Xác định độ nhớt
- Định nghĩa độ nhớt
Độ nhớt là trở lực bên trong của một chất lỏng, mà trở lực này cần phải vượt qua được một lực, mà với lực đó tạo ra sự chảy của chất lỏng.
Người ta thường phân biệt chất lỏng Newton ứng với độ nhớt Newton và chất lỏng không Newton ứng với độ nhớt không Newton.
Người ta có thể biểu diễn khái niệm hay định nghĩa trên theo hình vẽ sau:
Nếu gọi:
Tga = dx/dy= γ (Sự cắt, sự trượt)
Dy/dt = γ’ [S-1] (Vận tốc cắt)
F1/A = τ [Pa] (Lực cắt)
Trong đó:
F1 – Lực tác dụng
A – Diện tích cắt, trượt.
Vận tốc cắt γ’ là tỷ lệ với lực cắt τ, nghĩa là τ ~ γ’.
Đối với chất lỏng Newton thì độ nhớt Newton (ηN) có giá trị hệ số tỷ lệ giữa vận tốc cắt (γ’) và lực cắt (τ), nghĩa là:
η= τ/ γ‘ [PaS]
Đơn vị độ nhớt:
+ Đơn vị cũ: Poise, viết tắt (P)
+ Đơn vị mới: Pascal.sekunde = Pascal.giây, viết tắt [Paξ].
Mối quan hệ của chúng:
1P = 0,1Pa. S ; 1Pas = 10P = 1Ns/m2 x 1 kg/ m.S
Phần lớn các chất lỏng Newton có độ nhớt nhỏ
ví dụ: Nước nguyên chất, bơ ca cao nguyên chất, dầu thực vật nguyên chất, các dung dịch có chứa độ khô < 60Bx…
Đối với chất lỏng Newton, người ta có thể biểu diễn trạng thái độ nhớt của nó qua đường cong chảy.
* Đặc trưng đối với độ nhớt Newton:
– Đường cong chảy là đường thẳng
– Đường cong chảy đi qua gốc toạ độ
– Góc α1 > α thì độ nhớt tăng, khi độ nhớt ban đầu với góc α
– Góc α2 > α thì độ nhớt giảm, khi độ nhớt ban đầu với góc α.
Nếu biểu diễn quan hệ trên bằng một đường cong độ nhớt, ta có:
Hình vẽ 1.1: Đường cong độ nhớt của một chất lỏng Newton
* Đặc trưng đối với độ nhớt Newton:
– Đường cong độ nhớt là một đường thẳng.
– Đường cong độ nhớt song song với trục hoành.
+ Chất lỏng không Newton: Khối sôcôla lỏng, bột nhão… không phải là chất lỏng nguyên chất mà là hỗn hợp phân tán của các cấu tử ở dạng (lỏng, rắn hoặc bán rắn hay bán lỏng) khác nhau. Ví dụ: Quan hệ cháy của khối sôcôla thay đổi do các cấu tử khuyếch tán trong bơ cacao (chất lỏng nguyên chất) theo các biểu hiện sau đây:
– Độ nhớt của khối sôcôla lỏng lớn hơn độ nhớt của bơ cacao nguyên chất.
– Độ nhớt của khối sôcôla thay đổi như là một hàm số của vận tốc cắt.
η = f(γ’)
– Sự chảy của khối sôcôla không bắt đầu ở lực cắt nhỏ bất kỳ, mà là sau phạm vi đầu tiên của một lực cắt nhỏ nhất τo, được coi như giới hạn chảy. Một chất lỏng, mà chất lỏng đó có tính chất giống như các biểu hiện đã nêu ở trên hoặc những biểu hiện khác, khác với quan hệ chảy của chất lỏng Newton, thì người ta gọi là chất lỏng không Newton.
Biểu diễn đường cong chảy và đường cong độ nhớt của một khối sôcôla đặc trưng (chất lỏng không Newton)
* Đặc trưng của chất lỏng không Newton: (ví dụ: sôcôla)
- Đường cong chảy:
– Đường cong chảy không bắt đầu tư τ = 0, mà là từ τ = τo: nghĩa là điểm đầu tiên sau khi vượt qua giới hạn cháy.
– Sự tăng lên của góc α của đường cong ở giá trị lớn nhất (độ nhớt cao) và thay đổi theo vận tốc cắt (γ’) tăng.
- Đường cong độ nhớt:
– Sau khi vượt qua giới hạn chảy τo thì khối sôcôla bắt đầu chảy với độ nhớt ban đầu cực đại ηo. Với vận tốc cắt tăng thì độ nhớt giảm và độ nhớt cân bằng không thay đổi η∝. Với vận tốc cắt tăng thì độ nhớt giảm và độ nhớt cân bằng không thay đổi η∝ đạt được giá trị cao của vận tốc cắt γ’.
– Độ nhớt ban đầu cao ηo là do cấu trúc của các phần tử khuếch tán trong bơ cacao.
– Nhờ lực cắt tác dụng τ mà cấu trúc giảm đi với vận tốc cắt tăng. Cuối cùng, một sự giảm cấu trúc hoàn toàn xảy ra ở độ nhớt cân bằng η∝.
– Việc giảm cấu trúc là thuận nghịch, nghĩa là vận tốc cắt (γ’) giảm thì lực cắt tác dụng (τ) cũng giảm và cấu trúc được tạo thành trở lại nhất thời hoặc lâu dài. Ví dụ: Trạng thái của đường non C: trước, trong và sau khi khuấy trộn.
2. Mục đích xác định độ nhớt:
Độ nhớt đóng vai trò quan trọng trong công nghệ sản xuất, từ độ nhớt ta có thể tính toán được những vấn đề sau:
– Độ thuần khiết của dung dịch Newton và không Newton.
– Nồng độ chất hoà tan, nồng độ chất khuếch tán.
– Chất lượng của bán thành phẩm và thành phẩm qua sự thay đổi độ nhớt trong quá trình công nghệ, ví dụ chất lượng của mặt rỉ trong quá trình bảo quản, chất lượng của bánh mì trong quá trình nướng v.v.
– Ngoài ra nó còn phục vụ cho việc tính toán truyền nhiệt, chuyển khối, thiết bị khuấy trộn, đồng hoá, vận chuyển bằng vít tài và các thiết bị gia công khác…
3. Độ nhớt động học và độ nhớt động lực:
– Độ nhớt được đo bằng hai phương pháp: động học và động lực
Phương pháp động học là độ nhớt được chảy qua một ống chuẩn ở nhiệt độ chuẩn thường là 40 – 100 độ C. Đơn vị là centiStokes (sCt = mm2/s)
Phương pháp động lực là số đo làm trượt một chất dầu trên một chất dầu khác. Đơn vị là centiPoise (cP=mPa.s)
Chúng tôi cũng cung cấp các dòng máy đo độ nhớt từ dạng cơ đến dạng hiện số của Hãng Brookfield - USA, HÃY LIÊN HỆ Ms. Lan 0908 103 474để được tư vấn và Báo giá!!
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét