ما هو مبدأ مقياس اللزوجة؟

مقياس اللزوجة هو أداة أساسية في مختلف الصناعات ، وتستخدم لقياس لزوجة السوائل. اللزوجة هي خاصية أساسية للسوائل التي تصف مقاومتها للتدفق. يعد فهم مبدأ مقياس اللزوجة أمرًا ضروريًا لقياسات اللزوجة الدقيقة ، والتي تعتبر حيوية في مراقبة الجودة ، والبحث والتطوير ، وتحسين العملية. بصفتي مورد لزوجة اللزوجة ، أنا على دراية بالمبادئ الكامنة وراء هذه الأدوات وسوف أشرحها بالتفصيل في هذه المدونة.

أساسيات اللزوجة

قبل الخوض في مبدأ مقياس اللزوجة ، من المهم أن نفهم ماهية اللزوجة. يمكن اعتبار اللزوجة على أنها "سمك" أو "عصي" للسائل. على سبيل المثال ، العسل لديه لزوجة أعلى من الماء لأنه يتدفق ببطء أكثر. هناك نوعان رئيسيان من اللزوجة: اللزوجة الديناميكية (μ) واللزوجة الحركية (ν). اللزوجة الديناميكية هي مقياس المقاومة الداخلية للسوائل للتدفق تحت قوة تطبيقية ، مع وحدة SI من Pascal - ثواني (pa · s). اللزوجة الحركية هي نسبة اللزوجة الديناميكية لكثافة السائل (ν = μ/ρ) ، ووحدة SI الخاصة بها متر مربع في الثانية (M²/S).

أنواع مختلفة من اللزوجة ومبادئها

لزوجات اللزوجة الشعرية

تعد أجهزة اللزوجة الشعرية من بين الأنواع الأكثر استخدامًا لقياس اللزوجة الحركية. يعتمد المبدأ وراء مقاييس اللزوجة الشعرية على قانون Poiseuille. وفقًا لقانون Poiseuille ، يرتبط معدل تدفق السائل من خلال أنبوب شعري بفرق الضغط عبر الأنبوب ، وطول ونصف قطر الأنبوب ، ولزوجة السائل.

عندما يُسمح للسائل بالتدفق عبر أنبوب شعري تحت تأثير الجاذبية أو الضغط المطبق ، يتم قياس الوقت الذي يستغرقه حجم ثابت من السائل للمرور عبر قسم معين من الأنبوب. يمكن حساب اللزوجة الحركية (ν) باستخدام الصيغة التالية:

n = c × t

عندما يكون C هو مقياس اللزوجة ، والذي يتم تحديده بواسطة أبعاد أنبوب الشعيرات الدموية ، و T هو وقت التدفق.

تقدم شركتنا مجموعة من اللزوجة الشعرية ، مثلنصف لزوجة الحركية الأوتوماتيكية. يجمع هذا اللزوجة بين المبدأ الشعري التقليدي والميزات التلقائية ، مما يتيح قياسات لزوجة أكثر كفاءة ودقة. إنه مناسب لمجموعة واسعة من التطبيقات ، بما في ذلك تحليل المنتجات البترولية.

لزوجة الدوران

تعمل أجهزة اللزوجة الدورانية على مبدأ قياس عزم الدوران المطلوب لتدوير المغزل أو بوب مغمورة في السائل بسرعة ثابتة. هناك نوعان رئيسيان من مقاييس اللزوجة الدورانية: أسطوانة محورية (Couette) مقاييس اللزوجة ومخروطات المخروطية.

Low-temperature Kinematic Viscometer3(001) Low Temperature Kinematic Viscometer

في مقياس اللزوجة الاسطوانة المحورية ، يتم وضع بوب داخل كوب أسطوانة مملوءة بالسائل. يتم تدوير بوب بسرعة ثابتة ، ويقاوم السائل الدوران. عزم الدوران المطلوب للحفاظ على الدوران يتناسب مع اللزوجة الديناميكية للسائل. يمكن وصف العلاقة بين عزم الدوران (T) ، والسرعة الزاوية (ω) ، واللزوجة الديناميكية (μ) بالمعادلة التالية لأحد اللزوجة اللزجة الأسطوانية المحورية:

t = 4πηlωr₁²r₂²/(r₂² - r₁²)

عندما يكون اللزوجة الديناميكية ، L هو طول البوب ، ω هو السرعة الزاوية ، R₁ هو نصف قطر Bob ، و R₂ هو نصف قطر الكأس.

تعمل المخروطات المخروطية - و- اللوحة بطريقة مماثلة ، ولكن بدلاً من بوب وكوب ، يتم وضع مخروط على طبق مسطح مع السائل بينهما. تتمثل ميزة مقاييس اللزوجة المخروطية - في أنها توفر معدل قص موحد عبر عينة السوائل ، وهو مفيد لقياس لزوجة السوائل غير النيوتونية.

السقوط - لزوجة اللزوجة

مبدأ السقوط - يعتمد أجهزة اللزوجة على قانون ستوكس. عندما يُسمح لدورة الكرة عبر سائل تحت تأثير الجاذبية ، ترتبط قوة السحب التي تعمل على الكرة بلزوجة السائل. وفقًا لقانون Stokes ، يتم إعطاء قوة السحب (FD) على مجال نصف قطرها (R) تتحرك عبر سائل من اللزوجة (μ) عند السرعة الطرفية (V) بواسطة:

FD = 6πηRV

عندما تصل المجال إلى سرعته الطرفية ، فإن قوة الجاذبية التي تعمل على الكرة متوازنة بقوة السحب. من خلال قياس السرعة الطرفية للكرة ومعرفة كثافة الكرة والسائل ، يمكن حساب اللزوجة الديناميكية للسائل.

درجة الحرارة واللزوجة

درجة الحرارة لها تأثير كبير على لزوجة السوائل. بشكل عام ، تتناقص لزوجة السوائل مع زيادة درجة الحرارة ، بينما تزداد لزوجة الغازات مع زيادة درجة الحرارة. وذلك لأنه بالنسبة للسوائل ، تضعف القوى الجزيئية مع ارتفاع درجة الحرارة ، مما يسمح للجزيئات بالتحرك بحرية أكبر. بالنسبة للغازات ، تؤدي الزيادة في درجة الحرارة إلى تصادمات جزيئية أكثر تواتراً ، مما يزيد من المقاومة الداخلية للتدفق.

تم تجهيز معظم أجهزة اللزوجة بأنظمة التحكم في درجة الحرارة لضمان قياسات دقيقة لزوجة. على سبيل المثال ، لدينامقياس لزوجة الحركية منخفضة درجة الحرارةتم تصميمه لقياس لزوجة السوائل في درجات حرارة منخفضة ، وهو أمر بالغ الأهمية في التطبيقات مثل اختبار مواد التشحيم لظروف الطقس الباردة.

تطبيقات اللزوجة

تستخدم اللزوجة على نطاق واسع في العديد من الصناعات. في صناعة البترول ، تعد قياسات اللزوجة ضرورية لتقييم جودة النفط الخام والوقود ومواد التشحيم. على سبيل المثال ، تؤثر لزوجة زيت المحرك على قدرته على تزييت مكونات المحرك بشكل صحيح. أالبترول نصف - لزوجة الحركية الأوتوماتيكيةيمكن أن توفر بيانات لزوجة دقيقة للمنتجات البترولية ، مما يساعد مصافي المصافي وشركات النفط على ضمان جودة المنتج.

في صناعة الأغذية والمشروبات ، تُستخدم قياسات اللزوجة للتحكم في نسيج واتساق المنتجات مثل الصلصات والضمادات والمشروبات. في صناعة الأدوية ، تعد اللزوجة معلمة مهمة لصياغة الأدوية ، وخاصة للأدوية السائلة.

أهمية قياسات اللزوجة الدقيقة

تعد قياسات اللزوجة الدقيقة حاسمة لعدة أسباب. في عمليات التصنيع ، يمكن أن تؤثر اللزوجة على قابلية تدفق المواد ، والتي بدورها يمكن أن تؤثر على جودة المنتج وكفاءة الإنتاج. على سبيل المثال ، في صناعة الطلاء ، تؤثر لزوجة الطلاء على خصائص تطبيقه ، مثل قابلية الفرشاة والتسوية.

في البحث والتطوير ، يمكن أن توفر قياسات اللزوجة نظرة ثاقبة على التركيب الجزيئي وتفاعلات السوائل. يمكن للعلماء استخدام بيانات اللزوجة لدراسة سلوك البوليمرات والغرويات والسوائل المعقدة الأخرى.

الاتصال للمشتريات

إذا كنت بحاجة إلى أجهزة اللزوجة عالية الجودة لصناعتك أو بحثك ، فنحن هنا للمساعدة. تم تصميم أجهزة اللزوجة الخاصة بنا مع مراعاة الدقة والموثوقية ، وهي مناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات. سواء كنت تبحث عن مقياس اللزوجة الشعرية ، أو لزوجة اللزوجة الدورانية ، أو لاعبي اللزوجة ، لدينا الحل الصحيح لك. لا تتردد في الاتصال بنا لمناقشة متطلباتك المحددة وبدء عملية الشراء.

مراجع

ASTM International. طرق الاختبار القياسية للزوجة الحركية من السوائل الشفافة والشفرة (وحساب اللزوجة الديناميكية). ASTM D445 - 19.
Bird ، RB ، Stewart ، We ، & Lightfoot ، En Transport Phenomena. جون وايلي وأولاده ، 2007.
Meeten ، GH Rheology: المبادئ والقياسات والتطبيقات. إلسفير ، 2000.