Vâscozitatea Newtoniană și Fluide non-Newtoniene,

Dacă vă aflați pe acest site, probabil că aveți o idee generală despre ceea ce este vâscozitatea și cât este de important în dezvoltarea oricărei aplicații care implică de curgere a fluidului. Cu toate acestea, caracterizarea fluidelor este mult mai profundă și mai complexă decât ceea ce se așteaptă de obicei. Fiecare material unic are propriul comportament atunci când este supus fluxului, deformării sau stresului.,

în funcție de comportamentul lor de vâscozitate în funcție de viteza de forfecare, stresul, Istoricul deformării…, fluidele sunt caracterizate ca newtoniene sau non-newtoniene.

Fluide Newtoniene

fluide Newtoniene sunt numit după Sir Isaac Newton (1642 – 1726), care a descris fluxul de comportament lichide cu o simplă relație liniară între stres de forfecare și viteza de forfecare ., Această relație este acum cunoscut sub numele de Legea lui Newton de Viscozitate, în cazul în care proporționalitatea constantă η este vâscozitatea fluidului:

Câteva exemple de fluide Newtoniene includ apă, solvenți organici, și miere. Pentru aceste lichide vâscozitatea depinde numai de temperatură. Ca rezultat, dacă ne uităm la un grafic al tensiunii de forfecare versus rata de forfecare (vezi Figura 1), putem observa o creștere liniară a stresului cu creșterea ratelor de forfecare, unde panta este dată de vâscozitatea fluidului., Aceasta înseamnă că vâscozitatea fluidelor newtoniene va rămâne o constantă (vezi Figura 2) indiferent cât de repede sunt forțate să curgă printr-o conductă sau canal (adică vâscozitatea este independentă de viteza de forfecare).

o excepție de la regulă este Bingham plastics, care sunt fluide care necesită un stres minim care trebuie aplicat înainte de a curge. Acestea sunt strict non-newtoniene, dar odată ce începe fluxul se comportă în esență ca fluide newtoniene (adică stresul de forfecare este liniar cu rata de forfecare). Un exemplu excelent al acestui tip de comportament este maioneza.,

fluidele newtoniene sunt în mod normal compuse din molecule izotrope mici (simetrice în formă și proprietăți) care nu sunt orientate de flux. Cu toate acestea, este posibil să existe și un comportament Newtonian cu molecule anizotrope mari. De exemplu, soluțiile proteice sau polimerice cu concentrație scăzută ar putea afișa o vâscozitate constantă, indiferent de viteza de forfecare. De asemenea, este posibil ca unele probe să afișeze un comportament Newtonian la viteze mici de forfecare, cu un platou cunoscut sub numele de regiunea de vâscozitate la forfecare zero.,

Fluide Non-Newtoniene,

În realitate, cele mai multe fluide non-Newtoniene, ceea ce înseamnă că viscozitatea este dependentă de viteza de forfecare (Shear Subțierea sau Îngroșarea) sau deformarea istoriei (Tixotropic lichide). Spre deosebire de fluidele newtoniene, fluidele non-newtoniene prezintă fie o relație neliniară între tensiunea de forfecare și viteza de forfecare (vezi Figura 1), au o tensiune de curgere sau vâscozitate care depinde de timp sau istoricul deformării (sau o combinație a tuturor celor de mai sus!).,

un fluid este îngroșarea prin forfecare dacă vâscozitatea fluidului crește odată cu creșterea vitezei de forfecare (vezi Figura 2). Un exemplu comun de fluide de îngroșare a forfecării este un amestec de amidon de porumb și apă. Probabil ați văzut exemple de acest lucru la televizor sau pe internet, unde oamenii pot rula peste acest tip de soluții și totuși, se vor scufunda dacă stau nemișcați. Fluidele se subțiază prin forfecare dacă vâscozitatea scade odată cu creșterea vitezei de forfecare. Fluidele de subțiere la forfecare, cunoscute și sub denumirea de pseudo-materiale plastice, sunt omniprezente în procesele industriale și biologice., Exemple comune includ ketchup, vopsele și sânge.

comportamentul non-Newtonian al fluidelor poate fi cauzat de mai mulți factori, toți legați de reorganizarea structurală a moleculelor de fluid datorită fluxului. În topiturile și soluțiile polimerice, alinierea lanțurilor foarte anizotrope are ca rezultat o vâscozitate scăzută. În coloizi, segregarea diferitelor faze din flux determină un comportament de subțiere a forfecării.

de ce ar trebui să-mi pese?,

de curgere a Fluidului este foarte dependentă de vâscozitatea fluidelor. În același timp, pentru un fluid non-Newtonian, vâscozitatea este determinată de caracteristicile debitului . Privind la Figura 3, puteți observa trei profiluri de viteză foarte diferite, în funcție de comportamentul fluidului. Pentru toate aceste fluide, viteza de forfecare la pereți (adică panta profilului de viteză lângă perete) va determina vâscozitatea., Caracterizarea cu succes a vâscozității este esențială pentru a determina dacă un fluid este Newtonian sau non-Newtonian și ce gamă de rate de forfecare trebuie luată în considerare pentru o aplicație specifică. Multe viscozometre de pe piață măsoară vâscozitatea indicelui, dar adesea nu au o caracterizare adecvată a ratei de forfecare și a vâscozității absolute sau adevărate. Vâscozitatea absolută este unul dintre cei mai importanți parametri în dezvoltarea și modelarea aplicațiilor care implică curgerea fluidului. Prin urmare, caracterizarea corectă a vâscozității trebuie efectuată la o rată de forfecare relevantă pentru procesul specific., Afla mai multe despre RheoSense viscozimetre și modul în care acestea permit măsurători de adevărat vâscozității pe o gamă largă de viteze de forfecare.

DACĂ SUNTEȚI INTERESAT ÎN procesul de ÎNVĂȚARE MAI multe elementele de BAZĂ DESPRE VASCOZITATE, a VERIFICA AFARĂ NOASTRE de BAZĂ-URI DESPRE:
  • Vâscozitate Unități pentru Vâscozitatea Dinamică și Cinematică
  • Ce este vâscozitatea?