Kako laboratorijski reometar mjeri dinamičku viskoznost?

Razumijevanje načina na koji laboratorijski reometar mjeri dinamičku viskoznost ključno je za industrije koje se oslanjaju na preciznu karakterizaciju tekućih i polutekućih materijala. Kao vodeći dobavljač laboratorijskih reometara, ovdje smo da rasvijetlimo ovaj zamršeni proces.

1. Uvod u dinamičku viskoznost

Dinamička viskoznost, poznata i jednostavno kao viskoznost, mjera je otpora tekućine protoku. Opisuje unutarnje trenje unutar tekućine dok se ona deformira. U industrijskim primjenama kao što su obrada polimera, proizvodnja hrane i rafiniranje nafte, poznavanje dinamičke viskoznosti bitno je za kontrolu kvalitete, optimizaciju procesa i razvoj proizvoda. Na primjer, u industriji polimera, viskoznost taline polimera utječe na njegovu sposobnost kalupljenja i mehanička svojstva.

2. Principi rada laboratorijskog reometra

Laboratorijski reometar je sofisticirani instrument dizajniran za mjerenje reoloških svojstava materijala, uključujući dinamičku viskoznost. Postoji nekoliko vrsta reometara, ali najčešći za mjerenje dinamičke viskoznosti su rotacijski reometri.

Rotacijski reometri

Rotacijski reometri rade na principu primjene kontroliranog momenta ili kutne brzine na uzorak i mjerenja rezultirajućeg kutnog pomaka ili momenta. Uzorak se postavlja u mjernu geometriju, koja može biti paralelna ploča, stožac - i - ploča ili koncentrični cilindar.

Geometrija paralelne ploče: U ovoj postavci, uzorak je u sendviču između dvije paralelne ploče. Jedna ploča je fiksna, dok se druga okreće. Mjeri se zakretni moment potreban za okretanje ploče određenom brzinom, a iz toga se može izračunati dinamička viskoznost. Geometrija paralelne ploče prikladna je za mjerenje viskoznosti Newtonovih i ne-Newtonovih tekućina, posebno onih s visokom viskoznošću ili onih koje sadrže čvrste čestice.
Geometrija stošca i ploče: Reometar sa konusom i pločom sastoji se od ravne ploče i konusa s vrlo malim kutom (obično manjim od 4 stupnja). Uzorak se postavlja između konusa i ploče. Kada se stožac rotira, brzina smicanja je jednolika po uzorku, što pojednostavljuje izračun dinamičke viskoznosti. Ova geometrija je idealna za mjerenje viskoznosti tekućina niske do srednje viskoznosti i za proučavanje ponašanja protoka ne-Newtonovih tekućina.
Geometrija koncentričnog cilindra: Također poznat kao Couetteova geometrija, reometar s koncentričnim cilindrom ima unutarnji cilindar (bob) i vanjski cilindar (čašu). Uzorak se stavlja u razmak između dva cilindra. Ili bob ili čašica se mogu okretati, a okretni moment se mjeri. Ova je geometrija prikladna za mjerenje viskoznosti tekućina u širokom rasponu viskoznosti i često se koristi u primjenama gdje se uzorak treba rezati u kontroliranim uvjetima.

3. Mjerenje dinamičke viskoznosti

Mjerenje dinamičke viskoznosti pomoću laboratorijskog reometra uključuje sljedeće korake:

Priprema uzorka

Pravilna priprema uzorka ključna je za točno mjerenje viskoznosti. Uzorak treba biti homogen, bez mjehurića zraka i na odgovarajućoj temperaturi. Količina potrebnog uzorka ovisi o vrsti mjerne geometrije koja se koristi. Na primjer, reometar sa konusom i pločom obično zahtijeva vrlo malu količinu uzorka (nekoliko mililitara), dok reometar s koncentričnim cilindrom može zahtijevati veći volumen.

Kalibracija instrumenta

Prije mjerenja uzorka potrebno je kalibrirati laboratorijski reometar. Kalibracija osigurava da instrument daje točne i pouzdane rezultate. To uključuje prilagođavanje mjernog sustava poznatom standardu, kao što je referentna tekućina s dobro definiranom viskoznošću. Postupak kalibracije može uključivati provjeru pretvarača zakretnog momenta, senzora kutnog pomaka i sustava kontrole temperature.

Proces mjerenja

Nakon što je uzorak pripremljen i instrument kalibriran, uzorak se unosi u mjernu geometriju. Reometar zatim primjenjuje kontroliranu brzinu smicanja ili smično naprezanje na uzorak. Za mjerenje dinamičke viskoznosti često se primjenjuje sinusoidno oscilatorno smicanje. To uključuje primjenu oscilatornog momenta male amplitude ili kutnog pomaka na uzorak i mjerenje rezultirajuće komponente odziva u fazi i izvan faze.

Komponenta u fazi (modul skladištenja, $G'$) predstavlja elastično ponašanje uzorka, dok komponenta izvan faze (modul gubitka, $G''$) predstavlja viskozno ponašanje. Dinamička viskoznost ($\eta^*$) može se izračunati iz modula gubitka i kutne frekvencije ($\omega$) pomoću sljedeće formule:

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

Mjerenje se obično provodi u rasponu kutnih frekvencija kako bi se proučilo ponašanje dinamičke viskoznosti ovisno o frekvenciji.

4. Čimbenici koji utječu na mjerenje dinamičke viskoznosti

Nekoliko čimbenika može utjecati na točnost mjerenja dinamičke viskoznosti pomoću laboratorijskog reometra.

Temperatura

Viskoznost jako ovisi o temperaturi. Kako se temperatura povećava, viskoznost većine tekućina opada. Stoga je točna kontrola temperature ključna tijekom procesa mjerenja. Laboratorijski reometri opremljeni su sustavima za kontrolu temperature, kao što su Peltierovi elementi ili cirkulirajuće vodene kupke, za održavanje konstantne temperature uzorka.

Brzina smicanja

Većina tekućina, posebno ne-Newtonovih tekućina, pokazuju ponašanje smicanja - stanjivanja ili smicanja - zgušnjavanja. To znači da se njihova viskoznost mijenja s brzinom smicanja. Stoga je važno odabrati odgovarajući raspon brzine smicanja za mjerenje. Za Newtonove tekućine, viskoznost je neovisna o brzini smicanja, ali za ne-Newtonove tekućine, viskoznost može značajno varirati s brzinom smicanja.

Starenje i degradacija uzorka

Neki uzorci mogu biti podvrgnuti starenju ili degradaciji tijekom vremena, što može utjecati na njihovu viskoznost. Na primjer, polimeri mogu oksidirati ili umrežiti, što dovodi do promjena u njihovoj molekularnoj strukturi i viskoznosti. Stoga je važno izmjeriti uzorak što je prije moguće nakon pripreme i pohraniti uzorak u odgovarajućim uvjetima.

5. Primjene u različitim industrijama

Mogućnost preciznog mjerenja dinamičke viskoznosti pomoću laboratorijskog reometra ima brojne primjene u različitim industrijama.

Industrija polimera

U industriji polimera, mjerenje dinamičke viskoznosti koristi se za karakterizaciju talina i otopina polimera. Pomaže u određivanju molekularne težine, distribucije molekularne težine i strukture grananja polimera. Ove informacije su ključne za sintezu polimera, obradu i kontrolu kvalitete. Na primjer, kod injekcijskog prešanja, viskoznost taline polimera utječe na punjenje kalupa i konačna svojstva lijevanog dijela.

Prehrambena industrija

U prehrambenoj industriji mjerenje dinamičke viskoznosti koristi se za procjenu teksture i stabilnosti prehrambenih proizvoda. Pomaže u razumijevanju protoka prehrambenih materijala kao što su umaci, kreme i pića. Na primjer, viskoznost preljeva za salatu utječe na njegovu sposobnost izlijevanja i osjećaj u ustima. Mjerenjem dinamičke viskoznosti proizvođači hrane mogu optimizirati formulaciju i uvjete obrade svojih proizvoda.

Industrija nafte i plina

U industriji nafte i plina, mjerenje dinamičke viskoznosti koristi se za karakterizaciju sirovih ulja, maziva i tekućina za bušenje. Pomaže u određivanju svojstava protoka ovih tekućina, što je važno za inženjering ležišta, cjevovodni transport i podmazivanje. Na primjer, viskoznost maziva utječe na njegovu sposobnost smanjenja trenja i trošenja u motorima i strojevima.

Lab Rubber Vulcanizing Press Lab Wear Testing Machine

6. Naša ponuda laboratorijskih reometara

Kao pouzdani dobavljač laboratorijskih reometara, nudimo širok raspon visokokvalitetnih instrumenata koji su dizajnirani da zadovolje različite potrebe različitih industrija. Naši reometri opremljeni su naprednim značajkama kao što su precizna kontrola temperature, visokoosjetljivo mjerenje zakretnog momenta i korisnički prilagođen softver. Također pružamo sveobuhvatnu tehničku podršku i obuku kako bismo osigurali da naši klijenti mogu učinkovito koristiti naše instrumente.

Uz laboratorijske reometre, nudimo i drugu prateću laboratorijsku opremu, kao nprStroj za laboratorijsko ispitivanje habanja,Laboratorijski mlin za miješanje gume, iLaboratorijska preša za vulkanizaciju gume. Ovi su proizvodi dizajnirani da pruže cjelovito rješenje za ispitivanje gume i polimera.

7. Zaključak i poziv na akciju

Razumijevanje načina na koji laboratorijski reometar mjeri dinamičku viskoznost bitno je za industrije koje se oslanjaju na točnu karakterizaciju tekućih i polutekućih materijala. Naši laboratorijski reometri dizajnirani su za pružanje točnih i pouzdanih mjerenja viskoznosti, pomažući našim klijentima da optimiziraju svoje procese i osiguraju kvalitetu svojih proizvoda.

Ako ste zainteresirani za više informacija o našim laboratorijskim reometrima ili drugoj laboratorijskoj opremi, pozivamo vas da nas kontaktirate radi detaljnog razgovora. Naš tim stručnjaka spreman je pomoći vam u odabiru pravog instrumenta za vaše specifične potrebe i pružiti vam najbolju tehničku podršku i uslugu.