Ahoj! Ako dodávateľ viskozimetrov sa ma často pýtajú, ako merať viskozitu kvapaliny pri rôznych šmykových napätiach pomocou viskozimetra. Je to zásadná téma, najmä pre odvetvia, ako je potravinárstvo, kozmetika a farmaceutický priemysel, kde tokové vlastnosti kvapalín môžu výrazne ovplyvniť kvalitu produktov. V tomto blogu vás krok za krokom prevediem procesom a podelím sa o niekoľko tipov a trikov.
Čo je viskozita a šmykové napätie?
Predtým, ako sa ponoríme do procesu merania, rýchlo si prejdeme, čo je viskozita a šmykové napätie. Viskozita je miera odporu tekutiny voči prúdeniu. Predstavte si to ako „hustá“ alebo „riedka“ kvapalina. Napríklad med má vysokú viskozitu, pretože tečie pomaly, zatiaľ čo voda má nízku viskozitu a ľahko tečie.
Na druhej strane šmykové napätie je sila na jednotku plochy, ktorá spôsobuje deformáciu alebo prúdenie tekutiny. Keď miešate kvapalinu, pôsobíte na ňu šmykovým napätím. Vzťah medzi šmykovým napätím a výslednou rýchlosťou deformácie (šmyková rýchlosť) je to, čo určuje viskozitu kvapaliny.
Prečo merať viskozitu pri rôznych šmykových napätiach?
Mnohé kvapaliny, najmä nenewtonovské kvapaliny, majú viskozity, ktoré sa menia v závislosti od použitého šmykového napätia. Nenewtonské kvapaliny možno klasifikovať do rôznych typov, ako sú strihové riedenie (viskozita klesá so zvyšujúcim sa šmykovým napätím), šmykové zahusťovanie (viskozita sa zvyšuje so zvyšujúcim sa šmykovým namáhaním) a viskoelastické (vykazujú elastické aj viskózne vlastnosti).
Meranie viskozity pri rôznych šmykových napätiach nám pomáha pochopiť, ako sa kvapalina bude správať v rôznych reálnych situáciách. Napríklad vo výrobnom procese, kde sa kvapalina čerpá potrubím alebo sa mieša v nádrži, sa môže šmykové napätie meniť. Poznaním viskozity pri rôznych šmykových napätiach môžeme optimalizovať proces a zabezpečiť konzistentnú kvalitu produktu.
Výber správneho viskozimetra
K dispozícii je niekoľko typov viskozimetrov, ale na meranie viskozity pri rôznych šmykových napätiach aRotačný viskozimeterje často tou najlepšou voľbou. Rotačný viskozimeter funguje tak, že otáča vreteno alebo cievku v kvapaline a meria krútiaci moment potrebný na udržanie rotácie. Krútiaci moment súvisí so šmykovým napätím a rýchlosť otáčania súvisí s rýchlosťou šmyku.
Pri výbere rotačného viskozimetra zvážte faktory, ako je rozsah viskozít, ktoré potrebujete merať, požadovaná presnosť a typ vzoriek, ktoré budete testovať. Niektoré viskozimetre sa dodávajú aj s ďalšími funkciami, ako je kontrola teploty, ktorá môže byť dôležitá, pretože viskozita je vysoko závislá od teploty.
Nastavenie viskozimetra
Keď ste si vybrali správny viskozimeter, je čas ho nastaviť. Tu sú všeobecné kroky:
- Kalibrácia: Pred použitím viskozimetra je nevyhnutné ho nakalibrovať. To zaisťuje presnosť meraní. Väčšina viskozimetrov sa dodáva s kalibračnými kvapalinami so známou viskozitou. Pri vykonávaní kalibrácie postupujte podľa pokynov výrobcu.
- Vyberte vreteno: Výber vretena závisí od viskozity kvapaliny a rozsahu šmykových napätí, ktoré chcete použiť. Pre kvapaliny s vysokou viskozitou môže byť potrebné väčšie vreteno, zatiaľ čo pre kvapaliny s nízkou viskozitou zvyčajne postačuje menšie vreteno.
- Pripravte vzorku: Uistite sa, že vzorka je homogénna a má požadovanú teplotu. V prípade potreby použite kúpeľ s kontrolovanou teplotou, aby ste počas merania udržiavali konštantnú teplotu.
- Nainštalujte vreteno: Opatrne nainštalujte vybrané vreteno na viskozimeter. Uistite sa, že je správne zarovnaný a zaistený.
Meranie viskozity pri rôznych šmykových napätiach
Teraz, keď je viskozimeter nastavený, môžete začať merať viskozitu pri rôznych šmykových napätiach. Tu je postup:
- Nastavte Počiatočné podmienky: Nastavte počiatočnú rýchlosť otáčania vretena. Tým sa určí počiatočná šmyková rýchlosť a šmykové napätie. Začnite s nízkou rýchlosťou a postupne ju zvyšujte.
- Vykonajte merania: Keď vreteno dosiahne rotáciu v ustálenom stave, vykonajte meranie viskozity. Väčšina viskozimetrov zobrazuje viskozitu priamo na obrazovke. Zaznamenajte hodnotu viskozity spolu s príslušnou rýchlosťou otáčania (šmyková rýchlosť) a vypočítaným šmykovým napätím.
- Zmeňte šmykové napätie: Zvýšte rýchlosť otáčania vretena, aby ste použili vyššie šmykové napätie. Pred ďalším meraním počkajte, kým systém dosiahne nový ustálený stav. Opakujte tento proces pre niekoľko rôznych rýchlostí otáčania, aby ste získali rozsah hodnôt viskozity pri rôznych šmykových napätiach.
Analýza výsledkov
Po vykonaní meraní je čas na analýzu výsledkov. Zostrojte graf závislosti viskozity od šmykového napätia alebo šmykovej rýchlosti. Tento graf, známy ako prietoková krivka, môže poskytnúť cenné informácie o správaní tekutiny.
- Newtonovské tekutiny: Pre newtonovské kvapaliny zostáva viskozita konštantná bez ohľadu na šmykové napätie. Krivka toku bude vodorovná čiara.
- Strih - riedenie tekutín: V prípade kvapalín na riedenie v šmyku sa viskozita znižuje so zvyšujúcim sa šmykovým napätím. Prietoková krivka bude vykazovať klesajúci sklon.
- Šmykové - zahusťovacie kvapaliny: Šmykové zahusťovacie kvapaliny majú so zvyšujúcim sa šmykovým napätím rastúcu viskozitu. Prietoková krivka bude mať stúpajúci sklon.
Analýzou prietokovej krivky môžete určiť typ tekutiny a jej prietokové vlastnosti. Tieto informácie možno použiť na optimalizáciu procesov, formuláciu produktov a riešenie problémov súvisiacich s tokom.
Tipy a triky
Tu je niekoľko tipov na zabezpečenie presných a spoľahlivých meraní viskozity:
- Regulácia teploty: Ako už bolo spomenuté, viskozita je vysoko závislá od teploty. Uistite sa, že počas procesu merania kontrolujete teplotu vzorky. Aj malá zmena teploty môže výrazne ovplyvniť viskozitu.
- Objem vzorky: Použite správny objem vzorky odporúčaný výrobcom viskozimetra. Nedostatočný objem vzorky môže viesť k nepresným meraniam, najmä ak vreteno nie je úplne ponorené do kvapaliny.
- Upratovanie: Po každom meraní dôkladne vyčistite vreteno, aby ste odstránili všetky vzorky. To zabraňuje krížovej kontaminácii a zabezpečuje presné výsledky pre ďalšie meranie.
- Viacnásobné merania: Vykonajte viacero meraní pri každom šmykovom napätí, aby ste zabezpečili konzistenciu. Vypočítajte priemernú hodnotu viskozity, aby ste znížili chybu.
Záver
Meranie viskozity kvapaliny pri rôznych šmykových napätiach pomocou viskozimetra je cennou technikou na pochopenie prietokových vlastností tekutín. Podľa krokov uvedených v tomto blogu môžete získať presné a spoľahlivé merania viskozity a získať prehľad o tom, ako sa kvapalina bude správať v rôznych situáciách v reálnom svete.
Ak hľadáte viskozimeter alebo potrebujete viac informácií o meraní viskozity, neváhajte nás osloviť. Sme tu, aby sme vám pomohli nájsť správne riešenie pre vaše špecifické potreby. Či už ste malé laboratórium alebo veľký výrobný závod, máme odborné znalosti a produkty na podporu vašich požiadaviek na meranie viskozity. Kontaktujte nás ešte dnes a začnite diskusiu o obstarávaní a posuňte analýzu tekutín na vyššiu úroveň.
Referencie
- ASTM D2196 - 18, Štandardné skúšobné metódy pre reologické vlastnosti nenewtonských materiálov rotačným viskozimetrom.
- Barnes, HA, Hutton, JF, & Walters, K. (1989). Úvod do reológie. Elsevier Science.