Memahami bagaimana rheometer makmal mengukur kelikatan dinamik adalah penting bagi industri yang bergantung kepada pencirian tepat bahan bendalir dan separuh cecair. Sebagai pembekal utama Rheometers Lab, kami berada di sini untuk memberi penjelasan mengenai proses yang rumit ini.
1. Pengenalan kepada kelikatan dinamik
Kelikatan dinamik, juga dikenali sebagai kelikatan, adalah ukuran rintangan bendalir untuk mengalir. Ia menggambarkan geseran dalaman dalam cecair kerana ia cacat. Dalam aplikasi perindustrian seperti pemprosesan polimer, pengeluaran makanan, dan penapisan minyak, mengetahui kelikatan dinamik adalah penting untuk kawalan kualiti, pengoptimuman proses, dan pembangunan produk. Sebagai contoh, dalam industri polimer, kelikatan polimer mencairkan mempengaruhi kebolehkerjaan dan sifat mekanikalnya.
2. Prinsip kerja rheometer makmal
Rheometer makmal adalah instrumen yang canggih yang direka untuk mengukur sifat rheologi bahan, termasuk kelikatan dinamik. Terdapat beberapa jenis rheometer, tetapi yang paling biasa digunakan untuk pengukuran kelikatan dinamik adalah rheometer putaran.
Rheometer putaran
Rheometer putaran berfungsi dengan prinsip menggunakan tork terkawal atau halaju sudut kepada sampel dan mengukur anjakan sudut atau tork yang dihasilkan. Sampel diletakkan dalam geometri pengukur, yang boleh menjadi plat selari, kon - dan plat, atau silinder sepusat.
- Geometri plat selari: Dalam persediaan ini, sampel itu diapit di antara dua plat selari. Satu plat tetap, manakala yang lain berputar. Tork yang diperlukan untuk memutar plat pada kelajuan tertentu diukur, dan dari ini, kelikatan dinamik dapat dikira. Geometri plat selari sesuai untuk mengukur kelikatan kedua -dua cecair Newtonian dan bukan Newtonian, terutama yang mempunyai kelikatan yang tinggi atau yang mengandungi zarah pepejal.
- Kon - dan - geometri plat: Rheometer kon - dan - plat terdiri daripada plat rata dan kerucut dengan sudut yang sangat kecil (biasanya kurang dari 4 darjah). Sampel diletakkan di antara kon dan plat. Apabila kerucut berputar, kadar ricih seragam merentasi sampel, yang memudahkan pengiraan kelikatan dinamik. Geometri ini sangat sesuai untuk mengukur kelikatan cecair kelikatan rendah hingga sederhana dan untuk mengkaji kelakuan aliran cecair bukan Newtonian.
- Geometri silinder sepusat: Juga dikenali sebagai geometri Couette, rheometer silinder sepusat mempunyai silinder dalaman (BOB) dan silinder luar (cawan). Sampel diletakkan di dalam jurang antara kedua -dua silinder. Sama ada bob atau cawan boleh diputar, dan tork diukur. Geometri ini sesuai untuk mengukur kelikatan cecair ke atas pelbagai kelikatan dan sering digunakan dalam aplikasi di mana sampel perlu dikelilingi di bawah keadaan terkawal.
3. Mengukur kelikatan dinamik
Pengukuran kelikatan dinamik menggunakan rheometer makmal melibatkan langkah -langkah berikut:
Penyediaan sampel
Penyediaan sampel yang betul adalah penting untuk pengukuran kelikatan yang tepat. Sampel harus homogen, bebas dari gelembung udara, dan pada suhu yang betul. Kuantiti sampel yang diperlukan bergantung kepada jenis pengukur geometri yang digunakan. Sebagai contoh, rheometer plat - dan - plat biasanya memerlukan sampel yang sangat kecil (beberapa mililiter), manakala rheometer silinder sepusat mungkin memerlukan jumlah yang lebih besar.
Penentukuran instrumen
Sebelum mengukur sampel, rheometer makmal perlu ditentukur. Penentukuran memastikan bahawa instrumen memberikan hasil yang tepat dan boleh dipercayai. Ini melibatkan penyesuaian sistem pengukuran kepada standard yang diketahui, seperti cecair rujukan dengan kelikatan yang jelas. Proses penentukuran mungkin termasuk memeriksa transduser tork, sensor anjakan sudut, dan sistem kawalan suhu.
Proses pengukuran
Sebaik sahaja sampel disediakan dan instrumen ditentukur, sampel dimuatkan ke dalam geometri pengukur. Rheometer kemudian menggunakan kadar ricih terkawal atau tekanan ricih kepada sampel. Untuk pengukuran kelikatan dinamik, ricih osilasi sinusoidal sering digunakan. Ini melibatkan penggunaan tork osilatorium amplitud kecil atau anjakan sudut ke sampel dan mengukur komponen fasa dan fasa yang terhasil daripada respons.
Komponen fasa dalam (modulus penyimpanan, $ g '$) mewakili tingkah laku elastik sampel, manakala komponen fasa keluar (modulus kehilangan, $ g' '$) mewakili tingkah laku likat. Kelikatan dinamik ($ \ eta^*$) boleh dikira dari modulus kerugian dan kekerapan sudut ($ \ omega $) menggunakan formula berikut:
$ \ eta^*= \ frac {g ''} {\ omega} $
Pengukuran biasanya dijalankan ke atas pelbagai frekuensi sudut untuk mengkaji kelakuan kekerapan - kelikatan dinamik.
4. Faktor yang mempengaruhi pengukuran kelikatan dinamik
Beberapa faktor boleh menjejaskan ketepatan pengukuran kelikatan dinamik menggunakan rheometer makmal.
Suhu
Kelikatan adalah sangat suhu - bergantung. Apabila suhu meningkat, kelikatan kebanyakan cecair berkurangan. Oleh itu, kawalan suhu yang tepat adalah penting semasa proses pengukuran. Rheometer makmal dilengkapi dengan sistem kawalan suhu, seperti elemen peltier atau mandi air yang beredar, untuk mengekalkan sampel pada suhu malar.
Kadar ricih
Kebanyakan cecair, terutamanya cecair bukan Newtonian, pameran ricih - penipisan atau ricih - tingkah laku penebalan. Ini bermakna kelikatan mereka berubah dengan kadar ricih. Oleh itu, adalah penting untuk memilih julat kadar ricih yang sesuai untuk pengukuran. Bagi cecair Newtonian, kelikatan adalah bebas daripada kadar ricih, tetapi untuk cecair bukan Newtonian, kelikatan mungkin berbeza dengan kadar ricih.
Contoh penuaan dan degradasi
Sesetengah sampel mungkin mengalami penuaan atau kemerosotan dari masa ke masa, yang boleh menjejaskan kelikatan mereka. Sebagai contoh, polimer boleh mengoksida atau menyeberang - yang membawa kepada perubahan dalam struktur molekul dan kelikatan mereka. Oleh itu, adalah penting untuk mengukur sampel secepat mungkin selepas penyediaan dan menyimpan sampel di bawah keadaan yang sesuai.
5. Permohonan dalam industri yang berbeza
Keupayaan untuk mengukur kelikatan dinamik dengan tepat menggunakan rheometer makmal mempunyai banyak aplikasi dalam industri yang berbeza.
Industri Polimer
Dalam industri polimer, pengukuran kelikatan dinamik digunakan untuk mencirikan polimer cair dan penyelesaian. Ia membantu dalam menentukan berat molekul, pengagihan berat molekul, dan struktur cawangan polimer. Maklumat ini penting untuk sintesis polimer, pemprosesan, dan kawalan kualiti. Sebagai contoh, dalam pengacuan suntikan, kelikatan polimer mencairkan mempengaruhi pengisian acuan dan sifat akhir bahagian yang dibentuk.
Industri makanan
Dalam industri makanan, pengukuran kelikatan dinamik digunakan untuk menilai tekstur dan kestabilan produk makanan. Ia membantu dalam memahami tingkah laku aliran bahan makanan seperti sos, krim, dan minuman. Sebagai contoh, kelikatan salad berpakaian menjejaskan keupayaan dan mulutnya. Dengan mengukur kelikatan dinamik, pengeluar makanan dapat mengoptimumkan perumusan dan keadaan pemprosesan produk mereka.
Industri minyak dan gas
Dalam industri minyak dan gas, pengukuran kelikatan dinamik digunakan untuk mencirikan minyak mentah, pelincir, dan cecair penggerudian. Ia membantu dalam menentukan sifat aliran cecair ini, yang penting untuk kejuruteraan takungan, pengangkutan saluran paip, dan pelinciran. Sebagai contoh, kelikatan pelincir mempengaruhi keupayaannya untuk mengurangkan geseran dan memakai dalam enjin dan jentera.
6. Tawaran Rheometer Lab kami
Sebagai pembekal yang dipercayai Rheometers Lab, kami menawarkan pelbagai instrumen berkualiti tinggi yang direka untuk memenuhi pelbagai keperluan industri yang berbeza. Rheometer kami dilengkapi dengan ciri -ciri canggih seperti kawalan suhu yang tepat, pengukuran tork kepekaan yang tinggi, dan perisian yang mesra pengguna. Kami juga menyediakan sokongan dan latihan teknikal yang komprehensif untuk memastikan pelanggan kami dapat menggunakan instrumen kami dengan berkesan.
Sebagai tambahan kepada rheometer makmal, kami juga menawarkan peralatan makmal lain yang berkaitan, sepertiMesin Ujian Pakai Makmal,Kilang pencampuran getah makmal, danAkhbar Vulcanizing Getah Makmal. Produk ini direka untuk menyediakan penyelesaian lengkap untuk ujian getah dan polimer.
7. Kesimpulan dan panggilan untuk bertindak
Memahami bagaimana rheometer makmal mengukur kelikatan dinamik adalah penting untuk industri yang bergantung kepada pencirian tepat bahan bendalir dan separuh cecair. Rheometer makmal kami direka untuk memberikan pengukuran kelikatan yang tepat dan boleh dipercayai, membantu pelanggan kami mengoptimumkan proses mereka dan memastikan kualiti produk mereka.
Jika anda berminat untuk mempelajari lebih lanjut mengenai rheometer makmal kami atau peralatan makmal lain, kami menjemput anda untuk menghubungi kami untuk perbincangan terperinci. Pasukan pakar kami bersedia membantu anda dalam memilih instrumen yang tepat untuk keperluan khusus anda dan memberikan anda sokongan dan perkhidmatan teknikal yang terbaik.
Rujukan
- Macosko, CW (1994). Rheologi: Prinsip, Pengukuran, dan Aplikasi. Wiley - VCH.
- Barnes, Ha, Hutton, JF, & Walters, K. (1989). Pengenalan kepada Rheologi. Elsevier.
- Sperling, LH (2001). Pengenalan kepada Sains Polimer Fizikal. Wiley.
