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 a tipikus nyíró-vékonyító folyadék méréseit és a Rheonics SRV-vel történő inline mérések következményeit.

2. A nyíró-hígító anyagok viszkozitásmérése

A koncentrált mosószer-oldatok, például samponok, mosogatószerek és textillágyítók jellemzően nyírási hígító viselkedést mutatnak. Ha egy forgó viszkozimétert, például Brookfield DV-t használunk viszkozitásuk mérésére, akkor a jelzett viszkozitás csökken az orsó fordulatszámának növekedésével. A következő ábra, a 3. ábra szemlélteti ezt a nyírási vékonyodási viselkedést:

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

Noha a nyírási sebesség a legtöbb viszkoziméter számára nincs pontosan meghatározva, kimutatható, hogy a vibrációs viszkoziméterek, például a Rheonics SRV nyírási sebessége több százszor nagyobb, mint egy tipikus Brookfield, Fann vagy más forgó viszkoziméter esetén. . Ez azt jelenti, hogy az SRV a nyírási sebesség-görbe nagy nyírási farokán működik. Az általa jelzett viszkozitás lényegesen alacsonyabb, mint a legtöbb más, nem vibrációs viszkozitásmérési eljárásnál.

Rheonics SRV viszkoziméterrel mérve, az anyaglágyító 9.7 cPs jelzett viszkozitást ad. A sokkal alacsonyabb érték az 1. ábrán látható jelenséghez vezethető vissza, viszkozitásának csökkenése az orsó sebességének növekedésével. Az anyag nyíró-vékony, és az SRV nyírási sebessége körülbelül két nagyságrenddel nagyobb, mint a tipikus forgó viszkoziméterekkel elérhető. Ezért lehetetlen numerikus egyezést kapni az SRV és a forgó viszkoziméterek között, kivéve 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 viszkoziméter egyik tipikus felhasználása a termék viszkozitásának monitorozása annak ellenőrzése céljából, hogy viszkozitása állandó marad-e. A folyamat paramétereit az operátor beállíthatja úgy, hogy a viszkozitást egy meghatározott tartományon belül tartsa. Ebben az esetben lehetséges olyan konverziós képlet származtatása, amely lehetővé teszi a Rheonics SRV leolvasásainak korrelációját a meghatározott nyírási körülmények közötti laboratóriumi mérésekkel.

Alternatív megoldásként a Rheonics SRV érzékelőként használható egy vezérlőhurokban egy vagy több folyamatparaméter automatikus beállításához annak érdekében, hogy a termék viszkozitása a megadott határokon belül maradjon. Jellemző alkalmazás a flexográfiai vagy rotációs mélynyomó gépekben, ahol a Rheonics SRV-t arra használják, hogy a nyomdafesték viszkozitását állandó értéken tartsa.

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.

Folyamatfigyelés

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 nem newtoni folyamatfolyadékok megbízható és pontos monitorozásához. Vezesse át a folyadékot az érzékelőn, és biztosítsa az egyenletes áramlási rendszert azáltal, hogy minden mérés során hasonló folyadék sebességgel és keresztmetszettel rendelkezik.

3. Ajánlások a Rheonics SRV alkalmazhatóságának vizsgálatára nem Newtoni folyadékokkal végzett mérésekhez

A Rheonics SRV értékelésekor egy adott inline méréshez elengedhetetlen az SRV működtetése a tényleges folyamat körülmények között. Az SRV-t olyan folyamatvezetékbe kell helyezni, amelyben a termék áramlik, és a viszkozitást és a hőmérsékletet fel kell jegyezni a folyamatvezeték működése közben.

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.

Azokban az alkalmazásokban, amelyekben nem egyértelmű, hogy a Rheonics SRV hasznos méréseket fog-e végezni, kérjük, forduljon a Rheonicshoz, hogy megbeszéljék az alkalmazásban szereplő egyik SRV érzékelőt.

Sensor_Pipe_mounting

5. ábra: SRV és SRD telepítése csövekbe

Keresés