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1、四、非牛顿流体特性对搅拌功率计算的影响 在切向力作用下平行板内流体层中产生速度分布 牛顿粘性定律 =F/A=d/d 剪应力 ，N/m2或Pa； 粘度，Pa.s d/d，速度梯度或切变率或剪应速率，s-1 作用力F；速度；距离；面积A；牛顿粘性定律Date1第三章 搅拌器轴功率计算（一）非牛顿型发酵醪的流变学特征Date2第三章 搅拌器轴功率计算（一）非牛顿型发酵醪的流变学特征流态曲线 1:牛顿流体=d/d 为常数 2:彬汉塑性流体= y+pd/d， y屈服剪影强度 p刚性粘度，为常数 3:拟塑性流体= K（d/d）n ，0 n1 4:涨塑性流体= K（d/d）n ，n1 a 为表观粘度， 变
2、a/(d/d)=K(d/d)n-1Date3第三章 搅拌器轴功率计算发酵液流体特性牛顿流体以糖等原料培养的细菌醪和酵 母醪彬汉塑性流体黑曲霉、产黄青霉和灰色链霉 菌等丝状菌发酵液拟塑性流体多糖发酵液，许多丝状菌培养 液，高浓度的植物细胞、酵母 悬浮细胞 涨汉塑性流体链霉菌、四环素和青大霉素的 前期发酵液Date4第三章 搅拌器轴功率计算表观粘度a 表观粘度：非牛顿 流体没有确定的粘 度值，通常把一定 切变率下剪应力与 此切变率之比称为 表观粘度，即 a=/(d/d) =K(d/d)n-1 。Date5第三章 搅拌器轴功率计算非牛顿流体的搅拌功率 拟塑性流体的表观粘度随切变率的增大而减小 ，涨塑
3、性流体的表观粘度随切变率的增大而增 大。 在同一搅拌转速下，培养液中的d/d随着径向 离开搅拌涡轮的距离，按指数倍数降低。 粘度是温度的函数，即=K ea/T 在搅拌罐中，罐内非牛顿流体的平均切变率与 搅拌速度成正比，即（d/d）平=k N，k=11.5 （二档涡轮搅拌） a=/(d/d) =K(d/d)n-1Date6第三章 搅拌器轴功率计算Date7第三章 搅拌器轴功率计算（二）拟塑性流体的搅拌功率的计算 计算程序： （1）确定发酵罐的尺寸及搅拌转速N （2）将N代入（d/d）平=11.5N，计算（d/d）平 （3）用粘度计测定特定温度下，菌体生长最旺盛 时的液体流变特性曲线；计算参数K和
4、n。 （4）根据算出的（d/d）平查得既定转速N时的 表观粘度。 （5）计算ReM。Date8第三章 搅拌器轴功率计算（6）计算Np 在几何相似的小罐里，绘制出Np-ReM曲线；若 ReM300，可以用牛顿型流体的Np-ReM曲线 代替拟塑性流体的Np-ReM曲线。 （7）对几何相似的大罐，计算P0。 （8）再计算Pg。Date9第三章 搅拌器轴功率计算Date10第三章 搅拌器轴功率计算习题 采用带有挡板的通用式发酵罐，已知直 径D=液柱高度HL=2m，搅拌转速 N=2.0r/s=120r/min，搅拌桨为螺旋桨，其 直径d=0.33D=0.66m，通风比 =0.5m3/(m3.min)，发酵液密度 =1000kg/m3，黏度=0.001Pa.S，求该发 酵罐的搅拌功率。（分别依据通风时的 搅拌功率的估算式和经验式计算）Date11第三章 搅拌器轴功率计算
