Как лабораторният реометър измерва динамичния вискозитет?

Разбирането как лабораторният реометър измерва динамичния вискозитет е от решаващо значение за индустриите, които разчитат на прецизното характеризиране на течни и полутечни материали. Като водещ доставчик на лабораторни реометри, ние сме тук, за да хвърлим светлина върху този сложен процес.

1. Въведение в динамичния вискозитет

Динамичният вискозитет, известен също просто като вискозитет, е мярка за съпротивлението на течността срещу потока. Той описва вътрешното триене във флуида, докато той се деформира. В промишлени приложения като обработка на полимери, производство на храни и рафиниране на нефт познаването на динамичния вискозитет е от съществено значение за контрола на качеството, оптимизирането на процесите и разработването на продукти. Например, в полимерната промишленост, вискозитетът на полимерна стопилка влияе върху нейната способност за формоване и механични свойства.

2. Принципи на работа на лабораторния реометър

Лабораторният реометър е усъвършенстван инструмент, предназначен да измерва реологичните свойства на материалите, включително динамичен вискозитет. Има няколко вида реометри, но най-често използваните за измерване на динамичен вискозитет са ротационните реометри.

Ротационни реометри

Ротационните реометри работят на принципа на прилагане на контролиран въртящ момент или ъглова скорост към проба и измерване на полученото ъглово изместване или въртящ момент. Пробата се поставя в измервателна геометрия, която може да бъде успоредна плоча, конус и плоча или концентричен цилиндър.

Геометрия на паралелни плочи: При тази настройка пробата е поставена между две успоредни плочи. Едната плоча е фиксирана, а другата се върти. Измерва се въртящият момент, необходим за въртене на плочата при дадена скорост, и от това може да се изчисли динамичният вискозитет. Геометрията на паралелната плоча е подходяща за измерване на вискозитета както на нютонови, така и на не-нютонови течности, особено на такива с висок вискозитет или такива, които съдържат твърди частици.
Геометрия на конуса и плочата: Реометър с конус и плоча се състои от плоска плоча и конус с много малък ъгъл (обикновено по-малко от 4 градуса). Пробата се поставя между конуса и плочата. Когато конусът се върти, скоростта на срязване е еднаква в пробата, което опростява изчисляването на динамичния вискозитет. Тази геометрия е идеална за измерване на вискозитета на флуиди с нисък до среден вискозитет и за изследване на поведението на потока на ненютонови флуиди.
Геометрия на концентричен цилиндър: Известен също като геометрия на Кует, реометърът с концентричен цилиндър има вътрешен цилиндър (bob) и външен цилиндър (чаша). Пробата се поставя в пролуката между двата цилиндъра. Или бобът, или чашата могат да се въртят и въртящият момент се измерва. Тази геометрия е подходяща за измерване на вискозитета на течности в широк диапазон от вискозитети и често се използва в приложения, където пробата трябва да се срязва при контролирани условия.

3. Измерване на динамичен вискозитет

Измерването на динамичния вискозитет с помощта на лабораторен реометър включва следните стъпки:

Подготовка на пробата

Правилната подготовка на пробата е от решаващо значение за точното измерване на вискозитета. Пробата трябва да бъде хомогенна, без въздушни мехурчета и с правилната температура. Количеството на необходимата проба зависи от вида на използваната измервателна геометрия. Например, реометър с конус и плоча обикновено изисква много малко количество проба (няколко милилитра), докато реометър с концентричен цилиндър може да изисква по-голям обем.

Калибриране на инструмента

Преди измерване на пробата, лабораторният реометър трябва да бъде калибриран. Калибрирането гарантира, че инструментът осигурява точни и надеждни резултати. Това включва настройване на измервателната система към известен стандарт, като например референтен флуид с добре дефиниран вискозитет. Процесът на калибриране може да включва проверка на преобразувателя на въртящия момент, сензора за ъглово изместване и системата за контрол на температурата.

Процес на измерване

След като пробата е подготвена и инструментът е калибриран, пробата се зарежда в измервателната геометрия. След това реометърът прилага контролирана скорост на срязване или напрежение на срязване към пробата. За измерване на динамичен вискозитет често се прилага синусоидално колебателно срязване. Това включва прилагане на колебателен въртящ момент с малка амплитуда или ъглово изместване към пробата и измерване на получените във фаза и извън фаза компоненти на отговора.

Компонентът във фаза (модул на съхранение, $G'$) представлява еластичното поведение на пробата, докато компонентът извън фаза (модул на загуба, $G''$) представя вискозното поведение. Динамичният вискозитет ($\eta^*$) може да се изчисли от модула на загубата и ъгловата честота ($\omega$), като се използва следната формула:

$\eta^*=\frac{G''}{\omega}$

Измерването обикновено се извършва в диапазон от ъглови честоти, за да се изследва зависимото от честотата поведение на динамичния вискозитет.

4. Фактори, влияещи върху измерването на динамичния вискозитет

Няколко фактора могат да повлияят на точността на измерване на динамичния вискозитет с помощта на лабораторен реометър.

температура

Вискозитетът е силно зависим от температурата. С повишаване на температурата вискозитетът на повечето течности намалява. Следователно точният температурен контрол е от съществено значение по време на процеса на измерване. Лабораторните реометри са оборудвани със системи за контрол на температурата, като елементи на Пелтие или циркулиращи водни бани, за поддържане на постоянна температура на пробата.

Скорост на срязване

Повечето течности, особено не-Нютонови течности, показват поведение на срязване - изтъняване или срязване - сгъстяване. Това означава, че техният вискозитет се променя със скоростта на срязване. Следователно е важно да изберете подходящия диапазон на скоростта на срязване за измерването. За нютонови течности вискозитетът не зависи от скоростта на срязване, но за не-нютонови течности вискозитетът може да варира значително в зависимост от скоростта на срязване.

Стареене и деградация на проби

Някои проби може да претърпят стареене или разграждане с течение на времето, което може да повлияе на техния вискозитет. Например, полимерите могат да се окислят или да се свържат, което води до промени в тяхната молекулна структура и вискозитет. Поради това е важно пробата да се измери възможно най-скоро след приготвянето и да се съхранява при подходящи условия.

5. Приложения в различни индустрии

Способността за точно измерване на динамичния вискозитет с помощта на лабораторен реометър има множество приложения в различни индустрии.

Полимерна индустрия

В полимерната индустрия измерването на динамичния вискозитет се използва за характеризиране на полимерни стопилки и разтвори. Помага при определяне на молекулното тегло, разпределението на молекулното тегло и разклонената структура на полимерите. Тази информация е от решаващо значение за синтеза на полимери, обработката и контрола на качеството. Например при леене под налягане вискозитетът на полимерната стопилка влияе върху запълването на формата и крайните свойства на формованата част.

Хранителна промишленост

В хранително-вкусовата промишленост измерването на динамичния вискозитет се използва за оценка на текстурата и стабилността на хранителните продукти. Помага за разбирането на поведението на потока на хранителни материали като сосове, кремове и напитки. Например, вискозитетът на дресинга за салата влияе върху способността му за разливане и усещането в устата. Чрез измерване на динамичния вискозитет производителите на храни могат да оптимизират формулировката и условията на обработка на своите продукти.

Нефтена и газова промишленост

В нефтената и газовата промишленост измерването на динамичния вискозитет се използва за характеризиране на сурови масла, смазочни материали и сондажни течности. Помага при определяне на свойствата на потока на тези течности, което е важно за инженеринга на резервоари, тръбопроводния транспорт и смазването. Например, вискозитетът на лубриканта влияе върху способността му да намалява триенето и износването в двигателите и машините.

Lab Rubber Vulcanizing Press Lab Wear Testing Machine

6. Нашите предложения за лабораторни реометри

Като доверен доставчик на лабораторни реометри, ние предлагаме широка гама от висококачествени инструменти, които са предназначени да отговорят на разнообразните нужди на различни индустрии. Нашите реометри са оборудвани с разширени функции като прецизен контрол на температурата, измерване на въртящия момент с висока чувствителност и удобен за потребителя софтуер. Ние също така предоставяме цялостна техническа поддръжка и обучение, за да гарантираме, че нашите клиенти могат да използват нашите инструменти ефективно.

В допълнение към лабораторните реометри, ние предлагаме и друго свързано лабораторно оборудване, като напрЛабораторна машина за тестване на износване,Лабораторна мелница за смесване на каучук, иЛабораторна преса за вулканизиране на каучук. Тези продукти са проектирани да предоставят цялостно решение за тестване на каучук и полимери.

7. Заключение и призив за действие

Разбирането как лабораторният реометър измерва динамичния вискозитет е от съществено значение за индустриите, които разчитат на точното характеризиране на течни и полутечни материали. Нашите лабораторни реометри са проектирани да осигурят точно и надеждно измерване на вискозитета, като помагат на нашите клиенти да оптимизират своите процеси и да гарантират качеството на своите продукти.

Ако се интересувате да научите повече за нашите лабораторни реометри или друго лабораторно оборудване, ви каним да се свържете с нас за подробна дискусия. Нашият екип от експерти е готов да ви помогне да изберете правилния инструмент за вашите специфични нужди и да ви предостави най-добрата техническа поддръжка и обслужване.