Viskositet Newtonske og ikke-Newtonske Væsker

Hvis du er på denne side, har du sandsynligvis har en generel idé om, hvad der er viskositet, og hvor vigtigt det er i udviklingen af ethvert program, der involverer væske flow. Imidlertid er væskekarakterisering langt mere dyb og kompleks end hvad der normalt forventes. Hvert unikt materiale har sin egen adfærd, når det udsættes for strømning, deformation eller stress.,

afhængigt af deres viskositetsadfærd som en funktion af forskydningshastighed, stress, deformationshistorie…, væsker er karakteriseret som ne .tonske eller ikke-Ne .tonske.

Newtonske Væsker

Newtonske væsker er opkaldt efter Sir Issac Newton (1642 – 1726), der er beskrevet strømmen adfærd af væsker med en simpel lineær relation mellem shear stress og shear rate ., Dette forhold er nu kendt som Newtons Lov om Viskositet, hvor proportionalitets konstanten η er viskositeten af væsken:

Nogle eksempler på Newtonske væsker vand, organiske opløsningsmidler, og honning. For disse væsker viskositet er kun afhængig af temperaturen. Som et resultat, hvis vi ser på et plot af forskydningsspænding versus forskydningshastighed (se figur 1), kan vi se en lineær stigning i stress med stigende forskydningshastigheder, hvor hældningen er givet af væskens viskositet., Dette betyder, at viskositeten af Ne .tonske væsker vil forblive en konstant (se figur 2), uanset hvor hurtigt de tvinges til at strømme gennem et rør eller en kanal (dvs.viskositet er uafhængig af forskydningshastigheden).

en undtagelse fra reglen er Bingham plast, som er væsker, der kræver et minimum stress, der skal anvendes, før de flyder. Disse er strengt ikke-Ne .tonske, men når strømmen starter, opfører de sig i det væsentlige som ne .tonske væsker (dvs.forskydningsspænding er lineær med forskydningshastighed). Et godt eksempel på denne form for adfærd er mayonnaise.,

ne .tonske væsker består normalt af små isotropiske (symmetriske i form og egenskaber) molekyler, der ikke er orienteret efter strømning. Det er imidlertid også muligt at have ne .tonsk adfærd med store anisotrope molekyler. For eksempel kan protein-eller polymeropløsninger med lav koncentration vise en konstant viskositet uanset forskydningshastighed. Det er også muligt for nogle prøver at vise ne .tonsk opførsel ved lave forskydningshastigheder med et plateau kendt som nulforskydningsviskositetsregionen.,

Ikke-Newtonske Væsker

I virkeligheden er de fleste væsker er ikke-Newtonsk, hvilket betyder, at deres viskositet, er afhængig af shear rate (Shear Tyndere eller Tykkere) eller deformation historie (Tixotropisk væsker). I modsætning til Newtonske væsker, ikke-Newtonske væsker enten vise en ikke-lineær relation mellem shear stress og shear rate (se Figur 1), har en flydespænding, eller viskositet, der er afhængig af tid eller deformation historie (eller en kombination af alle de ovenstående!).,

en væske forskydningsfortykning, hvis væskens viskositet øges, når forskydningshastigheden øges (se figur 2). Et almindeligt eksempel på forskydningsfortykkelsesvæsker er en blanding af majsstivelse og vand. Du har sandsynligvis set eksempler på dette på TV eller internettet, hvor folk kan løbe over denne slags løsninger, og alligevel vil de synke, hvis de står stille. Væsker forskydes udtynding, hvis viskositeten falder, når forskydningshastigheden øges. Forskydningsfortyndende væsker, også kendt som pseudoplast, er allestedsnærværende i Industrielle og biologiske processer., Almindelige eksempler omfatter ketchup, maling og blod.

ikke-Ne .tonsk opførsel af væsker kan være forårsaget af flere faktorer, alle relateret til strukturel omorganisering af væskemolekylerne på grund af strømning. I polymermelter og opløsninger er det justeringen af de stærkt anisotropiske kæder, der resulterer i en nedsat viskositet. I kolloider er det adskillelsen af de forskellige faser i strømmen, der forårsager en forskydningsfortyndingsadfærd.

hvorfor skal jeg pleje?,

Fluid flow er meget afhængig af viskositet væsker. På samme tid for en ikke-Ne .tonsk væske bestemmes viskositeten af strømningsegenskaberne . Ser man på figur 3, kan du observere tre meget forskellige hastighedsprofiler afhængigt af væskeadfærd. For alle disse væsker vil forskydningshastigheden ved væggene (dvs.hældningen af hastighedsprofilen nær væggen) bestemme viskositeten., Vellykket karakterisering af viskositet er nøglen til at bestemme, om en væske er Ne .tonsk eller ikke-Ne .tonsk, og hvilket interval af forskydningshastigheder der skal overvejes til en specifik anvendelse. Mange viskosimetre på markedet måler indeksviskositet, men mangler ofte korrekt karakterisering af forskydningshastighed og absolut eller sand viskositet. Absolut viskositet er et af de vigtigste parametre i udvikling og modellering af applikationer, der involverer væskestrøm. Derfor skal korrekt karakterisering af viskositet udføres med en forskydningshastighed, der er relevant for den specifikke proces., Lær mere om RheoSense viskosimetre og hvordan de tillader målinger af ægte viskositet over en lang række forskydningshastigheder.

HVIS DU ER INTERESSERET I at LÆRE MERE GRUNDLÆGGENDE OM VISKOSITET, TJEK VORES GRUNDLÆGGENDE SITES OM:
  • Viskositet Enheder for Dynamisk og Kinematisk Viskositet
  • Hvad er viskositet?