;随着凝聚剂浓度的增加,悬浮液颗粒的凝聚程度也相应增加;凝聚剂种类的不同,对于悬浮液流变性能的影响也不同,高价凝聚剂对于悬浮液流变性能的影响比低价凝聚剂大。在相同剪切速率下,添加高价凝聚剂悬浮液的表观粘度和剪切应力都大于添加低价凝聚剂悬浮液的表观粘度和剪切应力;凝聚剂浓度的不同,对于悬浮液流变性能的影响也不同。在相同剪切速率下,添加高浓度凝聚剂悬浮液的表观粘度和剪切应力都大于添加低浓度凝聚剂悬浮液的表观粘度和剪切应力,增加凝聚剂浓度对提高悬浮液粘着性能具有积极意义。     

圆管中中性悬浮液流动阻力和流变性的实验测定

对高浓度的液固悬浮液在圆管中的流变特性进行了实验研究,实验体系为聚苯乙烯颗粒在NaCl水溶液中的中性悬浮液。测定了在层流状态下,固体颗粒的体积分数变化（20%～50%）、悬浮液流速变化（0.031～0.22 m•s^-1）以及颗粒粒度变化对悬浮液压降的影响规律。实验结果表明,固体颗粒的浓度会影响悬浮液的流变性质,颗粒粒径对悬浮液流变性影响微弱。悬浮液的压降随颗粒体积分数和流速的增大而增大,悬浮液的流动特性在较高颗粒浓度范围内符合幂率流体模型。     

聚丙烯酰胺水溶液的流变特性

通过测定聚丙烯酰胺(PAM)水溶液不同状态下的表观黏度,研究了质量浓度、剪切速率和温度对PAM溶液流变特性的影响。结果表明,在浓度范围1.0～4.0 g/L时,PAM溶液表观黏度随浓度的增加呈线性递增。在浓度范围2.0～4.0 g/L时,PAM溶液表现为假塑性流体特性,其表观黏度随剪切速率的升高而降低,且两者的对数值呈线性关系,非牛顿指数n随稠度系数K的增加而降低;溶液表观黏度随温度的升高而降低,其黏流活化能约为10 kJ/mol。PAM溶液表现为明显的正触变性。     

500升絮凝颗粒酵母连续发酵悬浮床生物反应器流体力学行为

利用某些酵母细胞的自身强絮凝能力形成颗粒,以固定化细胞法实现酒精连续发酵,近年来引起了人们的极大关注。与通常的各种载体固定化细胞法相比,它具有方法简单、过程经济的突出优点,而且反应器中无载体充填,可以获得更高的菌体浓度,进而强化反应器的设备生产强度指标。然而,这种由细胞自身絮凝形成的颗粒有很大的特殊性。一方面,它的形状、结构极不规则,颗粒的大小在一定的条件下呈特定的分布。另一方面,颗粒间具有粘连性,且自身强度弱,不耐流体剪切,在培养与发酵过程中要求与基质呈均匀的悬浮状态。因而,开发研制适宜的生物反应器,并解决其工程放大问题成为这一技术能否工业化的关键。     

调驱用纳米聚合物微球分散体系流变性评价

纳米聚合物微球粒径呈高斯正态分布。微球颗粒在水中初期分散均匀,水化后微球边缘变模糊,球形度逐渐降低,并局部聚集形成团簇。微球粒径越大,质量浓度越高,分散体系黏度越高。黏度随剪切速率增大而逐渐下降。剪切速率增大过程中微球颗粒分布状态由分散游离变为交叠黏结,最终有序排列。高质量浓度流变剪切具有明显的Weissenberg效应,表现出粘弹性流体特性。矿化度越高,微球分散体系初期黏度越低。剪切后期不同矿化度下分散液黏度保持稳定。高矿化度水中阳离子的存在对微球有吸附絮凝作用。微球分散体系剪切后放置时间越长,黏度呈逐渐回升趋势,有利于微球在地层持久发挥深部调驱液流转向的作用。     

纳米CeO2悬浮液的流变性能研究

在化学机械抛光过程中,抛光液的流变性能起到至关重要的作用。本文利用Haake流变仪研究了水基纳米CeO2悬浮液在不同pH值、CeO2颗粒浓度、温度、中性电解质浓度下的流变性能。研究结果表明,随着zeta电位减小,悬浮液表观粘度增大,体系逐渐转变为剪切变稀的非牛顿流体。悬浮液中CeO2颗粒浓度低于17.4wt%时,颗粒浓度对体系的流变性能影响较弱,体系为牛顿流体,但是继续增大颗粒浓度,悬浮体表观粘度明显增大,出现剪稀现象。温度对悬浮液流变性能影响较为复杂,当温度小于35℃时,随着温度的升高体系表观粘度变小,温度大于35℃时,温度的升高反而使体系表观粘度增高。中性电解质的加入使得悬浮体的zeta电位降低,从而使体系表现出较高的表观粘度。     

非牛顿流体中气泡群传质的研究

CO2气泡群在液相中的传质在化工过程中广泛存在.对CO2气泡群在3种不同流体(牛顿流体、非弹性剪切变稀流体和黏弹性剪切变稀流体)中的气液传质过程进行了研究.利用CO2探针测定了不同操作条件下CO2的体积传质系数,考察了液相浓度,气体流量以及流变性质对体积传质系数的影响.结果表明:在3种流体中,体积传质系数均随气体流量的...     

用TiO_2/ZnO超细粉体改性的PET流变性研究

将TiO2/ZnO超细粉体应用于聚酯(PET)的复合改性,其质量比为1%～5%。研究表明,复合体系为非牛顿假塑性流体,其表观黏度随剪切速率的增大而减小;随着超细粉体含量增大,复合物非牛顿流动指数下降,剪切速率上升,流变性能改善;复合物黏流活化能可达81.5kJ/mol,黏温依赖性随着超细粉体含量的增加而增大。     

DNP/HMX熔铸炸药的流变性能

为了解3,4-二硝基吡唑(DNP)/HMX悬浮液在不同影响因素下的流变行为,采用Brookfield R/S Plus流变仪对其流变性能进行测试,分析了HMX含量、粒度、颗粒级配、体系温度以及不同添加剂对悬浮液流变性能的影响。结果表明,DNP单质为牛顿流体,表观黏度约为16.4mPa·s,比TNT高82%,比DNAN高140%;同一剪切速率下,DNP/HMX悬浮液表观黏度随固含量的增加而增加,当HMX质量分数为30%时,悬浮液近似牛顿流体;HMX质量分数高于30%时,表观黏度随剪切速率的增加呈指数型下降的趋势愈发明显;悬浮液表观黏度随颗粒粒径的增大和温度的增加而降低,当温度从95℃升到105℃时,黏流活化能(E)从29211J/mol增至38458J/mol;固含量为60%时,平均粒径(d50)分别为16.6μm和575.6μm的HMX颗粒的最佳质量比为1∶5,此时悬浮液表观黏度最小。N-甲基-4-硝基苯胺(MNA)降低了悬浮液的表观黏度,乙酸丁酸纤维素(CAB)和微晶蜡-80(MV80)增加了悬浮液的表观黏度。     

Particle size distributions and viscosity of suspensions undergoing shear-induced coagulation and fragmentation

The dynamic behavior of concentrated suspensions (up to a solids volume fraction of 20%) of non-spherical particles is investigated theoretically by coupling a rheological law to a population balance model accounting for coagulation and fragmentation of the detailed particle size distribution. In these suspensions, the immobilization of matrix liquid renders the viscosity dependent on the particle aggregation state. The effect of initial solids volume concentration and shear rate on the transient behavior of particle size distribution and suspension viscosity is examined. Power law correlations for the equilibrium flow curves of aggregating suspensions are deduced and compared to experimental data. Steady-state or equilibrium particle size distributions are found to be self-preserving with respect to solids volume fraction and shear rate.     

Effect of the aeration rate on pullulan production and fermentation broth rheological properties in an airlift reactor

The effect of aeration rate on pullulan production and the rheological properties of the fermentation broth in an airlift reactor was investigated. An airlift fermenter was shown to be an appropriate fermentation system for the production of pullulan. A maximum pullulan concentration (30 kg m^?3), biomass concentration (6.0 kg m^?3), pullulan yield (60%, w/w) and sugar utilization (100%, w/w) was obtained at an aeration rate of 2 vvm. The mycelium and the yeast‐like cells were the morphological forms responsible for pullulan production. The highest polysaccharide concentration was obtained when the mycelial forms and the yeast‐like cells were 60% and 40% (w/w) of the total biomass, respectively. The apparent viscosity of the broth was increased with the increase of the aeration rate from 1 to 2 vvm and then decreased at higher vvms. On the other hand, the dissolved oxygen concentration and the volumetric mass transfer coefficient continually increased with the increase of the aeration rate. The mycelial forms and the production of extracellular polysaccharide were responsible for the non‐Newtonian flow behaviour of the fermentation broth. The rheological behaviour can be characterized by a power law type of equation. The relationship between shear rate/shear stress and shear rate/apparent viscosity showed a non‐Newtonian behaviour of the fermentation broth. © 2001 Society of Chemical Industry     

Investigation of the effect of double‐walled carbon nanotubes on the curing reaction kinetics and shear flow of an epoxy resin

In this article, the effect of combined temperature‐concentration and shear rate conditions on the rheology of double‐walled carbon nanotubes (DWCNTs)/RTM6‐Epoxy suspension was investigated to determine the optimum processing conditions. The rheological behavior and cure kinetics of this nanocomposite are presented. Cure kinetics analysis of the epoxy resin and the epoxy resin filled with DWCNTs was performed using Differential Scanning Calorimeter (DSC) and parameters of the kinetics model were compared. The DWCNTs have an acceleration effect on the reaction rate of the epoxy resin but no significant effect is noted on the glass transition temperature of the epoxy resin. This study reveals that the effect of shear‐thinning is more pronounced at high temperatures when DWCNTs content is increased. In addition, the steady shear flow exhibits a thermally activated property above 60°C whereas the polymer fluid viscosity is influenced by the free volume and cooperative effects when the temperature is below 60°C. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2012