Bok tamo! Kao dobavljača viskozimetra, često me pitaju kako izmjeriti viskoznost tekućine pod različitim smičnim naprezanjima pomoću viskozimetra. To je ključna tema, posebno za industrije poput prehrambene, kozmetičke i farmaceutske, gdje svojstva protoka tekućina mogu značajno utjecati na kvalitetu proizvoda. U ovom blogu provest ću vas kroz proces korak po korak i usput podijeliti neke savjete i trikove.
Što je viskoznost i smični napon?
Prije nego što zaronimo u proces mjerenja, prođimo brzo o tome što su viskoznost i smično naprezanje. Viskoznost je mjera otpora fluida protoku. Zamislite to koliko je tekućina "gusta" ili "rijetka". Na primjer, med ima visoku viskoznost jer sporo teče, dok voda ima nisku viskoznost i lako teče.
S druge strane, posmično naprezanje je sila po jedinici površine koja uzrokuje deformaciju ili tečenje tekućine. Kada miješate tekućinu, na nju primjenjujete smično naprezanje. Odnos između smičnih naprezanja i rezultirajuće brzine deformacije (brzine smicanja) ono je što određuje viskoznost tekućine.
Zašto mjeriti viskoznost pod različitim smičnim naprezanjima?
Mnoge tekućine, posebno ne-Newtonove tekućine, imaju viskozitet koji se mijenja ovisno o primijenjenom smičnom naprezanju. Ne-Newtonove tekućine mogu se klasificirati u različite tipove, kao što su smično stanjivanje (viskoznost opada s povećanjem smičnih naprezanja), smicanje - zgušnjavanje (viskoznost raste s povećanjem smičnih naprezanja) i viskoelastično (pokazuju i elastična i viskozna svojstva).
Mjerenje viskoznosti pod različitim smičnim naprezanjima pomaže nam razumjeti kako će se tekućina ponašati u različitim situacijama u stvarnom svijetu. Na primjer, u procesu proizvodnje gdje se tekućina pumpa kroz cijevi ili miješa u spremniku, smično naprezanje može varirati. Poznavajući viskoznost pri različitim smičnim naprezanjima, možemo optimizirati proces i osigurati dosljednu kvalitetu proizvoda.
Odabir pravog viskozimetra
Dostupno je nekoliko vrsta viskozimetara, ali za mjerenje viskoznosti pod različitim smičnim naprezanjima,Rotacijski viskozimetarje često najbolji izbor. Rotacijski viskozimetar radi rotiranjem vretena ili vretena u tekućini i mjerenjem momenta potrebnog za održavanje rotacije. Zakretni moment je povezan s naprezanjem na smicanje, a brzina vrtnje s brzinom smicanja.
Prilikom odabira rotacijskog viskozimetra, uzmite u obzir čimbenike poput raspona viskoznosti koje trebate izmjeriti, potrebne točnosti i vrste uzoraka koje ćete testirati. Neki viskozimetri također dolaze s dodatnim značajkama poput kontrole temperature, što može biti važno jer viskoznost uvelike ovisi o temperaturi.
Postavljanje viskozimetra
Nakon što ste odabrali pravi viskozimetar, vrijeme je da ga postavite. Evo općih koraka:
- Kalibriranje: Prije uporabe viskozimetra, bitno ga je kalibrirati. To osigurava da su mjerenja točna. Većina viskozimetara dolazi s kalibracijskim tekućinama poznate viskoznosti. Za izvođenje kalibracije slijedite upute proizvođača.
- Odaberite vreteno: Izbor vretena ovisi o viskoznosti tekućine i rasponu smičnih naprezanja koja želite primijeniti. Za tekućine visoke viskoznosti može biti potrebno veće vreteno, dok je za tekućine niske viskoznosti obično dovoljno manje vreteno.
- Pripremite uzorak: Provjerite je li uzorak homogen i na željenoj temperaturi. Ako je potrebno, koristite kupku s kontroliranom temperaturom za održavanje konstantne temperature tijekom mjerenja.
- Instalirajte vreteno: Pažljivo postavite odabrano vreteno na viskozimetar. Provjerite je li ispravno poravnat i osiguran.
Mjerenje viskoznosti pod različitim smičnim naprezanjima
Sada kada je viskozimetar postavljen, možete početi mjeriti viskoznost pod različitim naprezanjima smicanja. Evo kako:
- Postavite početne uvjete: Postavite početnu brzinu vrtnje vretena. To će odrediti početnu brzinu smicanja i smično naprezanje. Počnite s malom brzinom i postupno je povećavajte u koracima.
- Uzmi mjerenja: Nakon što je vreteno dostiglo ravnomjerno stanje rotacije, izvršite mjerenje viskoznosti. Većina viskozimetara će prikazati viskoznost izravno na ekranu. Zabilježite vrijednost viskoznosti zajedno s odgovarajućom brzinom vrtnje (brzinom smicanja) i izračunatim naprezanjem na smicanje.
- Promijenite smični napon: Povećajte brzinu vrtnje vretena kako biste primijenili veće smično naprezanje. Prije novog mjerenja pričekajte da sustav postigne novo stabilno stanje. Ponovite ovaj postupak za nekoliko različitih brzina vrtnje kako biste dobili raspon vrijednosti viskoznosti pri različitim smičnim naprezanjima.
Analiza rezultata
Nakon obavljenih mjerenja, vrijeme je za analizu rezultata. Nacrtajte graf viskoznosti u odnosu na smično naprezanje ili brzinu smicanja. Ovaj grafikon, poznat kao krivulja protoka, može pružiti vrijedne informacije o ponašanju tekućine.
- Newtonove tekućine: Za Newtonove tekućine, viskoznost ostaje konstantna bez obzira na smično naprezanje. Krivulja protoka bit će vodoravna linija.
- Smicanje - Tekućine za razrjeđivanje: U slučaju tekućina koje se razrjeđuju smicanjem, viskoznost se smanjuje kako raste smično naprezanje. Krivulja protoka će pokazivati silazni nagib.
- Smicanje - Tekućine za zgušnjavanje: Tekućine za smicanje - zgušnjavanje imaju rastuću viskoznost s povećanjem smičnih naprezanja. Krivulja protoka će imati uzlazni nagib.
Analizom krivulje protoka možete odrediti vrstu tekućine i njezina svojstva protoka. Ove informacije mogu se koristiti za optimizaciju procesa, formuliranje proizvoda i rješavanje problema povezanih s protokom.
Savjeti i trikovi
Evo nekoliko savjeta kako osigurati točna i pouzdana mjerenja viskoznosti:
- Kontrola temperature: Kao što je ranije spomenuto, viskoznost uvelike ovisi o temperaturi. Pazite da kontrolirate temperaturu uzorka tijekom cijelog procesa mjerenja. Čak i mala promjena temperature može značajno utjecati na viskoznost.
- Volumen uzorka: Koristite točan volumen uzorka koji preporučuje proizvođač viskozimetra. Nedovoljan volumen uzorka može dovesti do netočnih mjerenja, posebno ako vreteno nije potpuno uronjeno u tekućinu.
- Čišćenje: Nakon svakog mjerenja, temeljito očistite vreteno kako biste uklonili svaki残留的 uzorak. To sprječava unakrsnu kontaminaciju i osigurava točne rezultate za sljedeće mjerenje.
- Višestruka mjerenja: Izvršite višestruka mjerenja pri svakom smičnom naprezanju kako biste osigurali dosljednost. Izračunajte prosječnu vrijednost viskoznosti kako biste smanjili pogrešku.
Zaključak
Mjerenje viskoznosti tekućine pod različitim posmičnim naprezanjima pomoću viskozimetra dragocjena je tehnika za razumijevanje svojstava protoka tekućina. Slijedeći korake navedene u ovom blogu, možete dobiti točna i pouzdana mjerenja viskoznosti i steći uvid u to kako će se tekućina ponašati u različitim situacijama u stvarnom svijetu.
Ako ste u potrazi za viskozimetrom ili trebate više informacija o mjerenju viskoznosti, ne ustručavajte se kontaktirati. Ovdje smo da vam pomognemo pronaći pravo rješenje za vaše specifične potrebe. Bez obzira radi li se o malom laboratoriju ili velikom proizvodnom pogonu, imamo stručnost i proizvode koji podržavaju vaše zahtjeve za mjerenjem viskoznosti. Kontaktirajte nas danas kako biste započeli raspravu o nabavi i podigli svoju analizu tekućina na višu razinu.
Reference
- ASTM D2196 - 18, Standardne metode ispitivanja reoloških svojstava ne-newtonskih materijala rotacijskim viskozimetrom.
- Barnes, HA, Hutton, JF i Walters, K. (1989). Uvod u reologiju. Elsevier Science.