نحوه عملکرد یک ویسکومتر سؤالی است که اغلب هنگام برخورد با موادی که خصوصیات جریان آنها مهم است مطرح می شود. بهعنوان یک تامینکننده ویسکومتر، هیجانزده هستم که جزئیات این دستگاههای جذاب را بشکنم.
ابتدا بیایید بفهمیم که ویسکوزیته چیست. ویسکوزیته اساساً معیاری برای اندازه گیری مقاومت سیال در برابر جریان است. به عسل و آب فکر کنید. عسل غلیظ است و به آرامی جریان دارد، بنابراین ویسکوزیته بالایی دارد. از طرف دیگر آب به راحتی جریان می یابد و ویسکوزیته کمی دارد. برای اندازه گیری دقیق این خاصیت از ویسکومتر استفاده می شود و انواع مختلفی دارند.
یکی از انواع رایج ویسکومتر مویرگی است. این بر اساس یک اصل بسیار ساده کار می کند. شما یک لوله کوچک یا مویرگی دارید که مایع از طریق آن جریان پیدا می کند. مدت زمان عبور مایع از قسمت خاصی از مویرگ اندازه گیری می شود. هر چه زمان طولانی تر باشد، ویسکوزیته بالاتر است. این به این دلیل است که یک مایع چسبناک تر، سخت تر از طریق لوله باریک فشرده می شود.
ویسکومتر مویرگی متکی به قانون پوازی است که جریان سیال را از طریق یک لوله استوانه ای توصیف می کند. بر اساس این قانون، سرعت جریان به اختلاف فشار در لوله، شعاع لوله، طول لوله و ویسکوزیته سیال مربوط می شود. با اندازه گیری دبی و دانستن سایر پارامترها می توان ویسکوزیته را محاسبه کرد.
ویسکومترهای مویرگی برای اندازه گیری ویسکوزیته سیالات نیوتنی عالی هستند. سیالات نیوتنی آنهایی هستند که ویسکوزیته آنها بدون توجه به سرعت برش ثابت می ماند. آب و بیشتر روغن های رقیق مایعات نیوتنی هستند. آنها همچنین نسبتاً ساده و ارزان هستند و آنها را به انتخابی محبوب در بسیاری از آزمایشگاه ها تبدیل می کند. اگر شما علاقه مند به یکویسکومتر آزمایشگاهی، ممکن است یک نوع مویرگی باشد یا از یک اصل مشابه استفاده کند.
نوع دیگر ویسکومتر توپ در حال سقوط است. در اینجا، یک توپ کوچک درون یک لوله پر از مایع ریخته می شود. هنگامی که توپ از درون سیال می افتد، به دلیل ویسکوزیته سیال، نیروی کشش را تجربه می کند. سرعت نهایی توپ که همان سرعت ثابتی است که پس از مدت کوتاهی به آن می رسد، اندازه گیری می شود. این سرعت به ویسکوزیته سیال مربوط می شود.
قانون استوکس برای محاسبه ویسکوزیته از سرعت انتهایی توپ استفاده می شود. قانون استوکس بیان می کند که نیروی پسا روی کره کوچکی که در یک سیال چسبناک حرکت می کند با سرعت کره، شعاع کره و ویسکوزیته سیال متناسب است. با اندازه گیری سرعت انتهایی و دانستن شعاع توپ و چگالی توپ و سیال می توان ویسکوزیته را تعیین کرد.
ویسکومترهای در حال سقوط برای سیالات نیوتنی نیز مناسب هستند. استفاده از آنها آسان است و می توانند نتایج دقیقی ارائه دهند. با این حال، در اندازه گیری سیالات غیر نیوتنی به اندازه برخی انواع دیگر همه کاره نیستند.
حالا بیایید در مورد آن صحبت کنیمویسکومترهای چرخشی. اینها کمی پیچیده تر هستند اما برای اندازه گیری سیالات نیوتنی و غیر نیوتنی بسیار مفید هستند. ویسکومتر چرخشی معمولاً دارای یک دوک است که در سیال غوطه ور شده و با سرعت ثابتی می چرخد. با چرخش دوک، به دلیل مقاومت سیال در برابر جریان، گشتاوری را تجربه می کند.
گشتاور اندازه گیری می شود و از این اندازه گیری برای محاسبه ویسکوزیته استفاده می شود. رابطه بین گشتاور، سرعت چرخش و ویسکوزیته بستگی به هندسه دوک و ظرف نگهدارنده سیال دارد. ویسکومترهای چرخشی را می توان با سرعت های چرخشی مختلف تنظیم کرد که برای اندازه گیری سیالات غیر نیوتنی مهم است. سیالات غیر نیوتنی آنهایی هستند که ویسکوزیته آنها با نرخ برش تغییر می کند. به عنوان مثال، برخی از مایعات با هم زدن شدیدتر رقیق تر می شوند (سیال های برشی - رقیق کننده)، در حالی که برخی دیگر غلیظ تر می شوند (سیال های برشی - غلیظ کننده).
نیز وجود داردویسکومترهای میکرو. اینها برای اندازه گیری ویسکوزیته نمونه های بسیار کوچک طراحی شده اند. آنها اغلب از کانال های میکروسیال یا سایر اجزای کوچک استفاده می کنند. ویسکومترهای میکرو در کاربردهایی که فقط مقدار کمی مایع در دسترس است، مانند تحقیقات بیولوژیکی یا دارویی مفید هستند.
میکرو ویسکومترها می توانند بر اساس اصول مختلفی کار کنند، مانند اندازه گیری جریان سیال از طریق یک میکروکانال یا تغییر شکل ساختار میکرو در سیال. آنها حساسیت بالایی دارند و می توانند نتایج سریع ارائه دهند.
در کاربردهای صنعتی، ویسکومترها نقش مهمی دارند. به عنوان مثال، در صنعت رنگ، ویسکوزیته رنگ بر خواص کاربرد آن تأثیر می گذارد. اگر ویسکوزیته خیلی زیاد باشد، ممکن است رنگ به سختی به طور یکنواخت پخش شود. اگر خیلی کم باشد، ممکن است چکه کند یا جاری شود. با استفاده از ویسکومتر، تولیدکنندگان رنگ می توانند اطمینان حاصل کنند که محصولاتشان ویسکوزیته مناسب برای عملکرد بهینه دارند.
در صنایع غذایی، ویسکوزیته برای محصولاتی مانند سس ها، سس ها و محصولات لبنی مهم است. ویسکوزیته مناسب می تواند بر بافت و حس دهان این محصولات تاثیر بگذارد. به عنوان مثال، یک سس سالاد غلیظ و خامه ای جذاب تر از یک سس نازک و آبدار است.
در صنعت نفت و گاز از ویسکومتر برای اندازه گیری ویسکوزیته نفت خام و محصولات تصفیه شده استفاده می شود. ویسکوزیته روغن بر جریان آن از طریق خطوط لوله و عملکرد آن در موتورها تأثیر می گذارد. شرکت های نفتی با دانستن ویسکوزیته می توانند فرآیندهای تولید و حمل و نقل خود را بهینه کنند.
به عنوان یک تامین کننده ویسکومتر، می دانم که انتخاب ویسکومتر مناسب برای کاربرد شما بسیار مهم است. شما باید عواملی مانند نوع سیالی که اندازه گیری می کنید (نیوتنی یا غیر نیوتنی)، محدوده ویسکوزیته مورد انتظار، حجم نمونه موجود و بودجه خود را در نظر بگیرید.
اگر شما در بازار برای ویسکومتر هستید، خواه یکویسکومتر آزمایشگاهی، یکمیکرو ویسکومتر، یا الفویسکومتر چرخشی، ما شما را تحت پوشش قرار داده ایم. ما طیف گسترده ای از ویسکومترها را با ویژگی ها و قابلیت های مختلف برای رفع نیازهای خاص شما ارائه می دهیم.
اگر علاقه مند به یادگیری بیشتر یا بحث در مورد نیازهای خود هستید، با خیال راحت تماس بگیرید. ما اینجا هستیم تا به شما کمک کنیم ویسکومتر مناسب برای کاربرد خود را پیدا کنید و اطمینان حاصل کنیم که اندازه گیری ویسکوزیته دقیق و قابل اعتمادی دریافت می کنید.
مراجع
- "مقدمه ای بر مکانیک سیالات" توسط GK Batchelor
- "ویسکوزیته و اندازه گیری جریان" توسط HA Barnes، JF Hutton، و K. Walters