Ugrás a tartalomra
+41 52 511 3200 (SUI)     + 1 713 364 5427 (USA)     
A nem Newtoni folyadék viszkozitásának kimutatása

Nem Newtoni folyadék viszkozitásmérés inline viszkoziméterrel SRV

Sok, ha nem a legtöbb folyadék nem Newtoni viselkedést mutat. Azt mondják, hogy egy folyadék nem newtoni, ha annak mért viszkozitása attól függ, hogy milyen nyírósebességet végeznek a mérés során.

1. Rövid bevezetés a nem newtoni folyadékokból

A viszkozitást úgy határozzuk meg, hogy a nyírófeszültség és a nyírási sebesség aránya egy folyadék egyenletes nyírása alá kerül, az 1. ábrán vázlatosan bemutatva:

1. ábra - Newtoni folyadék nyírása két párhuzamos lemez között

1. ábra: Newtoni folyadék, amely két párhuzamos lemez között van nyírva

Amikor a húzóerő (nyírófeszültség) arányos az alsó lemez sebességével (nyírási sebesség), a folyadékot Newton-nak nevezzük. Viszkozitása arányos a húzóerő és a sebesség arányával. Ezért a viszkozitás nem függ attól, milyen gyorsan nyírják; a nyírási feszültség egyszerűen növekszik, hogy lépést tartson a nyírási sebességgel. Minél nagyobb a nyírófeszültség és a nyírási sebesség aránya, annál nagyobb a viszkozitása (az alábbi 2. ábrán látható két egyenes):

2. ábra - Newtoni és nyíróhígító folyadékok viselkedése

2. ábra: Newtoni és nyíró-vékony folyadékok viselkedése

Newtoni és nem Newtoni folyadékok

Newtoni folyadékok, a folyadékra kifejtett erő megváltoztatása nem változtatja meg azok viszkozitását. A viszkozitás állandó marad, mivel az alkalmazott erő megváltozik. A Newtoni folyadék a nyírófeszültség és a nyírási sebesség közötti kapcsolat lineáris, áthalad az eredetnél, az arányosság állandója a viszkozitási együttható.

Nem-newtoni a folyadékok viszkozitása változhat az erőre gyakorolt ​​erő függvényében. A viszkozitás megváltozik, amikor az alkalmazott erő változik. A Nem Newtoni folyadék a nyírófeszültség és a nyírósebesség viszonya eltérő, sőt időfüggő is lehet (Időtől függő viszkozitás) - konstans viszkozitási együttható nem definiálható nem newtoni folyadékokra, mivel ez lehetséges newtoni folyadékokra.

A nem Newtoni folyadékok esetében a folyadék mechanikájában általában alkalmazott folyadék nyírási tulajdonságainak jellemzésére alkalmazott viszkozitás fogalma nem elégséges. Ehelyett a legjobban számos más reológiai tulajdonságon keresztül tanulmányozzák azokat, amelyek a feszültség és a feszültség-tenzorokhoz kapcsolódnak sok különböző áramlási körülmény között, amelyeket különböző eszközökkel vagy reométerekkel mérnek.

Referencia - https://www.wikilectures.eu/w/Non-Newtonian_fluid (Kép - Creative Commons licenc)

Az egyik nem Newtoni viselkedés, amely sok folyadékra jellemző, az, hogy a mért viszkozitás csökken, amikor a viszkoziméter nyírási sebessége növekszik. Ezt nevezzük nyírási vékonyodási viselkedésnek. A nyíróhígító folyadék nyírófeszültség és nyírási arány aránya nagyra indul, de kisebb lesz, a nyírási sebesség növekedésével. A fenti 2. ábrán a nyíróhígító folyadék nyírófeszültsége és a nyírási sebesség görbéje a nagy viszkozitású folyadékkal párhuzamosan indul, és az alacsony viszkozitású folyadékkal párhuzamosan kanyarodik. A folyadék vékonyabb lesz, annál gyorsabban nyíródik.

A legtöbb folyadék nemlineáris kapcsolatot mutat a nyírófeszültség és a nyírási sebesség között. Ez azt jelenti, hogy a mért viszkozitás a méréshez használt viszkoziméter típusától függ. Az SRV sokkal nagyobb nyírási sebességgel rendelkezik, mint a legtöbb forgó, kapilláris és efflux csésze viszkoziméter. Ezért az SRV gyakran lényegesen eltérő viszkozitást mutat, mint a laboratóriumi forgásmérő eszköz.

A következő bekezdések leírják egy tipikus nyíró hígítófolyadék méréseit, és az inline mérések következményeit Rheonics SRV.

2. A nyíró-hígító anyagok viszkozitásmérése

A koncentrált mosószer-oldatok, mint például a samponok, mosogatószerek és öblítőszerek, jellemzően nyírási elvékonyodást mutatnak. Ha rotációs viszkozimétert, például Brookfield DV-t használnak a viszkozitás mérésére, a jelzett viszkozitás az orsó forgási sebességének növekedésével csökken. A következő chartA 3. ábra ezt a nyírási elvékonyodási viselkedést szemlélteti:

Brookfield-rotációs-viscometer3t
3. ábra - Jelzett viszkozitás és viszkoziméter orsósebesség

3. ábra a) Tipikus rotációs viszkoziméter - Brookfield DV3 (b) Jelzett viszkozitás a viszkoziméter orsó sebességével a szövetek lágyításához egy forgó viszkoziméteren

Bár a nyírási sebesség a legtöbb viszkoziméternél nincs jól meghatározva, kimutatható, hogy a vibrációs viszkoziméterek nyírási sebessége, mint pl. Rheonics Az SRV több mint százszor magasabb, mint egy tipikus Brookfield, Fann vagy más rotációs viszkoziméter. Ez azt jelenti, hogy az SRV a nyírási sebességgörbe nagy nyíróerejű végpontján működik. Az általa jelzett viszkozitás lényegesen alacsonyabb, mint a legtöbb egyéb nem vibrációs viszkozitásmérési eljárásnál.

Ha a-val mérjük Rheonics SRV viszkoziméter, az öblítő 9.7 cPs jelzett viszkozitást ad. A jóval alacsonyabb érték az 1. ábrán látható jelenségre vezethető vissza, a viszkozitás csökkenésére az orsó fordulatszámának növekedésével. Az anyag nyírással vékonyodik, és az SRV nyírási sebessége körülbelül két nagyságrenddel nagyobb, mint a tipikus rotációs viszkoziméterekkel elérhető. Ezért lehetetlen numerikus egyezést találni az SRV és a rotációs viszkoziméterek között, kivéve a szigorúan newtoni, azaz a nyírási sebességtől független folyadékokat.

Mit jelent ez azokban az alkalmazásokban, amelyekben a folyadék erősen nyírófüggő? Ez erősen függ attól, hogy az SRV-t hogyan fogják használni.

1. ábra. Inline viszkoziméter (balra), és beépített folyamatvonal -adapterbe szerelve.

4. ábra. Inline viszkoziméter (balra) és beépítve egy flowline adapterbe inline alkalmazásokhoz

Az inline viszkoziméterek egyik tipikus felhasználási módja a termék viszkozitásának monitorozása annak ellenőrzésére, hogy a viszkozitása állandó marad. A folyamat paramétereit ezután a kezelő beállíthatja, hogy a viszkozitást egy meghatározott tartományon belül tartsák. Ebben az esetben lehetséges lehet egy olyan konverziós képlet származtatása, amely lehetővé teszi Rheonics Az SRV értékeket meghatározott nyírási feltételek mellett végzett laboratóriumi mérésekkel kell korrelálni.

Alternatív megoldásként a Rheonics Az SRV használható érzékelőként egy vezérlőkörben, hogy automatikusan beállítson egy vagy több folyamatparamétert, hogy a termék viszkozitását meghatározott határokon belül tartsa. Jellemző alkalmazási terület a flexo- vagy rotációs mélynyomógépekben, amelyekben a Rheonics Az SRV a nyomdafesték viszkozitásának állandó szinten tartására szolgál.

Mindkét esetben, ha erősen nem Newtoni folyadékokat, például szappan- és felületaktív anyagokat tartalmazó termékeket figyelnek vagy ellenőriznek, az SRV-t olyan folyadékban kell működtetni, amely az érzékelő felett áramlik. Ha a terméket főzőpohárba merítjük, az nem ad reprodukciót. Ha folyékony terméket tartalmazó sorban használják, ez egyértelmű és reprodukálható választ ad a termék viszkozitásának bármilyen változására.

Folyamat Monitororing

Figyelemmel kíséri a termék viszkozitását annak ellenőrzése érdekében, hogy viszkozitása állandó marad-e.

Folyamatirányítás

Az érzékelő a vezérlőhurokban felhasználható egy vagy több folyamatparaméter automatikus beállítására annak érdekében, hogy a termék viszkozitása a megadott határokon belül maradjon.

Nyersanyag-ellenőrzés

Végezzen bejövő alapanyagok minőség-ellenőrzését.

Végtermék ellenőrzése

Gondoskodjon arról, hogy a végtermékek minősége megfeleljen a megállapított szabványoknak.

JEGYZET: Az áramlási rendszer (konzisztencia) fontos a megbízható és pontos monitorozáshozoring nem newtoni folyamatfolyadékokban. Áramolja át a folyadékot az érzékelőn, és biztosítsa az egyenletes áramlási rendszert azáltal, hogy minden mérés során hasonló a folyadék sebessége és keresztmetszete.

3. Javaslatok az alkalmazhatóság tesztelésére Rheonics SRV nem newtoni folyadékokkal végzett mérésekhez

Értékelésekor a Rheonics Az SRV egy adott inline méréshez elengedhetetlen, hogy az SRV-t tényleges folyamatkörülmények között működtesse. Az SRV-t olyan folyamatsorba kell helyezni, amelyben a termék áramlik, és a folyamat során a viszkozitást és a hőmérsékletet fel kell jegyezni.

Alapvető fontosságú, hogy az SRV-t NEM statikus mérések alapján értékeljék. Ha az SRV-t egy helyhez kötött folyadék főzőpohárba helyezi, akkor általában nem adnak olyan méréseket, amelyek megegyeznek a tényleges folyamatvonalon elvégzett mérésekkel, az adott folyamat működésére jellemző áramlási sebességgel.

Azoknál az alkalmazásoknál, amelyeknél nem világos, hogy a Rheonics Az SRV hasznos méréseket ad, kérem keressen Rheonics hogy megszervezze az egyik SRV érzékelő kipróbálását az alkalmazásban.

Sensor_Pipe_mounting

5. ábra: SRV és SRD telepítése csövekbe

Keresés