牛顿和非牛顿流体动力学在处理中的重要性

所有工厂和加工人员都明白保持产品的完整性是至关重要的。在食品加工，处理可以改变产品的质地、味道和外观，而在药物处理，维持精细的细胞结构至关重要。食物的行为，饮料而制药业在加工条件下是要考虑的关键因素。

在这篇文章中——为工厂人员、工程师、质量专家、研发部门和其他加工高手所写——我们关注的是那些对加工过程中发挥作用的力量做出不同反应的产品。这些力包括系统压力、速度和发生在管道或管道表面的摩擦力。例如,泵为流动的流体在系统中产生压力，压力对流体起作用力的作用。

产品分为两类-牛顿流体和非牛顿流体。我们讨论他们在处理过程中的行为，以及与每种流体类型相关的常见处理问题。

牛顿流体和非牛顿流体的一个关键区别是它们在加工过程中对力的反应。

运动中的流体会产生切变应力，这种应力是由颗粒之间的相对运动引起的。对于在管道中流动的流体，流体在管道壁面处的速度接近于零，但流体的速度随着距离管道壁面的距离而增大。

取决于流体的粘度和温度在你的系统内，流体颗粒相对于管壁的运动是快还是慢。

较高的剪切速率=粘度较低(稀释剂)

随着剪切速率的增加，一些流体变薄。这些流体被称为剪切变薄或触变流体。经历剪切变薄的流体包括:比如番茄酱，洗液和血。

剪切应力是由流体流过表面所引起的。切应力的结果是管内表面和管内中心的流体速度的差异。

剪切应变

剪切增稠流体在快速移动的剪切力作用下就像固体一样。这就是为什么在高转速下运行的泵可以产生快速移动的剪切力和高压，从而导致产品粘度的增加。在高压下，分子进入剪切增稠产品相互拥挤，阻碍流动。

然而，在较低的压力和较低的速度过程中，分子有时间相互分离，因此它们的粘度降低，使得剪切增稠产物像液体一样，因为分子不会聚集在一起。

对羊毛敏感的产品，如番茄酱、洗发水和蛋清必须是处理轻轻在整个系统中保持产品的完整性。

虽然一个较慢的RPM泵可以防止产品受到泵壳内的影响，泵速度只是一个变量在您的产品处理。管径和产品温度也有一定的作用。

剪切泵的

剪切敏感液体在应力或压力下会改变粘度。当通过泵内的叶轮流动时，一些液体的粘性会降低，这种现象称为剪切稀释。其他流体随着力的增加而变得更粘滞，这被称为剪切增稠或膨胀。

膨胀体的显著特征是，它们与所受到的剪切力成比例地变厚。

通过泵搅动水，水就全部流过;通过泵搅拌玉米淀粉/水的混合物，根据泵产生的剪切应力的大小，你就得到了粘度更高的流体。

在摩擦损失方面，通过管道的流体粘度同样会随着管壁附近产生的剪切应力的大小而变化，速度和体积在管壁附近减小，在管壁中心增大。

当施加力时，牛顿流体如水不会改变粘度。当施加外力时，番茄酱等非牛顿流体的粘度会发生变化。

在给定的工作地点，泵的效率是实现温和的产品处理的一个重要因素。泵的效率是通过进入泵内的液体量与流出的液体量的比值来衡量的。

诸如速度、能量、泵效率和管径等因素都决定了产品的处理方式。在某些情况下，当产品对加工参数很敏感时，工程师可以通过增加线径和缩短距离来降低速度，以最小化压力要求。

温度的作用

温度控制是保持最佳粘度的一个重要因素，因为产品粘度会随温度发生显著变化。

例如，一些食物酱料在加热时粘度较低，但在冷却时就会变得粘稠。同样，加热蜂蜜，它会比冷却到室温时倒得更快。