Здравейте! Като доставчик на вискозиметри често ме питат как да измервам вискозитета на течност при различни напрежения на срязване с помощта на вискозиметър. Това е ключова тема, особено за индустрии като хранителна, козметична и фармацевтична, където свойствата на течливостта на течностите могат значително да повлияят на качеството на продукта. В този блог ще ви преведа през процеса стъпка по стъпка и ще споделя някои съвети и трикове по пътя.
Какво е вискозитет и напрежение на срязване?
Преди да се потопим в процеса на измерване, нека бързо да разгледаме какво представляват вискозитетът и напрежението на срязване. Вискозитетът е мярка за съпротивлението на течността срещу потока. Мислете за това колко "дебела" или "тънка" е течността. Например медът има висок вискозитет, защото тече бавно, докато водата има нисък вискозитет и тече лесно.
Напрежението на срязване, от друга страна, е силата на единица площ, която кара течността да се деформира или тече. Когато разбърквате течност, вие прилагате напрежение на срязване към нея. Връзката между напрежението на срязване и получената скорост на деформация (скорост на срязване) е това, което определя вискозитета на течността.
Защо да измервате вискозитета при различни напрежения на срязване?
Много течности, особено ненютонови течности, имат вискозитет, който се променя в зависимост от приложеното напрежение на срязване. Ненютоновите течности могат да бъдат класифицирани в различни типове, като срязване - изтъняване (вискозитетът намалява с увеличаване на напрежението на срязване), срязване - сгъстяване (вискозитетът се увеличава с увеличаване на напрежението на срязване) и вискоеластични (показват както еластични, така и вискозни свойства).
Измерването на вискозитета при различни напрежения на срязване ни помага да разберем как една течност ще се държи в различни реални ситуации. Например, в производствен процес, при който течност се изпомпва през тръби или се смесва в резервоар, напрежението на срязване може да варира. Познавайки вискозитета при различни напрежения на срязване, можем да оптимизираме процеса и да осигурим постоянно качество на продукта.
Избор на правилния вискозиметър
Има няколко вида налични вискозиметри, но за измерване на вискозитета при различни напрежения на срязване,Ротационен вискозиметърчесто е най-добрият избор. Ротационният вискозиметър работи чрез въртене на шпиндел или боб в течността и измерване на въртящия момент, необходим за поддържане на въртенето. Въртящият момент е свързан с напрежението на срязване, а скоростта на въртене е свързана със скоростта на срязване.
Когато избирате ротационен вискозиметър, помислете за фактори като обхвата на вискозитета, който трябва да измерите, изискваната точност и вида на пробите, които ще тествате. Някои вискозиметри се предлагат и с допълнителни функции като контрол на температурата, което може да бъде важно, тъй като вискозитетът е силно зависим от температурата.
Настройка на вискозиметъра
След като сте избрали правилния вискозиметър, е време да го настроите. Ето общите стъпки:
- Калибриране: Преди да използвате вискозиметъра, важно е да го калибрирате. Това гарантира, че измерванията са точни. Повечето вискозиметри се доставят с течности за калибриране с известен вискозитет. Следвайте инструкциите на производителя, за да извършите калибрирането.
- Изберете шпиндела: Изборът на шпиндел зависи от вискозитета на течността и обхвата на напреженията на срязване, които искате да приложите. За течности с висок вискозитет може да е необходим по-голям шпиндел, докато за течности с нисък вискозитет обикновено е достатъчен по-малък шпиндел.
- Подгответе пробата: Уверете се, че пробата е хомогенна и с желаната температура. Ако е необходимо, използвайте вана с контролирана температура, за да поддържате постоянна температура по време на измерването.
- Инсталирайте шпиндела: Внимателно монтирайте избрания шпиндел върху вискозиметъра. Уверете се, че е правилно подравнен и закрепен.
Измерване на вискозитет при различни напрежения на срязване
Сега, когато вискозиметърът е настроен, можете да започнете да измервате вискозитета при различни напрежения на срязване. Ето как:
- Задайте първоначалните условия: Задайте началната скорост на въртене на шпиндела. Това ще определи началната скорост на срязване и напрежението на срязване. Започнете с ниска скорост и постепенно я увеличавайте на стъпки.
- Направете измервания: След като шпинделът достигне стабилно състояние на въртене, направете измерване на вискозитета. Повечето вискозиметри ще покажат вискозитета директно на екрана. Запишете стойността на вискозитета заедно със съответната скорост на въртене (скорост на срязване) и изчисленото напрежение на срязване.
- Променете напрежението на срязване: Увеличете скоростта на въртене на шпиндела, за да приложите по-високо напрежение на срязване. Изчакайте системата да достигне ново стабилно състояние, преди да предприемете ново измерване. Повторете този процес за няколко различни скорости на въртене, за да получите диапазон от стойности на вискозитет при различни напрежения на срязване.
Анализиране на резултатите
След като направите измерванията, е време да анализирате резултатите. Начертайте графика на вискозитета спрямо напрежението на срязване или скоростта на срязване. Тази графика, известна като крива на потока, може да предостави ценна информация за поведението на течността.
- Нютонови течности: За нютонови течности вискозитетът остава постоянен независимо от напрежението на срязване. Кривата на потока ще бъде хоризонтална линия.
- Срязване - разреждащи течности: В случай на течности за разреждане на срязване, вискозитетът намалява с увеличаване на напрежението на срязване. Кривата на потока ще показва низходящ наклон.
- Срязване - сгъстяващи течности: Сгъстяващи течности при срязване имат нарастващ вискозитет с увеличаване на напрежението на срязване. Кривата на потока ще има възходящ наклон.
Чрез анализиране на кривата на потока можете да определите вида на течността и нейните свойства на потока. Тази информация може да се използва за оптимизиране на процеси, формулиране на продукти и отстраняване на проблеми, свързани с потока.
Съвети и трикове
Ето няколко съвета за осигуряване на точни и надеждни измервания на вискозитета:
- Контрол на температурата: Както споменахме по-рано, вискозитетът е силно зависим от температурата. Уверете се, че контролирате температурата на пробата през целия процес на измерване. Дори малка промяна в температурата може значително да повлияе на вискозитета.
- Обем на пробата: Използвайте правилния обем на пробата, препоръчан от производителя на вискозиметъра. Недостатъчният обем на пробата може да доведе до неточни измервания, особено ако шпинделът не е напълно потопен в течността.
- Почистване: След всяко измерване, почистете добре шпиндела, за да отстраните всяка проба残留的. Това предотвратява кръстосано замърсяване и гарантира точни резултати за следващото измерване.
- Множество измервания: Направете многократни измервания при всяко напрежение на срязване, за да осигурите последователност. Изчислете средната стойност на вискозитета, за да намалите грешката.
Заключение
Измерването на вискозитета на течност при различни напрежения на срязване с помощта на вискозиметър е ценна техника за разбиране на свойствата на потока на течностите. Като следвате стъпките, описани в този блог, можете да получите точни и надеждни измервания на вискозитета и да получите представа за това как течността ще се държи в различни реални ситуации.
Ако търсите вискозиметър или се нуждаете от повече информация относно измерването на вискозитета, не се колебайте да се свържете с нас. Ние сме тук, за да ви помогнем да намерите правилното решение за вашите специфични нужди. Независимо дали сте малка лаборатория или широкомащабно производствено предприятие, ние разполагаме с експертизата и продуктите, за да подкрепим вашите изисквания за измерване на вискозитет. Свържете се с нас днес, за да започнем дискусия за доставка и да издигнем анализа на течностите ви на следващото ниво.
Референции
- ASTM D2196 - 18, Стандартни методи за изпитване на реологични свойства на ненютонови материали чрез ротационен вискозиметър.
- Barnes, HA, Hutton, JF, & Walters, K. (1989). Въведение в реологията. Elsevier Science.