文档介绍：水煤浆制备技术
水煤浆的流变特性
水煤浆是由固体煤粒、水及少量添加剂构成的一种混合物,虽然也是一种流体,但它不完全是真正意义上的流体,在贮存和流动性等方面有许多差异,从而导致它在加工和利用过程中存在一些自身特点。
流体的流变性
流体的流变性是指受外力作用发生流动与变形的特性。当相邻层间发生相对运动时,流体质点间的内摩擦力会引起“剪切应力”τ,内摩擦力与层间相对速度或流动平面法向的速度梯度dv/dy有关。这个速度梯度称为剪切速率。

在给定温度、压力条件下,剪切应力与剪切速率间保持恒定的比直,且不随剪切时间的长短而变。这个比值称粘度,以μ表示。即
流变特性符合这个定律的流体,称牛顿流体。也有许多不服从这个定律的流体,通称为非牛顿流体。
牛顿内摩擦定律
图中虚线为通过原点的直线。斜率即粘度。粘度不随剪切速率而变,所以它是牛顿流体的流变图。
2称为假塑性流体,3称为胀塑性流体。这两种流体,在不同的剪切速率下,有不同的斜率,不能用一个指标μ来表示内摩擦力大小,而通常用表观粘度μα表示,它随剪切速率而变。
假塑性流体随剪切速率增高,曲线斜率减小,即μα变小。胀塑性流体随剪切速率增高,曲线斜率增大,即μα增大。
流体的流变性
假塑性和胀塑性的流变特性可用下列通式来表示:
式中K称稠度,其值越大,表明粘度越高。
n是流动特性指数,是偏离牛顿体程度的参数。n=1属牛顿流体;n<1属假塑性流体;n>1属胀塑性流体。
流体的流变性
高分子聚合物溶液及一些矿浆,会表现为假塑性流体。流动后相应地重新排列,因而使流动的阻力降低。在某一剪切速率下,有一种稳定的排列,因而对应地有一个表观粘度。
流体的流变性
与假塑性流体相比,胀塑性流体是较为少见的。
剪切时颗粒被弄乱,强制形成较不紧密的排列,,因而有一些液体吸入到原来由上层颗粒占据的空隙,这种吸干效应使流动阻力增加。
胀流现象与浆体中固体的浓度、颗粒形状、粒度分布及添加剂类型等因素有关。
流体的流变性
另外有一些流体,如浓稠的烃类润滑油脂、沥青、细粒中等浓度矿浆等,需要施加一定的剪切应力才可开始流动。这类流体称宾汉流体。
流变方程为:
表观粘度为:
式中η称刚度系数,有粘度相同的因次。
之所以会表现出有一定的屈服应力,是因为其中固体(或高分子聚合物)与流体往往连成一种空间结构物,如絮团。在剪切应力不够大时,结构不致破坏,有如塑性体,只变形而不流动。当剪切应力超过某个极限τy后,结构被破坏才产生流动。
流动后剪切应力与剪切速率间线保持性关系的即宾汉流体。如随剪切速率增高,曲线斜率减小,则称屈服假塑性流体;曲线斜率增大,则称屈服胀塑性流体
流体的流变性
更一般的流变方程为屈服幂定律模型
上述这些特性的流体统称为纯粘性流体,有的浆体还可能表现出有某些弹性,即在外力作用下变形,外力撤销后可恢复原形,这类流体称粘弹性流体。
浆体的流变性十分复杂,一种浆体在低浓度时可能表现为牛顿流体或假塑性流体;浓度稍高产生絮团后,可能表现为宾汉流体;更高的浓度下又可能会出现胀塑性流体。
流体的流变性
许多非牛顿体其流变特性受到体系中结构变化的影响。
假塑性流体具有随剪切速率增大表观粘度降低的特性,如果结构的破坏与重建很慢,则表现出表观粘度与剪切应力将随剪切时间延长而减小,这种流体称触变体。
对于胀塑性流体,如果结构的破坏与重建很慢,则表现出表现粘度与剪切应力将随剪切时间延长而增大,这种流体称流凝体。
这两类流变特性与时间有关的非牛顿流体的剪切回线不会重合,而是一个闭合曲线。
流体的流变性
这两类流变特性与时间有关的非牛顿流体的剪切回线不会重合,而是一个闭合曲线。
流体的流变性