Viskozity Newtonovské a nenewtonovské Tekutiny

Pokud jste na této stránce, budete pravděpodobně mít obecnou představu o tom, co je viskozita a jak je důležité ve vývoji jakékoli aplikace, které zahrnuje proudění tekutin. Fluidní charakterizace je však mnohem hlubší a složitější, než se obvykle očekává. Každý jedinečný materiál má své vlastní chování, když je vystaven proudění, deformaci nebo namáhání.,

v závislosti na jejich viskozitním chování jako funkci smykové rychlosti, napětí, historie deformace…, tekutiny jsou charakterizovány jako Newtonian nebo non-Newtonian.

Newtonovské Tekutiny

Newtonovské kapaliny jsou pojmenován po Sir Issac Newton (1642 – 1726), který popsal tok chování tekutiny s jednoduchou lineární vztah mezi smykového napětí a smykové rychlosti ., Tento vztah je nyní znám jako Newtonův Zákon Viskozity, kde konstantou úměrnosti η je viskozita kapaliny:

Některé příklady Newtonské tekutiny patří voda, organická rozpouštědla, a med. U těchto kapalin je viskozita závislá pouze na teplotě. Jako výsledek, podíváme-li se na pozemku o smykové napětí versus smyková rychlost (Viz Obrázek 1), můžeme vidět lineární nárůst napětí s rostoucí smykových rychlostech, kde svah je dána viskozitou tekutiny., To znamená, že viskozita Nenewtonských tekutin zůstane konstantní (viz Obrázek 2) bez ohledu na to, jak rychle jsou nuceny proudit v potrubí nebo kanálu (tj. viskozita je nezávislá na rychlosti smykové).

výjimkou z pravidla jsou Bingham plasty, což jsou kapaliny, které vyžadují minimální namáhání, které je třeba aplikovat před tím, než proudí. Jedná se o přísně ne-Newtonské, ale jakmile začne tok, chovají se v podstatě jako newtonovské tekutiny (tj. smykový stres je lineární se smykovou rychlostí). Skvělým příkladem tohoto druhu chování je majonéza.,

Newtonovské tekutiny se obvykle skládá z malé izotropní (symetrický tvar a vlastnosti) molekuly, které nejsou orientovány do toku. Je však také možné mít newtonovské chování s velkými anizotropními molekulami. Například roztoky proteinů s nízkou koncentrací nebo polymerů mohou vykazovat konstantní viskozitu bez ohledu na rychlost střihu. Je také možné, pro některé vzorky, k zobrazení Newtonovské chování při nízkých smykových rychlostech s plošinou, známý jako nulové smykové viskozity regionu.,

Non-Newtonian Tekutiny

Ve skutečnosti většina tekutiny jsou non-Newtonian, což znamená, že jejich viskozita je závislá na smykové rychlosti (Shear Ředění nebo Zahušťování) nebo deformační historie (Tixotropní tekutiny). Na rozdíl od Newtonovské kapaliny, non-Newtonovské tekutiny se zobrazí buď v non-lineární vztah mezi smykového napětí a smykové rychlosti (viz Obrázek 1), které mají mez kluzu, nebo viskozitou, které je závislé na čase nebo deformaci historie (nebo kombinace všech výše uvedených!).,

kapalina je smykové zahušťování, pokud se viskozita tekutiny zvyšuje s nárůstem smykové rychlosti (viz Obrázek 2). Běžným příkladem smykových zahušťovacích tekutin je směs kukuřičného škrobu a vody. Pravděpodobně jste viděli příklady toho v televizi nebo na internetu, kde lidé mohou přejet tento druh řešení a přesto se potopí, pokud zůstanou v klidu. Tekutiny se zmenšují, pokud se viskozita snižuje, jak se zvyšuje smyková rychlost. Tekutiny pro ředění smyku, známé také jako pseudo-plasty, jsou všudypřítomné v průmyslových a biologických procesech., Mezi běžné příklady patří kečup, barvy a krev.

ne-newtonovské chování tekutin může být způsobeno několika faktory, které všechny souvisejí se strukturální reorganizací molekul tekutiny v důsledku toku. V polymerních taveninách a roztocích je zarovnání vysoce anizotropních řetězců výsledkem snížené viskozity. V koloidech je to segregace různých fází v toku, která způsobuje smykové ztenčení chování.

proč bych se měl starat?,

proudění je vysoce závislá na viskozitě tekutiny. Současně u ne-newtonovské tekutiny je viskozita určena průtokovými charakteristikami . Při pohledu na obrázek 3 můžete pozorovat tři velmi odlišné profily rychlosti v závislosti na chování kapaliny. U všech těchto kapalin bude rychlost smyku na stěnách (tj. sklon rychlostního profilu poblíž stěny) určovat viskozitu., Úspěšná charakterizace viskozity je klíčová při určování, zda je tekutina newtonovská nebo ne-Newtonská, a jaký rozsah smykových rychlostí je třeba zvážit pro konkrétní aplikaci. Mnoho viskozimetrů na trhu měří viskozitu indexu, ale často postrádají správnou charakterizaci smykové rychlosti a absolutní nebo skutečnou viskozitu. Absolutní viskozita je jedním z nejdůležitějších parametrů při vývoji a modelování aplikací, které zahrnují tok tekutin. Proto musí být správná charakteristika viskozity prováděna smykovou rychlostí, která je relevantní pro konkrétní proces., Dozvědět se více o RheoSense viskozimetry a jak umožňují měření skutečné viskozity v širokém rozsahu smykových rychlostech.

POKUD máte ZÁJEM dozvědět SE VÍCE základní informace O VISKOZITĚ, PODÍVEJTE SE na NAŠE ZÁKLADY WEBY O:
  • Viskozita Jednotek pro Dynamické a Kinematické Viskozity
  • Co je viskozitu?