Πώς χρησιμοποιείται ο ομόκεντρος κυλίνδρος για τον προσδιορισμό της ταχύτητας διάτμησης;
1. Ρύθμιση:
* Δύο ομόκεντροι κύλινδροι: Ο εσωτερικός κύλινδρος αναστέλλεται μέσα στον εξωτερικό κύλινδρο, με ένα μικρό χάσμα μεταξύ τους γεμάτο με το ρευστό που δοκιμάζεται.
* Αισθητήρας κινητήρα και ροπής: Ο εσωτερικός κύλινδρος συνδέεται με έναν κινητήρα που τον περιστρέφει με ελεγχόμενη ταχύτητα. Ένας αισθητήρας ροπής μετρά τη δύναμη που απαιτείται για τη διατήρηση αυτής της περιστροφής.
2. Αρχή λειτουργίας:
* Ροή υγρού: Καθώς ο εσωτερικός κύλινδρος περιστρέφεται, σέρνει το υγρό στο χάσμα μαζί με αυτό. Αυτό δημιουργεί μια κλίση ταχύτητας σε όλο το κενό, με αποτέλεσμα τη διατμητική τάση.
* Τάση διάτμησης και ρυθμός διάτμησης: Η τάση διάτμησης (τ) είναι ανάλογη προς τη ροπή (t) που εφαρμόζεται στον εσωτερικό κύλινδρο και αντιστρόφως ανάλογη προς την ακτίνα του κυλίνδρου (R) και το ύψος (h):
* τ =(2T) / (πρ ²h)
* Newtonian Fluids: Για τα ρευστά της Νεύτωνα, η διατμητική τάση είναι άμεσα ανάλογη προς τον ρυθμό διάτμησης (γ). Αυτή η σχέση ορίζεται από το ιξώδες του υγρού (μ):
* τ =μγ
* Μη-Νετονικά υγρά: Για τα μη-Νευτονικά υγρά, αυτή η σχέση είναι πιο περίπλοκη και μπορεί να αντιπροσωπεύεται από μια καμπύλη ροής, η οποία απεικονίζει διατμητική τάση έναντι του ρυθμού διάτμησης.
3. Ρυθμός διάτμησης μέτρησης:
* Γωνιακή ταχύτητα: Η ταχύτητα του κινητήρα χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της γωνιακής ταχύτητας (ω) του εσωτερικού κυλίνδρου.
* Υπολογισμός ρυθμού διάτμησης: Ο ρυθμός διάτμησης (γ) υπολογίζεται με βάση τη γωνιακή ταχύτητα και το πλάτος χάσματος (D) μεταξύ των κυλίνδρων:
* γ =(ωr) / d
* Καμπύλη ροής: Μεταβάλλοντας την ταχύτητα του κινητήρα και την καταγραφή της αντίστοιχης ροπής, μπορούν να ληφθούν μια σειρά ρυθμών διάτμησης και διατμητικών τάσεων, επιτρέποντας τη δημιουργία καμπύλης ροής για το υγρό.
4. Πλεονεκτήματα των ομόκεντρων κυλινδρικών οισιτών:
* εύρος ρυθμού διάτμησης: Μπορεί να μετρήσει τα ποσοστά διάτμησης σε ένα ευρύ φάσμα, από χαμηλό έως υψηλό.
* ακριβείς μετρήσεις: Παρέχει σχετικά ακριβείς μετρήσεις του ιξώδους.
* ευπροσάρμοστο: Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για διάφορους τύπους ρευστών, συμπεριλαμβανομένων των Newtonian και Non-Newtonian υγρών.
* Έλεγχος θερμοκρασίας: Επιτρέπει μετρήσεις ελεγχόμενων θερμοκρασιών.
5. Περιορισμοί:
* Τελικά εφέ: Η ροή κοντά στα άκρα των κυλίνδρων μπορεί να επηρεάσει τις μετρήσεις, ειδικά σε χαμηλούς ρυθμούς διάτμησης.
* Ιδιότητες υγρού: Η ακρίβεια της μέτρησης εξαρτάται από τις ρεολογικές ιδιότητες του υγρού (π.χ. ιξώδες, θιξοτροπία και τάση απόδοσης).
* Καθαρισμός: Ο διεξοδικός καθαρισμός είναι απαραίτητος μεταξύ των μετρήσεων για την αποφυγή μόλυνσης.
Συνοπτικά, ένα ομόκεντρο κυλινδρικό ιξομέτρου λειτουργεί περιστρέφοντας έναν εσωτερικό κύλινδρο και μετρώντας την προκύπτουσα ροπή. Αυτή η ροπή, μαζί με τις διαστάσεις του κυλίνδρου και την ταχύτητα περιστροφής, χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του ρυθμού διάτμησης και τον προσδιορισμό του ιξώδους ή της συμπεριφοράς της ροής του υγρού.
