（1）混合时间

混合时间的测量是通过在反应器的某个位置加入具有相同流动性质但不同检测性质的物质，如不同的电导率、pH 值、颜色等，然后采用检测仪器检测这些性质均匀遍及整个混合体系所需要的时间，即混合时间。

本实验主要采用酸-碱中和消色法测定混合体系的混合时间，同时通过录像记录搅拌反应器内混沌混合区和混合隔离区的演化规律。具体步骤如下：

①在搅拌槽内加入适量的酚酞溶液，充分搅拌，使酚酞溶液均匀分布在羧甲基纤维素钠溶液中。

②从搅拌槽顶部加入50 mL NaOH 溶液（1 mol/L），充分搅拌，直到搅拌槽内的羧甲基纤维素钠溶液的颜色变为紫红色。

③通过变频器将搅拌转速调节至考察转速，从搅拌槽顶部加入25 mL H2SO4 溶液（1 mol/L），同时采用Logitech 高清摄像头对流体混合过程进行录像，记录混沌混合区和混合隔离区的变化规律，以及流体的混合时间（从加入H2SO4 溶液时开始计时到搅拌槽内流体颜色全部从紫红色变为无色的时间，即为混合时间）。

（2）混合时间数（NTm）

本实验采用混合时间数（无因次数）表征流体的混合效率。

式中，N 为搅拌转速，r/s；Tm 为混合时间，s。

（3）羧甲基纤维素钠溶液的流变特性

羧甲基纤维素钠溶液是一种典型的非牛顿流体，具有剪切稀化的特性。非牛顿流体的流变特性可以采用Power-Law 模型进行描述。

式中，μa 为流体的表观黏度，Pa·s；K 为稠度系数；n 为流变行为指数；为剪切速率，r/s；ks 为Metzner 指数；N 为搅拌转速，r/s。

非牛顿流体的雷诺数可根据表观黏度来进行计算，计算表达式为(www.daowen.com)

式中，Re 为雷诺数；ρ 为溶液的密度，kg/m3；D 为搅拌桨的直径，m。

本实验的实验介质为1.5 wt%的羧甲基纤维素钠溶液，其流变特性参数见表5.3。

表5.3　羧基纤维素钠溶液的流变特性

通过实验测量了R-RT 桨、RF-RT 桨和PRF-RT 桨3 种类型搅拌桨的Metzner 指数ks 分别为11.5，11.1 和10.7。

（4）搅拌功耗

实验过程中采用扭矩传感器（HX-90D 型，华欣机电有限公司）测量扭矩值M，采用激光测速仪（DT-2234B 型，深圳市欣宝瑞仪器有限公司）测量搅拌转速N，计算搅拌功率P。

（5）最大Lyapunov 指数（LLE）

本实验计算LLE 过程如下：对压力脉动时间序列数据X1，X2，…，XK，…，XQ，其相空间重构过程包括：先采用G-P 算法确定得到关联维d，再由m≥2d+1 得到嵌入维数m，接着用互信息量法算出时间延迟τ，则重构相空间为

取初始点Y（t0），设其与最近相邻点Y0（t0）之间的距离为L0，追踪这两点的时间演化，直到t1 时刻，其间距超过某规定值ζ>0，L′0 =>ζ，保留Y（t1），在Y（t1）邻近另找一个点Y1（t1），使得L1 =<ζ，并且与之夹角尽可能地小，继续上述过程，直到Y（t）到达时间序列的终点Q，这时追踪演化过程的总的迭代次数为J，则最大Lyapunov 指数为