newtoni és nem newtoni folyadékok viszkozitása
ha Ön ezen a helyen tartózkodik, akkor valószínűleg általános elképzelése van arról, hogy mi a viszkozitás és mennyire fontos a folyadékáramlást magában foglaló alkalmazás kifejlesztésében. A folyadék jellemzése azonban sokkal mélyebb és összetettebb, mint amit általában elvárnak. Minden egyedi anyagnak saját viselkedése van, amikor áramlásnak, deformációnak vagy stressznek van kitéve.,
attól függően, hogy a viszkozitás viselkedés függvényében nyírási sebesség, stressz, deformáció története…, a folyadékokat newtoni vagy nem newtoni jellegűek.
newtoni folyadékok
A newtoni folyadékokat Sir Issac Newton (1642 – 1726) nevezték el, aki a nyírási stressz és a nyírási sebesség közötti egyszerű lineáris összefüggéssel leírta a folyadékok áramlási viselkedését ., Ez a kapcsolat ma Newton viszkozitási törvénye, ahol az arányossági állandó η a folyadék viszkozitása:
néhány például a newtoni folyadékok közé tartozik a víz, szerves oldószerek, méz. Ezeknél a folyadékoknál a viszkozitás csak a hőmérséklettől függ. Ennek eredményeként, ha megnézzük a nyírási stressz diagramját a nyírási sebességhez képest (lásd az 1. ábrát), láthatjuk a stressz lineáris növekedését a nyírási sebesség növekedésével, ahol a lejtést a folyadék viszkozitása adja., Ez azt jelenti, hogy a newtoni folyadékok viszkozitása állandó marad (lásd a 2.ábrát), függetlenül attól, hogy milyen gyorsan kénytelenek átfolyni egy csövön vagy csatornán (azaz a viszkozitás független a nyírási sebességtől).
kivétel a szabály alól a Bingham műanyagok, amelyek folyadékok, amelyek áramlásuk előtt minimális stresszt igényelnek. Ezek szigorúan nem Newtoniak, de amint az áramlás megkezdődik, lényegében newtoni folyadékként viselkednek (azaz a nyírási stressz lineáris a nyírási sebességgel). Az ilyen viselkedés nagyszerű példája a majonéz.,
A newtoni folyadékok általában kis izotróp (szimmetrikus alakú és tulajdonságú) molekulákból állnak, amelyek nem áramlási irányúak. Lehetséges azonban a newtoni viselkedés nagy anizotróp molekulákkal is. Például az alacsony koncentrációjú fehérje vagy polimer oldatok a nyírási sebességtől függetlenül állandó viszkozitást mutathatnak. Egyes minták esetében az is lehetséges, hogy a newtoni viselkedést alacsony nyírási sebességgel jelenítsék meg a nulla nyírási viszkozitási régiónak nevezett fennsíkkal.,
a Nem-Newtoni Folyadékok
A valóságban a legtöbb folyadékot nem-Newtoni, ami azt jelenti, hogy a viszkozitás függ nyírási sebesség (Nyírás Ritkítás vagy Sűrítés), vagy a deformáció történelem (Tixotróp folyadékot). Ezzel szemben a Newtoni folyadékok, nem-Newtoni folyadékok kijelző vagy nem-lineáris kapcsolat a nyírás, a stressz nyírási sebesség (lásd 1. Ábra), egy folyáshatár, vagy viszkozitás, hogy attól függ, hogy az idő, vagy alakváltozás a történelem (vagy ezek kombinációja a fenti!).,
a folyadék nyírási megvastagodása, ha a folyadék viszkozitása növekszik a nyírási sebesség növekedésével (lásd a 2.ábrát). A nyírási sűrítő folyadékok gyakori példája a kukoricakeményítő és a víz keveréke. Valószínűleg látott erre példát a tévében vagy az interneten, ahol az emberek átfuthatnak az ilyen megoldásokon, mégis elsüllyednek, ha megállnak. A folyadékok nyírása elvékonyodik, ha a viszkozitás csökken a nyírási sebesség növekedésével. A nyírási elvékonyodó folyadékok, más néven pszeudo-műanyagok, mindenütt jelen vannak az ipari és biológiai folyamatokban., Gyakori példák a ketchup, festékek és vér.
a folyadékok nem-newtoni viselkedését számos tényező okozhatja, amelyek mindegyike a folyadékmolekulák áramlásból eredő szerkezeti átszervezéséhez kapcsolódik. A polimer olvadékokban és oldatokban az erősen anizotróp láncok összehangolása okozza a viszkozitás csökkenését. A kolloidokban az áramlás különböző fázisainak szegregációja okozza a nyírási elvékonyodást.
miért érdekel?,
a folyadékáram nagymértékben függ a folyadék viszkozitásától. Ugyanakkor egy nem newtoni folyadék esetében a viszkozitást az áramlási jellemzők határozzák meg . A 3. ábrát tekintve a folyadék viselkedésétől függően három nagyon különböző sebességprofil figyelhető meg. Mindezen folyadékok esetében a falak nyírási sebessége (azaz a fal közelében lévő sebességprofil lejtése) meghatározza a viszkozitást., A viszkozitás sikeres jellemzése kulcsfontosságú annak meghatározásában, hogy egy folyadék newtoni vagy nem newtoni-e, és milyen nyírási sebességtartományt kell figyelembe venni egy adott alkalmazáshoz. A piacon sok viszkozitásmérő méri az index viszkozitását, de gyakran hiányzik a nyírási sebesség és az abszolút vagy valódi viszkozitás megfelelő jellemzése. Az abszolút viszkozitás az egyik legfontosabb paraméter a folyadékáramot is magában foglaló alkalmazások fejlesztésében, modellezésében. Ezért a viszkozitás megfelelő jellemzését az adott folyamat szempontjából releváns nyírási sebességgel kell elvégezni., Tudjon meg többet a Reosense viszkoziméterekről, valamint arról, hogyan teszik lehetővé a valódi viszkozitás mérését a nyírási sebesség széles skáláján.
ha szeretne többet megtudni a viszkozitás alapjairól, nézze meg ALAPOLDALAINKAT a következőkről:
- viszkozitási egységek dinamikus és kinematikus viszkozitáshoz
- mi a viszkozitás?