Hei acolo! În calitate de furnizor de viscozimetre, sunt adesea întrebat despre cum se măsoară vâscozitatea unui lichid sub diferite tensiuni de forfecare folosind un viscozimetru. Este un subiect crucial, în special pentru industrii precum cea alimentară, cosmetică și farmaceutică, unde proprietățile de curgere ale lichidelor pot avea un impact semnificativ asupra calității produsului. În acest blog, vă voi prezenta procesul pas cu pas și vă voi împărtăși câteva sfaturi și trucuri pe parcurs.
Ce este vâscozitatea și efortul de forfecare?
Înainte de a ne aprofunda în procesul de măsurare, să trecem rapid peste ce sunt vâscozitatea și efortul de forfecare. Vâscozitatea este o măsură a rezistenței fluidului la curgere. Gândiți-vă la asta ca cât de „gros” sau „subțire” este un lichid. De exemplu, mierea are o vâscozitate mare deoarece curge lent, în timp ce apa are o vâscozitate scăzută și curge ușor.
Stresul de forfecare, pe de altă parte, este forța pe unitatea de suprafață care face ca un fluid să se deformeze sau să curgă. Când amesteci un lichid, îi aplici forța de forfecare. Relația dintre efortul de forfecare și rata de deformare rezultată (viteza de forfecare) este cea care determină vâscozitatea unui fluid.
De ce să măsori vâscozitatea sub diferite tensiuni de forfecare?
Multe lichide, în special fluidele non-newtoniene, au vâscozități care se modifică în funcție de efortul de forfecare aplicat. Fluidele non-newtoniene pot fi clasificate în diferite tipuri, cum ar fi forfecare - subțierea (vâscozitatea scade odată cu creșterea tensiunii de forfecare), forfecare - îngroșare (vâscozitatea crește cu creșterea efortului de forfecare) și vâscoelastice (prezentă atât proprietăți elastice, cât și vâscoase).
Măsurarea vâscozității sub diferite tensiuni de forfecare ne ajută să înțelegem cum se va comporta un lichid în diferite situații din lumea reală. De exemplu, într-un proces de fabricație în care un lichid este pompat prin țevi sau amestecat într-un rezervor, efortul de forfecare poate varia. Cunoscând vâscozitatea la diferite tensiuni de forfecare, putem optimiza procesul și putem asigura o calitate constantă a produsului.
Alegerea viscozimetrului potrivit
Există mai multe tipuri de viscozimetre disponibile, dar pentru măsurarea vâscozității sub diferite tensiuni de forfecare, aViscozimetru rotativeste adesea cea mai bună alegere. Un vâscozimetru rotativ funcționează prin rotirea unui ax sau bob în lichid și măsurarea cuplului necesar pentru a menține rotația. Cuplul este legat de efortul de forfecare, iar viteza de rotație este legată de viteza de forfecare.
Atunci când alegeți un viscozimetru rotativ, luați în considerare factori precum gama de viscozități pe care trebuie să le măsurați, precizia necesară și tipul de mostre pe care le veți testa. Unele viscozimetre vin și cu caracteristici suplimentare, cum ar fi controlul temperaturii, care poate fi important, deoarece vâscozitatea depinde foarte mult de temperatură.
Configurarea viscozimetrului
Odată ce ați ales viscozimetrul potrivit, este timpul să-l configurați. Iată pașii generali:
- Calibrare: Înainte de a utiliza viscozimetrul, este esențial să-l calibrați. Acest lucru asigură că măsurătorile sunt exacte. Majoritatea viscozimetrelor vin cu fluide de calibrare cu vâscozitate cunoscută. Urmați instrucțiunile producătorului pentru a efectua calibrarea.
- Selectați axul: Alegerea axului depinde de vâscozitatea lichidului și de gama de tensiuni de forfecare pe care doriți să le aplicați. Pentru lichidele cu vâscozitate mare, poate fi necesar un ax mai mare, în timp ce pentru lichidele cu vâscozitate scăzută, un ax mai mic este de obicei suficient.
- Pregătiți Proba: Asigurați-vă că proba este omogenă și la temperatura dorită. Dacă este necesar, utilizați o baie cu temperatură controlată pentru a menține o temperatură constantă în timpul măsurării.
- Instalați axul: Instalați cu atenție axul selectat pe viscozimetru. Asigurați-vă că este aliniat și fixat corespunzător.
Măsurarea vâscozității sub diferite tensiuni de forfecare
Acum că vâscozimetrul este configurat, puteți începe să măsurați vâscozitatea sub diferite solicitări de forfecare. Iată cum:
- Setați condițiile inițiale: Setați viteza de rotație inițială a axului. Aceasta va determina viteza de forfecare inițială și efortul de forfecare. Începeți cu o viteză mică și creșteți-o treptat în trepte.
- Luați măsurători: Odată ce axul a atins o rotație constantă, efectuați o măsurare a vâscozității. Majoritatea viscozimetrelor vor afișa vâscozitatea direct pe ecran. Înregistrați valoarea vâscozității împreună cu viteza de rotație corespunzătoare (rata de forfecare) și efortul de forfecare calculat.
- Modificați efortul de forfecare: Măriți viteza de rotație a arborelui pentru a aplica o efort de forfecare mai mare. Așteptați ca sistemul să atingă o nouă stare de echilibru înainte de a efectua o altă măsurătoare. Repetați acest proces pentru mai multe viteze de rotație diferite pentru a obține o gamă de valori de vâscozitate la diferite tensiuni de forfecare.
Analizarea rezultatelor
După efectuarea măsurătorilor, este timpul să analizăm rezultatele. Trasează un grafic al vâscozității în funcție de efortul de forfecare sau rata de forfecare. Acest grafic, cunoscut sub numele de curbă de curgere, poate oferi informații valoroase despre comportamentul fluidului.
- Fluide newtoniene: Pentru fluidele newtoniene, vâscozitatea rămâne constantă indiferent de efortul de forfecare. Curba de curgere va fi o linie orizontală.
- Forfecare - Fluide de diluare: În cazul fluidelor de forfecare - diluare, vâscozitatea scade pe măsură ce efortul de forfecare crește. Curba debitului va arăta o pantă descendentă.
- Forfecare - Fluide de îngroșare: Forfecare - fluidele de îngroșare au o vâscozitate crescândă odată cu creșterea tensiunii de forfecare. Curba debitului va avea o pantă ascendentă.
Analizând curba de curgere, puteți determina tipul de fluid și proprietățile sale de curgere. Aceste informații pot fi folosite pentru a optimiza procesele, a formula produse și a depana orice probleme legate de flux.
Sfaturi și trucuri
Iată câteva sfaturi pentru a asigura măsurători precise și fiabile ale vâscozității:
- Controlul temperaturii: După cum am menționat mai devreme, vâscozitatea este foarte dependentă de temperatură. Asigurați-vă că controlați temperatura probei pe tot parcursul procesului de măsurare. Chiar și o mică schimbare a temperaturii poate afecta în mod semnificativ vâscozitatea.
- Volumul probei: Utilizați volumul corect de probă recomandat de producătorul viscozimetrului. Volumul insuficient al probei poate duce la măsurători inexacte, mai ales dacă axul nu este complet scufundat în lichid.
- Curatenie: După fiecare măsurătoare, curățați bine axul pentru a îndepărta orice eșantion de 残留的. Acest lucru previne contaminarea încrucișată și asigură rezultate precise pentru următoarea măsurătoare.
- Măsurători multiple: Efectuați mai multe măsurători la fiecare efort de forfecare pentru a asigura consistența. Calculați valoarea medie a vâscozității pentru a reduce eroarea.
Concluzie
Măsurarea vâscozității unui lichid sub diferite tensiuni de forfecare folosind un viscozimetru este o tehnică valoroasă pentru înțelegerea proprietăților de curgere ale fluidelor. Urmând pașii descriși în acest blog, puteți obține măsurători precise și fiabile ale vâscozității și puteți obține informații despre cum se va comporta fluidul în diferite situații din lumea reală.
Dacă sunteți în căutarea unui viscozimetru sau aveți nevoie de mai multe informații despre măsurarea vâscozității, nu ezitați să contactați. Suntem aici pentru a vă ajuta să găsiți soluția potrivită pentru nevoile dumneavoastră specifice. Indiferent dacă sunteți un laborator la scară mică sau o fabrică de producție la scară mare, avem expertiza și produsele pentru a vă sprijini cerințele de măsurare a vâscozității. Contactați-ne astăzi pentru a începe o discuție privind achizițiile și pentru a vă duce analiza fluidelor la nivelul următor.
Referințe
- ASTM D2196 - 18, Metode de testare standard pentru proprietățile reologice ale materialelor non-newtoniene prin viscozimetru rotativ.
- Barnes, HA, Hutton, JF, & Walters, K. (1989). O introducere în reologie. Elsevier Science.