Ako dodávateľ viskozimetrov chápem dôležitosť presného merania viskozity v rôznych priemyselných odvetviach, od potravín a nápojov až po farmaceutický a petrochemický priemysel. Viacbodové viskozimetrické merania sú kľúčovou technikou, ktorá môže poskytnúť hĺbkový pohľad na vlastnosti prúdenia tekutín. V tomto blogovom príspevku vás prevediem procesom vykonania viacbodového merania viskozimetrom.
Pochopenie viskozity a viacbodového merania
Viskozita je miera odporu tekutiny voči prúdeniu. Hrá zásadnú úlohu pri určovaní kvality, stability a spracovateľnosti mnohých produktov. Jednobodové meranie viskozity poskytuje iba informácie o správaní kvapaliny pri jednej špecifickej šmykovej rýchlosti. V aplikáciách v reálnom svete však kvapaliny často zažívajú rôzne rýchlosti šmyku. Viacbodové viskozimetrické merania zahŕňajú meranie viskozity pri viacerých šmykových rýchlostiach, čo môže pomôcť pochopiť nenewtonovské správanie kvapaliny. Nenewtonské kvapaliny, ako sú farby, polyméry a biologické kvapaliny, majú viskozitu, ktorá sa mení s aplikovanou šmykovou rýchlosťou.
Výber správneho viskozimetra
Prvým krokom pri vykonávaní viacbodového merania viskozimetrom je výber vhodného viskozimetra. K dispozícii je niekoľko typov viskozimetrov, vrátane rotačných viskozimetrov, kapilárnych viskozimetrov a klesajúcich guľôčkových viskozimetrov. Pre viacbodové merania sú rotačné viskozimetre často preferovanou voľbou, pretože môžu ľahko meniť šmykovú rýchlosť.
ARotačný viskozimeterfunguje otáčaním vretena (alebo kotúča) vo vzorke tekutiny. Krútiaci moment potrebný na otáčanie vretena pri danej rýchlosti je úmerný viskozite kvapaliny. Zmenou rýchlosti otáčania vretena možno na kvapalinu aplikovať rôzne rýchlosti šmyku, čo umožňuje viacbodové merania.
Príprava vzorky
Správna príprava vzorky je nevyhnutná pre presné viacbodové merania viskozimetrom. Najprv sa uistite, že vzorka je homogénna. Ak vzorka obsahuje častice alebo ide o suspenziu, môže byť potrebné ju dôkladne premiešať, aby sa dosiahla rovnomerná distribúcia. Pri niektorých vzorkách môže byť potrebné odfiltrovať veľké častice, ktoré by mohli interferovať s meraním.
Teplota vzorky má tiež významný vplyv na viskozitu. Väčšina viskozimetrov je vybavená systémami regulácie teploty. Nastavte teplotu viskozimetra na požadovanú hodnotu a nechajte vzorku dosiahnuť tepelnú rovnováhu. To zvyčajne trvá nejaký čas, najmä pri väčších objemoch vzoriek.
Nastavenie viskozimetra
Keď je vzorka pripravená, je čas nastaviť viskozimeter. Začnite výberom vhodného vretena na meranie. Výber vretena závisí od očakávaného rozsahu viskozity vzorky. Pre kvapaliny s nízkou viskozitou sa môže použiť vreteno s malým priemerom, zatiaľ čo kvapaliny s vysokou viskozitou vyžadujú vreteno s väčším priemerom.
Nainštalujte vybrané vreteno na viskozimeter podľa pokynov výrobcu. Uistite sa, že je správne usadený a utiahnutý. Potom naplňte nádobu na vzorku pripravenou vzorkou. Hladina vzorky by mala byť dostatočná na to, aby pokryla vreteno do vhodnej hĺbky.
Vykonávanie viacbodového merania
Po nastavení viskozimetra a naložení vzorky môžete začať s viacbodovým meraním. Väčšina moderných rotačných viskozimetrov má programovateľný režim, ktorý vám umožňuje nastaviť sériu rýchlostí otáčania (šmykové rýchlosti). Začnite s najnižšou šmykovou rýchlosťou a zaznamenajte odčítanie viskozity, keď sa meranie stabilizuje. To môže trvať niekoľko sekúnd až niekoľko minút, v závislosti od viskozimetra a vzorky.
Po získaní hodnoty viskozity pri prvej šmykovej rýchlosti zvýšte šmykovú rýchlosť na ďalšiu prednastavenú hodnotu a proces zopakujte. Pokračujte týmto spôsobom, kým nezískate hodnoty viskozity pri všetkých požadovaných šmykových rýchlostiach. Na zabezpečenie presných výsledkov je dôležité počkať, kým sa meranie stabilizuje pri každej šmykovej rýchlosti.
Analýza výsledkov
Po dokončení viacbodového merania budete mať súbor hodnôt viskozity zodpovedajúci rôznym šmykovým rýchlostiam. Tieto údaje je možné použiť na vytvorenie krivky viskozita - šmyková rýchlosť. Pre newtonovské kvapaliny zostáva viskozita konštantná bez ohľadu na šmykovú rýchlosť a krivka bude vodorovná čiara. Pre nenewtonovské kvapaliny krivka ukáže, ako sa viskozita mení so šmykovou rýchlosťou.
Existujú rôzne typy nenewtonovského správania. Pseudoplastické tekutiny, ako je kečup, majú viskozitu, ktorá klesá so zvyšujúcou sa rýchlosťou šmyku. Dilatačné kvapaliny na druhej strane majú viskozitu, ktorá sa zvyšuje so zvyšujúcou sa rýchlosťou šmyku. Analýzou tvaru krivky viskozita – šmyková rýchlosť môžete určiť typ nenewtonovského správania kvapaliny a získať cenné poznatky o jej prietokových vlastnostiach.
Riešenie problémov
Počas viacbodového merania viskozimetrom môžete naraziť na problémy. Jedným z bežných problémov sú vzduchové bubliny vo vzorke. Vzduchové bubliny môžu spôsobiť nepresné hodnoty viskozity, pretože znižujú efektívny objem kvapaliny a môžu tiež ovplyvniť priebeh prúdenia okolo vretena. Aby ste sa vyhli vzduchovým bublinám, nádobu na vzorku naplňte opatrne a jemne na ňu poklepte, aby sa uvoľnil všetok zachytený vzduch.
Ďalším problémom je preklzávanie vretena. K tomu môže dôjsť, ak vreteno nie je správne nainštalované alebo ak má kvapalina veľmi nízku viskozitu. Ak máte podozrenie na preklzávanie vretena, skontrolujte inštaláciu vretena a skúste použiť iné vreteno alebo ak je to možné, zvýšte viskozitu vzorky.
Význam viacbodového merania v rôznych odvetviach
V potravinárskom priemysle sa viacbodové viskozimetrické merania používajú na kontrolu textúry a konzistencie produktov, ako sú omáčky, dresingy a mliečne výrobky. Pochopením toho, ako sa viskozita týchto produktov mení s rýchlosťou šmyku, môžu výrobcovia zabezpečiť, že produkty budú mať požadovaný pocit v ústach a vlastnosti nalievania.
Vo farmaceutickom priemysle sú merania viskozity rozhodujúce pre formuláciu liekov. Mnohé farmaceutické produkty, ako sú krémy, gély a suspenzie, sú nenewtonovské tekutiny. Viacbodové merania môžu pomôcť optimalizovať formuláciu, aby sa zabezpečila správna dodávka liečiva a stabilita.
V petrochemickom priemysle sa na charakterizáciu tokových vlastností surových olejov a rafinovaných produktov používajú viacbodové viskozimetrické merania. Tieto informácie sú nevyhnutné pre prepravu potrubím, procesy rafinácie a kontrolu kvality.
Záver
Vykonanie viacbodového merania viskozimetrom je cenná technika, ktorá môže poskytnúť podrobné informácie o vlastnostiach prúdenia tekutín. Dodržiavaním krokov uvedených v tomto blogovom príspevku si môžete zabezpečiť presné a spoľahlivé viacbodové merania. Ako dodávateľ viskozimetrov sa zaväzujeme poskytovať vysokokvalitné viskozimetre a technickú podporu, aby sme vám pomohli s vašimi potrebami merania viskozity.
Ak máte záujem o kúpu viskozimetra pre viacbodové merania alebo máte akékoľvek otázky týkajúce sa našich produktov, neváhajte nás kontaktovať pre podrobnú diskusiu a preskúmanie najlepších riešení pre vaše špecifické požiadavky. Tešíme sa na spoluprácu pri dosahovaní presných a efektívnych meraní viskozity.
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.
- Bird, RB, Armstrong, RC a Hassager, O. (1987). Dynamika polymérnych kvapalín: zväzok 1, Mechanika tekutín. John Wiley & Sons.