Hvor koncentrisk cylinderviskometer bruges til at bestemme forskydningshastighed?

En koncentrisk cylinderviskometer, også kendt som et couette -viscometer, bruges til at bestemme forskydningshastighed ved at måle det drejningsmoment, der kræves for at rotere den indre cylinder, mens den ydre cylinder er stationær. Sådan fungerer det:

1. Opsætning:

* to koncentriske cylindre: Den indre cylinder er ophængt inden for den ydre cylinder, med et lille mellemrum mellem dem fyldt med den væske, der testes.

* Motor- og drejningsmomentsensor: Den indre cylinder er forbundet til en motor, der roterer den med en kontrolleret hastighed. En drejningsmomentsensor måler den kraft, der kræves for at opretholde denne rotation.

2. Driftsprincip:

* fluidstrøm: Når den indre cylinder roterer, trækker den væsken i kløften sammen med den. Dette skaber en hastighedsgradient på tværs af kløften, hvilket resulterer i forskydningsspænding.

* forskydningsspænding og forskydningshastighed: Forskydningsspændingen (τ) er proportional med drejningsmomentet (T) påført den indre cylinder og omvendt proportional med cylinderens radius (R) og højde (H):

* τ =(2t) / (πr²h)

* newtonske væsker: For Newtonian -væsker er forskydningsspændingen direkte proportional med forskydningshastigheden (hver). Dette forhold er defineret af væskens viskositet (μ):

* τ =μ 14

* ikke-Newtonian væsker: For ikke-Newtonian-væsker er dette forhold mere kompliceret og kan repræsenteres af en flowkurve, der planlægger forskydningsspænding mod forskydningshastighed.

3. Måling af forskydningshastighed:

* Vinkelhastighed: Motorens hastighed bruges til at beregne vinkelhastigheden (ω) på den indre cylinder.

* beregning af forskydningshastighed: Forskydningshastigheden (γ̇) beregnes baseret på vinkelhastigheden og spaltebredden (D) mellem cylindrene:

* γ̇ =(ωr) / d

* flowkurve: Ved at variere motorhastigheden og registrere det tilsvarende drejningsmoment, kan der opnås en række forskydningshastigheder og forskydningsspændinger, hvilket muliggør oprettelse af en strømningskurve for væsken.

4. Fordele ved koncentriske cylinderviskometer:

* bred forskydningshastighedsområde: Kan måle forskydningshastigheder over en lang rækkevidde fra lav til høj.

* Præcise målinger: Tilvejebringer relativt nøjagtige målinger af viskositet.

* alsidig: Kan bruges til en række væsketyper, herunder Newtonian og ikke-Newtonian væsker.

* Temperaturkontrol: Tillader kontrollerede temperaturmålinger.

5. Begrænsninger:

* Slutvirkninger: Strømmen nær enderne af cylindrene kan påvirke målingerne, især ved lave forskydningshastigheder.

* væskeegenskaber: Nøjagtigheden af ​​målingen afhænger af væskens rheologiske egenskaber (f.eks. Viskositet, thixotropi og udbytte af stress).

* rengøring: Grundig rengøring er vigtig mellem målinger for at undgå forurening.

Sammenfattende fungerer en koncentrisk cylinderviskometer ved at rotere en indre cylinder og måle det resulterende drejningsmoment. Dette drejningsmoment sammen med cylinderdimensionerne og rotationshastigheden bruges til at beregne forskydningshastigheden og bestemme væskens viskositet eller strømningsadfærd.