写出牛顿黏性定律

1、第一章1. 写出牛顿黏性定律，在国际单位制中，黏度的单位是什么？答：黏性定律：黏性单位：Ns/m2或Pa.s2. 指出下图中各条曲线所代表的流体类型答：a 牛顿流体；b 假塑性流体；c胀塑性流体；d 宾汉流体。3. 指出幂率模型中n和k的物理意义答：n的物理意义：n为非牛顿指数或流动行为指数；k的物理意义：k为稠度系数，表示非牛顿流体的稠度或黏性大小。4. 指出下图各曲线代表的流体类型答：A 牛顿流体；B 假塑性流体；C胀塑性流体。第二章1. 非牛顿流体可分为几类？各有何主要特征？答：可分为三类：(1) 非依时性牛顿流体，主要特征：在恒温时其黏度仅随剪切速率或剪切应力而变化，与受剪切作用的时间

2、长短有关。(2) 依时性非牛顿流体，主要特征：流体的黏度不仅是剪切速率或剪切应力的函数，也是时间的函数，即与受剪切作用的时间长短有关。(3) 黏弹性流体，主要特征：黏弹性流体兼有黏性和弹性，它在外力作用下的流动，即产生不可逆形变，也产生可回复形变弹性形变。2. 影响高聚物剪切流动曲线的因素有哪些？答：影响高聚物剪切流动曲线的因素有多种，其中主要有以下几种：(1) 平均分子量与分子量分布平均分子量低于临界分子量时，溶液为牛顿型，在临界分子量以上时则转变为非牛顿型，且多数为假塑性流体。 分子量分布越宽，偏离牛顿流动也越远。(2) 温度 压力 浓度升高温度则黏度降低聚合物溶液的浓度增大，溶液的零剪切

3、黏度也随之增大，熔体在受压力时引起黏度的增加3. 宾汉塑性流体为何具有屈服应力？答：因为宾汉流体在静止时内部内凝胶性结构，当外加剪切应力超过屈服应力后，这种结构才完全崩溃，然后产生形变不能恢复的塑性流动4. 名词解释(1) 孔口膨大效应聚合物熔体从机头口模挤出时，挤出物的截面积远比口模截面积的现象(2) 弹性回缩现象聚合物在外力作用下发生一定的 弹性形变，当外力撤出以后，立即弹性地做一定程度的收缩，以后在慢慢地收缩的现象(3) 法向应力效应由于法向应力差的存在，当搅拌高聚物溶液时，再搅拌轴周围出现凸面的现象(4) TOMS效应在湍流时，由于黏弹性流体大分子取向，抑制了不同方向的运动，因而摩擦系

4、数变小，阻力降低5. 利用幂率模型如何计算流体行为指数n？答：利用幂率模型，幂流动特征是,根据流体在圆管的流动分析，有：流体的流量为Q，平均流速为，则管壁处的剪切速率为：令=,以作图，n即为图线上某点的斜率。此时对于幂流模型，即为流体行为指数，即n= 6. 为何流体的假塑性行为只表现在某一剪切速率范围内？答：因为出现假塑性行为是由于大分子链的取向，只有在某一剪切速率范围内，大分子链由于剪切力作用，大分子结构被拉直取向，粘度降低，表现出假塑性行为，而当剪切速率过大或过小时，大分子不取向或取向甚微表现为牛顿性7. 指出下列体系可能属于那种非牛顿流体类型？高分子凝胶，饱和聚酯溶液，牙膏，聚丙烯熔体。

5、答：高分子凝胶属于胀塑性流体，饱和聚酯溶液属于震凝性流体，牙膏属于宾汉流体，聚丙烯熔体属于粘弹性体。8. 可采用那些仪器和方法测量非牛顿流体的流变特性？答：测定非牛顿流体的流变特性，主要通过试验测定流变曲线。常用的流变测定仪有落球粘度计，锥板粘度计，旋转圆筒黏度及毛细管挤出流变仪、Brabende黏度计。9. 试讨论高聚物的平均分子量及分子量分布对其剪切流动曲线的影响。答：当平均分子量低于临界分子量时，溶液为牛顿性，在临界分子量以上时则转变为非牛顿型，对于分子量相近而分子量分布较宽的流体，则此分布较窄的流体较早出现非牛顿的转变，分子量分布越宽，偏离牛顿流动也越远。10. 答：幂率流体在圆管中流

6、动时,若流体流速相同，则假塑性流体的压降比牛顿流体的压降小，去企鹅假塑性程度越大，压降越小，且胀塑性流体的压降越小。而胀塑性流体的压降却比牛顿流体大得多，即完成相同的运输任务，对这类流体功率的消耗要大大增多。11. 为何胀塑性流体的黏度随剪切应力的增大而增大？答：因为胀塑性流体主要包括许多高聚物的分散体系，当剪切应力较小时，体系中固体颗粒紧密堆砌,空隙较小，只要有少量液体即够充填其空隙而起“润滑剂”作用，故而黏度不高，但随着剪切应力的增大，固体颗粒间的紧密堆砌状况已不能维持而被逐渐破坏，因而产生膨胀效应，这时体系中的液体不再能填满全部空隙，因而黏度就增大。第三章1. 按物料的相态、结构形式、操

7、作方式和流体流动及混合形式分类，反映器可以分为哪几类？答：按相态分，反应器可分为均相反映器与非均相反映器；按反应器的结构形式来分，可分为管式、釜式、塔式、固定床、硫化床等反应器；按操作方式可分为：间歇反应器、连续反应器；按流体流动分：平推流反应器、理想混合流反应器、非理想混合流反应器；按混合形式分：即按流体流动分。2名词解释：返混，微观混合，宏观混合，停留时间分布函数，停留时间分布密度函数，平均停留时间，有效利用系数。答：返混：反应器内不同年龄的流体微元的混合，代表时间上的逆向混合，而不是空间上的。微观混合：在有搅拌器的容器中注入有色流体，由于搅拌作用，有色流体分散成束，继而分散成微元，均匀分

8、散于整个容器中，此时容器中的液体达到宏观意义上的均匀即微观尺度上的均匀。若在容器中不同点或同一点取样，样品中的有色流体的质量各不相同。（靠分子扩散和涡流扩散来进一步均化）此分子尺度混合状态即微观混合。宏观混合：以微元尺度上的均匀化即宏观混合。取样的样品、有色液体的浓度相同。停留时间分布函数：系统出口流体中，已在系统中停留时间t到t+dt间的微元所占的分率E(t)dt。平均停留时间：即数学期望，即系统按平推流流动时的停留时间。3理想反应器设计的基本原理？答：（1）提供反应物料进行反应所需要的容积，保证设备有一定的生产能力。 （2）具有足够的传热面积，保证反应过程中热量的传递，使反应控制在最适宜的

9、温度下进行。 （3）保证参加反应的物料均匀混合。4反应器的流动模型有哪些？各有何特点？答：反应器的流动模型分为两大类：理想流动模型和非理想流动模型；理想流动模型又可分为： 平均流模型，特点：无返混；时，F(t)=1； 理想混合流模型，特点：返混最大，时，F(t)=1； 非理想流动模型，特点：分为多级理想混合模型。5平推流及理想混合反应器的停留时间分布有何特点？答：（1）平推流停留时间分布特点：时，F(t)=1；时，F(t)=0； （2）理想混合特点：t=0时，F(t)=0；时，F(t)=1，停留时间分布宽。6返混对简单反应，复杂反应和连串反应各有何影响？答：返混对简单反应无影响，因为大多从间歇

10、反应中得到恒温恒容的简单反应；返混影响到复杂反应的产物分布，从而可以采用不同的操作方式来提高日产物的收率；返混会影响到连串法反应的物料平均停留时间，因此为提高目的产物的收率，首先应选择平推流反应器或间歇反应器，然后才考虑理想混合反应器。7描述连续反应器的重要性质有哪些？答：重要性质有停留时间分布函数E（t）,停留时间分布函数F（t）；数学期望，方差，返混。8微观混合和宏观混合对理想混合反应器各有何影响？答：n = 1时，只有一级反应，微观混合和宏观混合的反应结果在理想混合器里是一样的。C1为宏观混合浓度；C2为微观混合浓度；n为反应级数；X为转化。n<1时，微观混合有利于提高转化率，有利

11、于反应；n>1时，宏观混合有利于反应。第四章1. 在双分子热引发和双基终止时，间歇式和连续全混式反应釜对产物的转化率、累积平均聚合度有何影响？答：双分子热引发及双基终止时，间歇式：连续气涡式： 故连续气涡式转化率较高，但平均聚合度小。2. 在阳离子聚合中，采用间歇操作和连续操作对其转化率和平均聚合度和分子量分布有何影响？答：阳离子聚合转化率间歇：随时间增加，转化率增加，且升高温度有利于终止反应使转化率减小连续：m=2，平均聚合度：间歇： 瞬间值： 积分值：连续：则出口处的组成与釜内相同，即瞬间平均聚合度与累积平均聚合度相同。分子量分布：间歇：瞬时数均聚合度分布：瞬时重均聚合度分布：累积平

12、均聚合度分布：连续：累积平均聚合度分布：3.要制取高分子量的缩聚物时，在理论上和操作方式上可采取哪些措施？答：措施：尽量提高转化率，应该尽量将缩合的小分子赶出 尽量保证严格的原料官能团比 尽可能将产生的低分子排出体系不宜采用单釜连续4.间歇操作的和连续全混反应釜对缩聚反应的分子量分布有何影响?答：连续全混式反应釜操作时数均聚合度和间歇操作时相等，但重均聚合度却比间歇式的高，故连续全混反应釜操作时产物分子量分布比间歇式反应釜更接近与平推流式反应器。第五章1. 工艺过程对搅拌的要求主要有哪几种?各起何作用?工艺过程对搅拌有混合、搅动、悬浮、分散等要求： 混合使两种互溶或不互溶体按工艺要求混合均匀；

13、 搅动使物料强烈的流动，以提高传热； 悬浮使小固体颗粒在 液体中均匀悬浮，以达到加速溶解，强化侵取，促进液固反应，防止沉降等目的； 分散使气体、液体在液体中充分分散成细小的气泡或液滴，增加相接触面，以促进传质或化学反应并满足聚合物对粒度的要求。2. 漩涡对聚合过程有何影响？工业上可采取哪些措施消除搅拌所产生的漩涡？答：漩涡使有效容积降低，且几乎不产生轴向混合，搅拌效果下降，严重时产生负压可使表面吸入空气，使搅拌器不能正常工作；解决手段：1.将搅拌器偏心安装 2.在容器内安装挡板，通常安装四块挡板，宽度为容器直径的十二分之一到十分之一。3. 说明Navier-Stokes方程式和无因次Navie

14、r-Stokes方程式中各项所代表的物理意义。答：Navier-Stokes方程一般形式：乘以dV，其中： ：微元受重力：微元所受压力：微元所受摩擦力无因子Navier-Stokes方程： :惯性力与粘性力之比：惯性力与重力之比4. 解释功率准数、无因次速度、泵送准数和无因次混合时间的物理意义。答：功率准数:包含搅拌所需功率的一个准数无因次速度： 和流体流速有关的准数泵送准数：NQ和搅拌器造成的循环流量有关无因次混合时间：tDN和搅拌达到一定均匀程度所需时间有关。5. 工业上处理不相溶液体有哪些方法？各起何作用？答：工业上处理不相容液体有三种方法： 稳定弥散：通过表面活性物质的乳化作用，使不相

15、溶的液体形成乳液，只要保存得法，可存储相当长的时间。 不稳定弥散：借助于机械搅拌使一种液体分散在另一种液体中 “湍流-稳定”弥散：采用保护胶体及机械湍流搅拌，使液滴的撞合得到显著防止，搅拌保持一定的单位粒子就能稳定存在。6. 在分散体系中,有哪些力作用于分散相?对分散相起什么作用?答：在分散体系中有三种应力作用于分散相 剪切应力：导致液滴的分散 表面张力：液滴分散的阻力 粘性应力：液滴分散的阻力7. 在“混合和搅动”及“悬浮”类型的聚合体系中,搅拌任务的“尺度” 和“难度”各指什么?答：“混合和搅拌”中搅拌任务的尺度是指对分批操作的搅拌釜来说，是指一批反应物料的容积；对连续操作的搅拌釜来说是指

16、每一级反应釜内反应物的容积。搅拌任务的难度指相互混合的液体的粘度差别和密度差别。8. 表征搅拌器特性和行为的无因次准数有哪些?各与流体及搅拌器的什么特征有关?答：泵送准数：Nqd=qd/ND3，泵送准数包含了流体的流速和搅拌器的取送能力，反映了搅拌的剧烈程度，它与功率准数相类似，也是搅拌雷诺数的函数。 循环流量数：Nqc=qc/ND3，Nqc表征桨叶的循环特性 循环次数：可用于判别搅拌的激烈程度。9. 搅拌器功率计算和压力计算的基础是什么?答：搅拌器功率计算的基础是NQ和NRe的函数关系。10. 什么是搅拌过程的混合时间?它与搅拌过程有何联系?答：搅拌过程的混合时间是指不同的物料经过搅拌之后，使整个体系达到一定的均匀程度所需的时间，是判断搅拌器混合效率的一个指标。11. 搅拌器的设计中主要应确定哪些参数?答：要确定的参数有：搅拌釜容积、搅拌釜直径、桨叶直径、搅拌等级、总体流速、桨叶转数、粘度校正和搅拌器轴功率。12. 在搅拌聚合釜的放大时,着重需考虑的问题是什么?“方次法则”中的指数有何意义?答：需着重考虑的问题是：如何保持几何相似的大小；搅拌槽中流体动力学状态相似，（Re、Fr、We为常数）方次法则：n=0,N1=N2,混合时间相等；n=1, ，作用于流体的剪切应力相等；n=1/2，液面运动状况相同，弗鲁德数相等；n=2/3，传