การวัดความหนืดของของเหลวที่ไม่ใช่นิวตันด้วย SRV แบบอินไลน์
ส่วนมากถ้าไม่ใช่ส่วนใหญ่ของเหลวจะแสดงพฤติกรรมที่ไม่ใช่นิวตัน กล่าวกันว่าของไหลไม่ใช่นิวโตเนียนเมื่อความหนืดที่วัดได้นั้นขึ้นอยู่กับอัตราการเฉือนที่ใช้ทำการวัด
1. แนะนำสั้น ๆ เกี่ยวกับของเหลวที่ไม่ใช่นิวตัน
ความหนืดหมายถึงอัตราส่วนของความเค้นเฉือนต่ออัตราแรงเฉือนเมื่อของเหลวอยู่ภายใต้การตัดแบบสม่ำเสมอซึ่งแสดงแผนผังในรูปที่ 1:
รูปที่ 1: ของเหลวของนิวตันถูกตัดระหว่างแผ่นขนานสองแผ่น
เมื่อแรงลาก (ความเครียดเฉือน) เป็นสัดส่วนกับความเร็วของแผ่นเหล็กด้านล่าง (อัตราการเฉือน) ของเหลวจะถูกเรียกว่านิวตัน ความหนืดของมันนั้นแปรผันตามอัตราส่วนของแรงลากต่อความเร็ว ดังนั้นความหนืดจึงไม่ขึ้นกับความเร็วในการเฉือน แรงเฉือนจะเพิ่มขึ้นเพื่อให้ทันกับอัตราการเฉือน อัตราส่วนของความเค้นเฉือนต่ออัตราการเฉือนที่มากขึ้นความหนืดที่สูงขึ้น (เส้นตรงทั้งสองในรูปที่ 2 ด้านล่าง):
รูปที่ 2: พฤติกรรมของของเหลวของนิวตันและเฉือนบาง ๆ
ของเหลวของนิวตันและนิวตัน
สำหรับ ของเหลวของนิวตันการเปลี่ยนแรงที่คุณใช้กับของไหลจะไม่เปลี่ยนความหนืด ความหนืดคงที่เมื่อแรงกระทำเปลี่ยนแปลง ใน ของเหลวของนิวตัน ความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นเฉือนและอัตราการเฉือนเป็นแบบเส้นตรงผ่านจุดกำเนิดค่าคงที่ของสัดส่วนจะมีค่าสัมประสิทธิ์ความหนืด
ที่ไม่ใช่ของนิวตัน ของเหลวมีความหนืดที่เปลี่ยนไปตามปริมาณของแรงที่ใช้กับของเหลว ความหนืดจะเปลี่ยนแปลงตามแรงที่เกิดขึ้น ใน ของเหลวที่ไม่ใช่นิวตัน ความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นเฉือนและอัตราเฉือนแตกต่างกันและยังขึ้นอยู่กับเวลาได้ (Time Dependent Viscosity) - ค่าสัมประสิทธิ์ความหนืดคงที่ไม่สามารถกำหนดได้สำหรับของเหลวที่ไม่ใช่นิวตันเนื่องจากเป็นไปได้สำหรับของเหลวนิวตัน
ในกรณีของของไหลที่ไม่ใช่นิวตัน, แนวคิดของความหนืดมักจะใช้ในกลศาสตร์ของไหลเพื่ออธิบายลักษณะเฉพาะของแรงเฉือนของของเหลวนั้นไม่เพียงพอ พวกเขาจะได้รับการศึกษาที่ดีที่สุดผ่านสมบัติ rheological อื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับตัวดึงความเค้นและความเครียดในสภาวะการไหลที่แตกต่างกันซึ่งวัดโดยใช้อุปกรณ์หรือรีโอมิเตอร์
อ้างอิง - https://www.wikilectures.eu/w/Non-Newtonian_fluid (ภาพ - ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์)
พฤติกรรมที่ไม่ใช่นิวตันชนิดหนึ่งที่พบได้ทั่วไปในของเหลวหลายชนิดคือความหนืดที่วัดได้จะลดลงเมื่ออัตราการเฉือนของ viscometer เพิ่มขึ้น สิ่งนี้เรียกว่าพฤติกรรมการทำให้ผอมบางของแรงเฉือน อัตราส่วนของแรงเฉือนเฉือนบาง ๆ ต่อแรงเฉือนต่ออัตราการเฉือนเริ่มจากระดับสูง แต่มีขนาดเล็กลงเมื่ออัตราการเฉือนเพิ่มขึ้น ในรูปที่ 2 ด้านบนเส้นโค้งของความเค้นเฉือนของของเหลวที่รับแรงเฉือนกับเส้นโค้งของอัตราการเฉือนนั้นเริ่มขนานกับของเหลวที่มีความหนืดสูงและหมุนขนานกับของเหลวที่มีความหนืดต่ำ ของเหลวจะบางลงเร็วขึ้น
ของเหลวส่วนใหญ่มีความสัมพันธ์แบบไม่เป็นเชิงเส้นระหว่างแรงเฉือนและอัตราการเฉือน นั่นหมายความว่าความหนืดที่วัดได้นั้นขึ้นอยู่กับชนิดของเครื่องวัดความหนืดที่ใช้สำหรับการวัด SRV มีอัตราการเฉือนสูงกว่า Viscometers แบบหมุน, คาปิลลารี่และถ้วยไหล ดังนั้น SRV มักจะแสดงความหนืดที่แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญมากกว่าเครื่องมือหมุนในห้องปฏิบัติการ
ย่อหน้าต่อไปนี้จะอธิบายการวัดของของเหลวเฉือนทำให้ผอมบางทั่วไป และความหมายสำหรับการวัดแบบอินไลน์ด้วย Rheonics เอสอาร์วี.
2. การวัดความหนืดของวัสดุตัดเฉือนแบบบาง
สารละลายผงซักฟอกเข้มข้น เช่น แชมพู น้ำยาล้างจาน และน้ำยาปรับผ้านุ่ม มักแสดงพฤติกรรมการเฉือนบางๆ เมื่อใช้เครื่องวัดความหนืดแบบหมุน เช่น Brookfield DV เพื่อวัดความหนืด ความหนืดที่ระบุจะลดลงเมื่อความเร็วในการหมุนของสปินเดิลเพิ่มขึ้น ต่อไปนี้คhart, รูปที่ 3 แสดงให้เห็นพฤติกรรมการเฉือนบางลง:
รูปที่ 3 (a) เครื่องวัดความหนืดแบบหมุนทั่วไป - Brookfield DV3 (b) ระบุความหนืดกับความเร็วแกนของ viscometer สำหรับการทำให้ผ้าอ่อนลงบนเครื่องวัดความหนืดแบบหมุน
แม้ว่าอัตราเฉือนของเครื่องวัดความหนืดจะไม่ได้กำหนดไว้อย่างชัดเจน แต่ก็สามารถแสดงให้เห็นได้ว่าอัตราเฉือนของเครื่องวัดความหนืดแบบสั่นสะเทือน เช่น Rheonics SRV นั้นสูงกว่าเครื่องวัดความหนืดแบบ Brookfield, Fann หรือแบบหมุนอื่นๆ มากกว่าหนึ่งร้อยเท่า นั่นหมายความว่า SRV ทำงานบนส่วนท้ายที่มีแรงเฉือนสูงของกราฟอัตราเฉือน ความหนืดที่ระบุนั้นต่ำกว่ากระบวนการวัดความหนืดแบบไม่สั่นสะเทือนอื่นๆ อย่างมาก
เมื่อวัดด้วยก Rheonics เครื่องวัดความหนืด SRV น้ำยาปรับผ้านุ่ม ให้ความหนืดที่ระบุ 9.7 cPs ค่าที่ต่ำกว่ามากสามารถตรวจสอบย้อนกลับได้จากปรากฏการณ์เดียวกันที่เห็นในรูปที่ 1 ซึ่งก็คือความหนืดที่ลดลงเมื่อความเร็วของสปินเดิลเพิ่มขึ้น วัสดุนี้มีคุณสมบัติเฉือนบาง และอัตราเฉือนของ SRV มีค่าสูงกว่าขนาดที่สามารถทำได้ด้วยเครื่องวัดความหนืดแบบหมุนทั่วไปประมาณสองลำดับความสำคัญ ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะจับคู่ตัวเลขระหว่าง SRV และเครื่องวัดความหนืดแบบหมุนได้ ยกเว้นสำหรับแบบนิวตันอย่างเคร่งครัด ซึ่งก็คือของเหลวที่ไม่ขึ้นกับอัตราเฉือน
สิ่งนี้หมายความว่าสำหรับการใช้งานที่ของเหลวขึ้นอยู่กับแรงเฉือนสูง? ขึ้นอยู่กับว่าจะใช้ SRV เป็นอย่างไร
รูปที่ 4. เครื่องวัดความหนืดแบบอินไลน์ (ซ้าย) และติดตั้งในอะแดปเตอร์แบบไหลสำหรับการใช้งานแบบอินไลน์
การใช้งานทั่วไปอย่างหนึ่งสำหรับเครื่องวัดความหนืดแบบอินไลน์คือการตรวจสอบความหนืดของผลิตภัณฑ์เพื่อตรวจสอบว่าความหนืดคงที่ ผู้ปฏิบัติงานอาจปรับพารามิเตอร์กระบวนการเพื่อรักษาความหนืดให้อยู่ในช่วงที่ระบุ ในกรณีนั้น อาจเป็นไปได้ที่จะได้รับสูตรการแปลงที่อนุญาต Rheonics การอ่านค่า SRV จะมีความสัมพันธ์กับการตรวจวัดในห้องปฏิบัติการด้วยสภาวะแรงเฉือนที่กำหนดไว้
อีกทางเลือกหนึ่งคือ Rheonics SRV อาจใช้เป็นเซ็นเซอร์ในลูปควบคุมเพื่อปรับพารามิเตอร์กระบวนการหนึ่งรายการขึ้นไปโดยอัตโนมัติ เพื่อรักษาความหนืดของผลิตภัณฑ์ให้อยู่ภายในขีดจำกัดที่ระบุ การใช้งานทั่วไปอยู่ในเครื่องพิมพ์เฟล็กโซกราฟีหรือโรโตกราเวียร์ ซึ่งในนั้น Rheonics SRV ใช้เพื่อรักษาความหนืดของหมึกพิมพ์ให้คงที่
ในทั้งสองกรณีเมื่อของเหลวที่ไม่ใช่ของนิวตันสูงเช่นผลิตภัณฑ์สบู่และสารลดแรงตึงผิวกำลังถูกตรวจสอบหรือควบคุม SRV จะต้องทำงานในของเหลวที่ไหลผ่านเซ็นเซอร์ มันจะไม่ให้ค่าที่อ่านซ้ำได้หากแช่อยู่ในบีกเกอร์ของผลิตภัณฑ์ เมื่อใช้ในสายที่มีผลิตภัณฑ์ไหลมันจะให้การตอบสนองที่ชัดเจนและทำซ้ำการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในความหนืดของผลิตภัณฑ์
หมายเหตุ: กฎเกณฑ์ของการไหล (ความสม่ำเสมอ) เป็นสิ่งสำคัญในการได้รับการตรวจสอบที่เชื่อถือได้และแม่นยำoring ในของไหลกระบวนการที่ไม่ใช่นิวตัน ไหลของของไหลผ่านเซ็นเซอร์และรับรองระบบการไหลที่สม่ำเสมอโดยมีความเร็วของของไหลและหน้าตัดใกล้เคียงกันในระหว่างการวัดทั้งหมด
3. ข้อแนะนำในการทดสอบการบังคับใช้ของ Rheonics SRV เป็นการวัดด้วยของเหลวที่ไม่ใช่แบบนิวตัน
เมื่อทำการประเมิน. Rheonics SRV สำหรับการวัดแบบอินไลน์โดยเฉพาะ จำเป็นต้องใช้งาน SRV ภายใต้สภาวะกระบวนการจริง ต้องวาง SRV ในสายการผลิตที่ผลิตภัณฑ์กำลังไหล และบันทึกความหนืดและอุณหภูมิระหว่างการทำงานของสายการผลิต
จำเป็นอย่างยิ่งที่ SRV จะไม่ได้รับการประเมินตามการวัดแบบคงที่ การวาง SRV ไว้ในบีกเกอร์ของของเหลวที่อยู่กับที่จะไม่ให้การวัดที่สอดคล้องกับการวัดที่เกิดขึ้นในกระบวนการผลิตจริงกับอัตราการไหลตามปกติของการทำงานของกระบวนการนั้น
สำหรับการใช้งานซึ่งไม่มีความชัดเจนว่า Rheonics SRV จะให้บริการตรวจวัดที่เป็นประโยชน์ กรุณาติดต่อ Rheonics เพื่อจัดเตรียมการทดลองใช้เซ็นเซอร์ SRV ตัวใดตัวหนึ่งในแอปพลิเคชันของคุณ
รูปที่ 5. การติดตั้ง SRV & SRD ในท่อ