مرحبًا يا من هناك! باعتباري أحد موردي أجهزة قياس اللزوجة، غالبًا ما يتم سؤالي عن كيفية قياس لزوجة السائل تحت ضغوط القص المختلفة باستخدام مقياس اللزوجة. إنه موضوع بالغ الأهمية، خاصة بالنسبة لصناعات مثل الأغذية ومستحضرات التجميل والأدوية، حيث يمكن لخصائص تدفق السوائل أن تؤثر بشكل كبير على جودة المنتج. في هذه المدونة، سأرشدك خلال العملية خطوة بخطوة وسأشاركك بعض النصائح والحيل على طول الطريق.
ما هي اللزوجة وإجهاد القص؟
قبل أن نتعمق في عملية القياس، دعونا نتعرف سريعًا على اللزوجة وإجهاد القص. اللزوجة هي مقياس لمقاومة السائل للتدفق. فكر في الأمر على أنه "سميك" أو "رفيع" السائل. على سبيل المثال، العسل ذو لزوجة عالية لأنه يتدفق ببطء، في حين أن الماء له لزوجة منخفضة ويتدفق بسهولة.
ومن ناحية أخرى، فإن إجهاد القص هو القوة لكل وحدة مساحة والتي تتسبب في تشوه السائل أو تدفقه. عند تحريك سائل، فإنك تطبق عليه إجهاد القص. العلاقة بين إجهاد القص ومعدل التشوه الناتج (معدل القص) هو ما يحدد لزوجة السائل.
لماذا قياس اللزوجة تحت ضغوط القص المختلفة؟
العديد من السوائل، وخاصة السوائل غير النيوتونية، لها لزوجة تتغير اعتمادًا على إجهاد القص المطبق. يمكن تصنيف السوائل غير النيوتونية إلى أنواع مختلفة، مثل القص - التخفيف (تقل اللزوجة مع زيادة إجهاد القص)، القص - السماكة (تزداد اللزوجة مع زيادة إجهاد القص)، واللزوجة المرنة (تظهر خصائص مرنة ولزجة).
يساعدنا قياس اللزوجة تحت ضغوط القص المختلفة على فهم كيفية تصرف السائل في المواقف الواقعية المختلفة. على سبيل المثال، في عملية التصنيع حيث يتم ضخ السائل عبر الأنابيب أو خلطه في خزان، يمكن أن يختلف إجهاد القص. من خلال معرفة اللزوجة عند ضغوط القص المختلفة، يمكننا تحسين العملية وضمان جودة المنتج المتسقة.
اختيار مقياس اللزوجة المناسب
هناك عدة أنواع متاحة من أجهزة قياس اللزوجة، ولكن لقياس اللزوجة تحت ضغوط القص المختلفة، أمقياس اللزوجة الدورانيغالبا ما يكون الخيار الأفضل. يعمل مقياس اللزوجة الدوراني عن طريق تدوير المغزل أو العمود في السائل وقياس عزم الدوران المطلوب للحفاظ على الدوران. ويرتبط عزم الدوران بإجهاد القص، وترتبط سرعة الدوران بمعدل القص.
عند اختيار مقياس اللزوجة الدوراني، ضع في اعتبارك عوامل مثل نطاق اللزوجة التي تحتاج إلى قياسها، والدقة المطلوبة، ونوع العينات التي ستختبرها. تأتي بعض أجهزة قياس اللزوجة أيضًا بميزات إضافية مثل التحكم في درجة الحرارة، وهو ما قد يكون مهمًا نظرًا لأن اللزوجة تعتمد بشكل كبير على درجة الحرارة.
إعداد مقياس اللزوجة
بمجرد اختيار مقياس اللزوجة المناسب، فقد حان الوقت لإعداده. فيما يلي الخطوات العامة:
- معايرة: قبل استخدام مقياس اللزوجة، من الضروري معايرته. وهذا يضمن دقة القياسات. تأتي معظم أجهزة قياس اللزوجة مزودة بسوائل معايرة ذات لزوجة معروفة. اتبع إرشادات الشركة المصنعة لإجراء المعايرة.
- حدد المغزل: يعتمد اختيار المغزل على لزوجة السائل ونطاق ضغوط القص التي تريد تطبيقها. بالنسبة للسوائل ذات اللزوجة العالية، قد تكون هناك حاجة إلى مغزل أكبر، بينما بالنسبة للسوائل منخفضة اللزوجة، عادة ما يكون مغزل أصغر كافيا.
- تحضير العينة: التأكد من أن العينة متجانسة وفي درجة الحرارة المطلوبة. إذا لزم الأمر، استخدم حمامًا يمكن التحكم في درجة حرارته للحفاظ على درجة حرارة ثابتة أثناء القياس.
- قم بتثبيت المغزل: قم بتثبيت المغزل المحدد بعناية على مقياس اللزوجة. تأكد من محاذاته وتأمينه بشكل صحيح.
قياس اللزوجة تحت ضغوط القص المختلفة
الآن بعد أن تم إعداد مقياس اللزوجة، يمكنك البدء في قياس اللزوجة تحت ضغوط القص المختلفة. وإليك الطريقة:
- ضبط الشروط الأولية:ضبط سرعة الدوران الأولية للمغزل. وهذا سيحدد معدل القص الأولي وإجهاد القص. ابدأ بسرعة منخفضة وقم بزيادتها تدريجيًا على مراحل.
- أخذ القياسات: بمجرد وصول المغزل إلى حالة الدوران المستقر، قم بقياس اللزوجة. ستعرض معظم أجهزة قياس اللزوجة اللزوجة مباشرة على الشاشة. سجل قيمة اللزوجة مع سرعة الدوران المقابلة (معدل القص) وإجهاد القص المحسوب.
- تغيير إجهاد القص: زيادة سرعة دوران المغزل لتطبيق إجهاد قص أعلى. انتظر حتى يصل النظام إلى حالة مستقرة جديدة قبل إجراء قياس آخر. كرر هذه العملية لعدة سرعات دوران مختلفة للحصول على مجموعة من قيم اللزوجة عند ضغوط القص المختلفة.
تحليل النتائج
بعد أخذ القياسات، حان الوقت لتحليل النتائج. ارسم رسمًا بيانيًا للزوجة مقابل إجهاد القص أو معدل القص. هذا الرسم البياني، المعروف باسم منحنى التدفق، يمكن أن يوفر معلومات قيمة حول سلوك السائل.
- السوائل النيوتونية: بالنسبة للسوائل النيوتونية، تظل اللزوجة ثابتة بغض النظر عن إجهاد القص. سيكون منحنى التدفق خطًا أفقيًا.
- القص - ترقق السوائل: في حالة الموائع القصية الرقيقة تقل اللزوجة مع زيادة إجهاد القص. سيظهر منحنى التدفق منحدرًا هبوطيًا.
- القص - سماكة السوائل: القص - تزداد لزوجة السوائل السميكة مع زيادة إجهاد القص. سيكون لمنحنى التدفق منحدر صاعد.
من خلال تحليل منحنى التدفق، يمكنك تحديد نوع السائل وخصائص تدفقه. يمكن استخدام هذه المعلومات لتحسين العمليات وصياغة المنتجات واستكشاف أي مشكلات متعلقة بالتدفق وإصلاحها.
النصائح والحيل
فيما يلي بعض النصائح لضمان قياسات لزوجة دقيقة وموثوقة:
- التحكم في درجة الحرارة: كما ذكرنا سابقًا، تعتمد اللزوجة بشكل كبير على درجة الحرارة. تأكد من التحكم في درجة حرارة العينة طوال عملية القياس. حتى التغيير الطفيف في درجة الحرارة يمكن أن يؤثر بشكل كبير على اللزوجة.
- حجم العينة: استخدم حجم العينة الصحيح الموصى به من قبل الشركة المصنعة لجهاز قياس اللزوجة. يمكن أن يؤدي حجم العينة غير الكافي إلى قياسات غير دقيقة، خاصة إذا لم يكن المغزل مغمورًا بالكامل في السائل.
- تنظيف: بعد كل قياس، قم بتنظيف المغزل جيدًا لإزالة أي عينة. وهذا يمنع التلوث المتبادل ويضمن نتائج دقيقة للقياس التالي.
- قياسات متعددة: قم بإجراء قياسات متعددة عند كل إجهاد قص لضمان الاتساق. احسب متوسط قيمة اللزوجة لتقليل الخطأ.
خاتمة
يعد قياس لزوجة السائل تحت ضغوط القص المختلفة باستخدام مقياس اللزوجة تقنية قيمة لفهم خصائص تدفق السوائل. باتباع الخطوات الموضحة في هذه المدونة، يمكنك الحصول على قياسات لزوجة دقيقة وموثوقة والحصول على نظرة ثاقبة حول كيفية تصرف السائل في مواقف العالم الحقيقي المختلفة.
إذا كنت في السوق لشراء مقياس اللزوجة أو كنت بحاجة إلى مزيد من المعلومات حول قياس اللزوجة، فلا تتردد في التواصل معنا. نحن هنا لمساعدتك في العثور على الحل المناسب لاحتياجاتك الخاصة. سواء كنت مختبرًا صغيرًا أو مصنع تصنيع واسع النطاق، فلدينا الخبرة والمنتجات اللازمة لدعم متطلبات قياس اللزوجة لديك. اتصل بنا اليوم لبدء مناقشة المشتريات والارتقاء بتحليل السوائل إلى المستوى التالي.
مراجع
- ASTM D2196 - 18، طرق الاختبار القياسية للخصائص الريولوجية للمواد غير النيوتونية بواسطة مقياس اللزوجة الدوراني.
- بارنز، HA، هوتون، JF، والترز، K. (1989). مقدمة في الريولوجيا. علم السيفير.