Ana İçeriğe Geç
+41 52 511 (SUI)     + 1 713 364 5427 (ABD)     
Newton Dışı Akışkan Viskozitesinin Belirlenmesi

Inline viskozimetre SRV ile Newton dışı sıvı viskozite ölçümü

Çoğu olmasa da sıvıların çoğu Newtonyan olmayan davranışlar sergiler. Bir sıvının, ölçülen viskozitesi, ölçümün gerçekleştirildiği kesme hızına bağlı olduğunda Newton olmayan bir madde olduğu söylenir.

1. Newton olmayan akışkanlara kısa bir giriş

Viskozite, bir akışkan Şekil 1'de şematik olarak gösterilen düzgün bir kesime maruz bırakıldığında kesme geriliminin kesme hızına oranı olarak tanımlanır:

Şekil 1 - İki paralel plaka arasında kesilen bir Newton sıvısı

1: İki paralel plaka arasına kesilen bir Newton sıvısı

Sürükleme kuvveti (kesme gerilimi) alt plakanın hızı (kesme hızı) ile orantılı olduğunda, sıvıya Newtonian denir. Viskozitesi sürtünme kuvvetinin hıza oranı ile orantılıdır. Bu nedenle, viskozite, ne kadar hızlı kesileceğine bağlı değildir; kesme gerilimi, kesme hızına ayak uydurmak için artacaktır. Kesme gerilmesinin kesme hızına oranı ne kadar büyük olursa, viskozite o kadar yüksek olur (aşağıdaki Şekil 2'deki iki düz çizgi):

Şekil 2 - Newtoniyen ve kesme inceltme akışkanlarının davranışı

Şekil 2: Newtoniyen ve kayma inceltici akışkanların davranışı

Newtonyen ve Newtonyan Olmayan Sıvılar

İçin Newton sıvıları, sıvıya uyguladığınız kuvveti değiştirmek viskozitelerini değiştirmez. Uygulanan kuvvet değiştikçe viskozite sabit kalır. İçinde Newton sıvısı kayma gerilimi ve kayma hızı arasındaki ilişki başlangıç ​​noktasından geçen doğrusaldır, orantısallık sabiti viskozite katsayısıdır.

Newton olmayan akışkanlar, akışkanın üzerine uygulanan kuvvet miktarına göre değişen viskozitelere sahiptir. Uygulanan kuvvet değiştikçe viskozite değişir. İçinde Newton olmayan sıvı Kayma gerilmesi ile kesme hızı arasındaki ilişki farklıdır ve hatta zamana bağlı olabilir (Zamana Bağlı Viskozite) - Newtoncu sıvılar için mümkün olduğu için Newton olmayan sıvılar için sabit bir viskozite katsayısı tanımlanamaz.

Newtoncu olmayan akışkanlar söz konusu olduğunda, genellikle bir akışkanın kesme özelliklerinin karakterize edilmesi için akışkanlar mekaniğinde kullanılan viskozite kavramı yeterli değildir. Bunun yerine, en iyi, farklı cihazlar veya reometreler kullanılarak ölçülen birçok farklı akış koşulunda stres ve gerinim hızı tensörleri ile ilgili olan diğer birkaç reolojik özellik aracılığıyla incelenir.

Referans - https://www.wikilectures.eu/w/Non-Newtonian_fluid (Resim - Creative Commons Lisansı)

Birçok sıvı için ortak olan Newton tipi olmayan bir davranış, ölçülen viskozitenin, viskozimetrenin kesme hızı arttıkça azalmasıdır. Buna kesme inceltme davranışı denir. Bir kayma inceltici sıvının kayma gerilmesinin kayma hızına oranı yüksek başlar, ancak kayma hızı arttıkça küçülür. Yukarıdaki Şekil 2'de, kesme inceltme sıvısının kesme hızı eğrisine karşı kesme gerilimi, yüksek viskoziteli sıvılara paralel olarak başlar ve düşük viskoziteli sıvılara paralel olarak sarılır. Sıvı, daha hızlı kesildiği için incelir.

Çoğu sıvı, kesme gerilimi ile kesme hızı arasında doğrusal olmayan bir ilişki sergiler. Bu, ölçülen viskozitenin, ölçüm için kullanılan viskozimetre tipine bağlı olduğu anlamına gelir. SRV, çoğu dönme, kılcal ve akışlı akışlı viskozimetreden çok daha yüksek kesme hızına sahiptir. Bu nedenle, SRV genellikle bir laboratuvar dönme aletinden çok daha farklı bir viskozite gösterecektir.

Aşağıdaki paragraflar, tipik bir kayma inceltme sıvısının ölçümlerini ve hat içi ölçümlerin sonuçlarını açıklamaktadır. Rheonics SRV.

Kesme-inceltme malzemelerinin 2. Viskozite ölçümleri

Şampuanlar, bulaşık yıkama sıvıları ve yumuşatıcılar gibi konsantre deterjan çözeltileri tipik olarak kesmeyle incelme davranışı gösterir. Viskozitelerini ölçmek için Brookfield DV gibi bir rotasyonel viskozimetre kullanıldığında, iş milinin dönme hızı arttıkça belirtilen viskozite azalır. Aşağıdaki chartŞekil 3, bu kayma incelmesi davranışını göstermektedir:

Brookfield-dönme-viscometer3t
Şekil 3 - Belirtilen viskozite ve viskozimetre iş mili hızı

Şekil 3 (a) Tipik bir rotasyonel viskozimetre - Brookfield DV3 (b) Dönen bir viskozimetrede kumaş yumuşatması için belirtilen viskozite ve viskozimetre iş mili hızı

Kayma hızı çoğu viskozimetre için iyi tanımlanmamış olsa da, titreşimli viskozimetrelerin kayma hızının, örneğin Rheonics SRV, tipik bir Brookfield, Fann veya diğer rotasyonel viskozimetreninkinden yüz kat daha yüksektir. Bu, SRV'nin kayma hızı eğrisinin yüksek kesme kuyruğunda çalıştığı anlamına gelir. Gösterdiği viskozite, diğer titreşimsiz viskozite ölçüm işlemlerinin çoğundan önemli ölçüde daha düşüktür.

ile ölçüldüğünde Rheonics SRV viskozimetre, kumaş yumuşatıcının belirtilen viskozitesi 9.7 cPs'dir. Çok daha düşük olan değer, Şekil 1'de görülen aynı olguya, iş mili hızı arttıkça viskozitenin azalmasına izlenebilir. Malzeme kesmeyle incelmektedir ve SRV'nin kesme hızı, tipik rotasyonel viskozimetrelerle elde edilebilenden yaklaşık iki kat daha yüksektir. Bu nedenle, kesin olarak Newton'a uygun olan, yani kayma hızından bağımsız akışkanlar dışında, SRV ile rotasyonel viskozimetreler arasında sayısal bir eşleşme elde etmek imkansızdır.

Bu, sıvının yüksek oranda kaymaya bağlı olduğu uygulamalar için ne anlama geliyor? Bu, SRV'nin ne için kullanılacağına güçlü bir şekilde bağlıdır.

Şekil 1. Hat içi viskozimetre (solda) ve hat içi uygulamalar için bir akış hattı adaptörüne takılı.

Şekil 4. Sıralı viskozimetre (solda) ve sıralı uygulamalar için bir akış hattı adaptörüne monte edilmiştir

Hat içi viskozimetrenin tipik bir kullanımı, bir ürünün viskozitesinin sabit kaldığını doğrulamak için izlenmesidir. Daha sonra proses parametreleri, viskoziteyi belirli bir aralıkta tutmak için operatör tarafından ayarlanabilir. Bu durumda, izin veren bir dönüşüm formülünün türetilmesi mümkün olabilir. Rheonics SRV okumaları, tanımlanmış kayma koşullarına sahip laboratuvar ölçümleriyle ilişkilendirilecektir.

Alternatif olarak, Rheonics SRV, ürün viskozitesini belirtilen sınırlar içinde tutmak amacıyla bir veya daha fazla işlem parametresini otomatik olarak ayarlamak için bir kontrol döngüsündeki sensör olarak kullanılabilir. Tipik bir uygulama fleksografik veya rotogravür baskı makinelerindedir; Rheonics SRV, baskı mürekkebinin viskozitesini sabit tutmak için kullanılır.

Her iki durumda da, sabun ve yüzey aktif madde içeren ürünler gibi yüksek oranda Newton içermeyen sıvılar izlendiğinde veya kontrol edildiğinde, SRV, sensörün ötesine akan bir sıvı içinde çalıştırılmalıdır. Bir beher ürün içine daldırılırsa tekrarlanabilir okumalar vermeyecektir. Akan ürün içeren bir çizgide kullanıldığında, ürün viskozitesindeki değişikliklere net ve tekrarlanabilir bir yanıt verecektir.

Süreç Takibioring

Viskozitesinin sabit kaldığını doğrulamak için bir ürünün viskozitesini izleyin.

Süreç kontrolü

Sensör, ürünün viskozitesini belirtilen limitler dahilinde tutmak için bir veya daha fazla proses parametresini otomatik olarak ayarlamak için bir kontrol döngüsünde kullanılabilir.

Hammadde Kontrolü

Gelen hammaddeler üzerinde Kalite Kontrolleri yapın.

Son Ürün Kontrolü

Nihai ürünlerin kalitesinin belirlenmiş standartlara tam uyumunu sağlamak.

NOT: Güvenilir ve doğru izleme elde etmek için akış rejimi (tutarlılık) önemlidiroring Newtonyen olmayan proses akışkanlarında. Sıvıyı sensör üzerinden akıtın ve tüm ölçümler sırasında benzer sıvı hızı ve kesitine sahip olarak tutarlı akış rejimi sağlayın.

3. Uygulanabilirliğinin test edilmesine yönelik öneriler Rheonics Newtonyen olmayan akışkanlarla yapılan ölçümlere SRV

değerlendirirken Rheonics Belirli bir hat içi ölçüm için SRV'nin gerçek proses koşulları altında çalıştırılması önemlidir. SRV, ürünün aktığı bir proses hattına yerleştirilmeli ve proses hattının çalışması sırasında viskozite ve sıcaklık kaydedilmelidir.

SRV'nin statik ölçümlere dayalı olarak DEĞERLENDİRİLMEMESİ kesinlikle şarttır. SRV'yi bir durağan sıvı kabına yerleştirmek, tipik olarak, gerçek proses hattında, o prosesin çalışması için tipik olan akış hızlarıyla alınan ölçümlere uygun ölçümler vermeyecektir.

belirsiz olduğu uygulamalar için Rheonics SRV yararlı ölçümler sağlayacaktır, lütfen iletişime geçin Rheonics Uygulamanızdaki SRV sensörlerinden birinin denemesini düzenlemek için.

Sensör_Boru_montajı

Şekil 5. SRV ve SRD'nin borulara montajı

Ara