Viskometer ialah alat yang mengukur aliran bendalir dan kelikatan cecair. Kelikatan cecair mempengaruhi prestasinya, sama ada ia dipam atau disalurkan, atau diresapi dan disalut.
Oleh itu, mengukur kelikatan sesuai untuk pelbagai bahan, termasuk:
Minyak
plastik
cat
salutan
Pelekat
sesuatu
asfalt
Mengukur sifat kelikatan dan aliran juga sesuai untuk pengeluaran produk pengguna biasa seperti makanan dan minuman, ubat gigi, kosmetik dan syampu.
Apakah yang dilakukan oleh viskometer?
Viskometer mengukur kelikatan dan sifat aliran cecair dan mempunyai pelbagai aplikasi untuk mengukur sifat bahan dan bahan yang berbeza ini.
Contoh aplikasi ini termasuk:
Memantau kelikatan jem dan sirap semasa pengeluaran perasa makanan untuk memastikan konsistensi kelompok
Menganalisis ciri aliran susu semasa mereka bentuk sistem perpaipan untuk susu
Mengukur corak aliran minyak enjin di bawah keadaan suhu yang berbeza
Uji kelikatan dakwat pencetak inkjet.
Kelikatan adalah penting dalam pelinciran mesin. Jika ia terlalu rendah, akan terdapat terlalu banyak sentuhan antara komponen dalaman dan oleh itu haus. Jika terlalu tinggi, ia memaksa mesin bekerja lebih keras untuk mengatasi rintangan dalaman pelincir itu sendiri untuk mengalir.
Apakah kelikatan?
Kelikatan ialah ukuran ketahanan bahan terhadap pergerakan apabila dikenakan daya.
Sebagai contoh, jika anda memerah tiub ubat gigi, betapa mudahnya kandungan itu mengalir keluar dari hujung tiub itu?
Terdapat formula untuk mengukur kelikatan:
Kelikatan=tegasan ricih/kadar ricih.
Anda menyatakan hasil formula ini dalam centipoise (cP). Centipoise bersamaan dengan 1 mPa s (miliPascal saat).
Ini terpakai kepada kelikatan mutlak. Untuk kelikatan kinematik, ukurannya berbeza, seperti yang akan kami jelaskan kemudian.
Tegasan ricih ialah daya per unit luas yang diperlukan untuk menggerakkan satu lapisan bendalir berbanding lapisan yang lain.
Kadar ricih ialah ukuran perubahan halaju dalam pergerakan lapisan perantaraan berbanding satu sama lain.
Bagi kebanyakan cecair, tekanan yang menyebabkan aliran adalah berkadar dengan kadar terikan ricih. Untuk bendalir tertentu, tegasan ricih dibahagikan dengan kadar ricih adalah malar pada suhu tertentu.
Pemalar ini ialah kelikatan dinamik atau mutlak. Tetapi anda juga boleh memanggilnya sebagai kelikatan bahan.
Cara mudah untuk memikirkan kelikatan ialah sebagai ketebalan bendalir, tetapi apabila anda melihat cecair dengan ketumpatan yang berbeza, cara paling jelas untuk menggambarkan kelikatan ialah rintangan untuk mengalir.
Mengapa mengukur kelikatan penting?
Keadaan pemprosesan bahan adalah penting dalam pengeluaran dan penggunaan akhir.
Kelikatan bahan juga merupakan ukuran tidak langsung yang berguna bagi sifatnya, seperti berat molekul dan ketumpatan. Sifat bahan ini mempengaruhi tingkah laku aliran.
Mengukur kelikatan adalah bahagian penting dalam kawalan kualiti dan konsistensi kelompok.
Mengukur kelikatan juga penting kerana tidak semua cecair berkelakuan dengan cara yang sama.
Secara umum, terdapat dua jenis:
newton
Bukan Newtonian.
Newton merujuk kepada undang-undang kelikatan Newton, yang merupakan formula yang ditetapkan untuk mengukurnya.
Dalam cecair Newtonian, kelikatan kekal malar tanpa mengira perubahan dalam kadar ricih.
Contoh biasa cecair Newtonian termasuk air dan minyak motor.
Walau bagaimanapun, dalam cecair bukan Newtonian, kelikatan berubah-ubah. Cecair ini termasuk jenis berikut:
plastik
pseudoplastisitas
Reologi
thixotropic
pengembangan
Contoh harian cecair bukan Newton ialah sos tomato, yang menjadi lebih nipis apabila anda menggoncang botol. Pes tomato mempunyai sifat penipisan ricih kerana kelikatannya berkurangan apabila tegasan ricih meningkat.
Kinematik dan kelikatan mutlak
Terdapat dua cara untuk menyatakan kelikatan:
Kinesiologi
mutlak
Anda boleh mengukur kelikatan kinematik dengan memerhatikan rintangan cecair untuk mengalir di bawah pengaruh graviti.
Anda boleh mengukur kelikatan mutlak dengan mengukur rintangan untuk mengalir di bawah daya luaran dan terkawal.
Kedua-dua perwakilan kelikatan juga berbeza dalam ukurannya.
Kelikatan kinematik diukur dalam centistokes (CSt)
Kelikatan mutlak diukur dalam centipoise (cP).
Apakah jenis viskometer yang ada?
Terdapat dua kaedah asas untuk mengukur kelikatan:
Sama ada objek melalui bahan pegun, atau bahan mengalir melalui atau melalui objek pegun.
Dengan mana-mana kaedah, anda boleh mengukur rintangan untuk mengalir dengan merekodkan masa yang diperlukan untuk operasi itu berlaku.
Terdapat pelbagai viskometer yang menggunakan salah satu daripada dua kaedah ini:
Viskometer kapilari atau kaca
viskometer putaran
Bola jatuh dan viskometer omboh jatuh.
Viscometer mengukur kelikatan Newtonian.
Terdapat juga rheometer untuk mengukur kelikatan bukan Newtonian, yang menggunakan berbilang parameter untuk pengukurannya.
viskometer kapilari
Anda selalunya akan menemui viskometer kapilari dalam tetapan makmal. Ini ialah tiub kaca berbentuk u (nama lain untuknya ialah viskometer tiub-u).
Proses pengukuran kelikatan melibatkan merendam tiub kaca dalam tab mandi terkawal suhu, biasanya 40 atau 100 darjah .
Terdapat bacaan masa yang tepat, diukur dalam saat, berapa lama masa yang diperlukan untuk jumlah cecair tetap mengalir dalam tiub-U antara dua titik yang ditanda.
Anda boleh mencapai aliran ini melalui sedutan atau graviti.
Sebaik sahaja anda mempunyai ukuran ini, anda boleh mendarabkannya dengan pemalar yang khusus untuk jenis paip yang anda gunakan dan ia akan mengira:
Kelikatan kinematik (jika menggunakan kaedah aspirasi), atau
Kelikatan mutlak (jika graviti digunakan.
viskometer putaran
Viskometer jenis ini menggunakan peranti berputar yang dipanggil gelendong yang anda tenggelamkan dalam bendalir yang anda uji.
Tork pada paksi berputar gelendong kemudian mengukur rintangan bendalir untuk mengalir.
Viskometer putaran mengukur kelikatan mutlak bendalir.
Ini menggunakan gelendong yang dikawal secara elektromagnet untuk mencipta putaran dalam bendalir, menghapuskan faktor geseran galas gelendong elektrik.
Bola jatuh dan viskometer omboh jatuh
Ini bukan kaedah biasa untuk mengukur kelikatan. Dalam ujian viskometer bola jatuh dan omboh jatuh, bola atau omboh dijatuhkan ke dalam cecair dan anda mengukur masa antara titik yang ditanda.
Walau bagaimanapun, untuk melakukan ini, anda mesti mengetahui halaju akhir, saiz dan ketumpatan bola atau omboh yang anda gunakan.
Rheometer
Rheologi ialah kajian tentang aliran jirim, biasanya cecair, tetapi juga digunakan untuk beberapa pepejal. Ia mengkaji bagaimana bahan bertindak balas berhubung dengan aliran sebagai tindak balas kepada daya yang dikenakan.
Secara teknikalnya, kelikatan berada di bawah kategori teknikal reologi yang lebih luas.
Rheometer sesuai untuk mengukur kelikatan cecair bukan Newtonian. Ia berfungsi sama dengan viskometer tetapi mempunyai rangkaian aplikasi yang lebih luas.
Ini kerana cecair bukan Newtonian mempunyai sifat reologi yang lebih kompleks daripada cecair Newtonian, mengubah kelikatannya apabila anda mengenakan daya padanya.
Terdapat empat jenis rheometer:
tiub kapilari
putaran dinamik
Tork
berayun
Rheometer kapilari dan putaran adalah serupa dengan viskometer yang sepadan.
Rheometer kilas mengukur tork pada skru atau motor pembancuh, menunjukkan kesukaran mencampurkan bahan sampel.
Rheometer berayun mendorong ubah bentuk ricih sinusoidal dalam bahan sampel, letakkannya di antara dua plat dan ukur kesan kilasan.
Perbezaan utama antara rheometer dan viskometer ialah rheometer cenderung untuk mengenakan beberapa bentuk daya ricih pada bahan yang mereka uji.
Bagaimanakah anda menyediakan sampel untuk pengukuran?
Dalam kedua-dua pengukuran reologi dan kelikatan, penyediaan sampel mempengaruhi keputusan pengukuran.
Ini benar terutamanya apabila mengukur sampel pada kadar ricih yang rendah.
Adalah penting untuk tidak menggoncang atau mengacau sampel sebelum pengukuran kerana ini akan menyebabkan sampel dikenakan beban ricih yang tidak ditentukan melainkan sampel mempunyai sedimen atau detasmen lain. Dalam kes ini, kaedah dan alat yang konsisten mesti digunakan untuk mengacau atau menggoncang.
Kaedah permohonan anda juga harus konsisten, seperti sudu atau spatula.
Aplikasi pipet atau picagari hanya sesuai digunakan dengan minyak, resin atau pelarut. Seperti bahan lain, kaedah aplikasi ini boleh meningkatkan beban ricih, dengan itu mengurangkan ukuran dan keputusan condong.
Cuba pastikan tiada gelembung udara kerana ini boleh mensimulasikan tingkah laku bukan Newtonian dan memberikan ukuran yang salah.
Jumlah sampel yang anda gunakan mesti sepadan dengan kaedah pengukuran yang anda gunakan. Terlalu banyak atau terlalu sedikit sampel boleh menyebabkan ralat pengukuran.
Ikuti panduan tentang masa menunggu. Penyediaan menekankan sampel dan memerlukan tempoh pemulihan. Sebaik sahaja sistem pengukuran tersedia, struktur sampel mungkin perlu dijana semula sebelum pengukuran yang tepat boleh dibuat.
Anda juga mesti memastikan untuk mengelakkan sampel daripada kering, kerana ini boleh menyebabkan ukuran anda terlalu tinggi.
Apakah faktor yang mempengaruhi pengukuran kelikatan?
Walaupun proses mengukur kelikatan bendalir mungkin kelihatan mudah, terdapat beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan jika ukuran ini adalah tepat.
Suhu adalah faktor utama. Fungsi mandi termostatik adalah untuk mengekalkan suhu yang tepat sepanjang proses. Anda sepatutnya boleh mengawal suhu mandian hingga dalam 0.02 darjah suhu yang diingini (biasanya 40 atau 100 darjah ).
Sistem tab terkawal suhu memudahkan anda melakukan ini.
Dalam viskometer kapilari, diameter kaca berbentuk U mestilah tepat untuk pengukuran yang tepat. Oleh itu, cermin mata ini selalunya dihasilkan menggunakan gelas borosilikat pengembangan rendah. Ini membantu meminimumkan ralat dan menentukur semula viskometer kapilari setiap tahun.
Ia juga penting untuk membilas dan mengeringkan dengan teliti antara ukuran menggunakan pelarut bukan baki.
Viscometer berbeza dalam saiz untuk mengukur pelbagai jenis kelikatan. Tanpa mengira saiz instrumen, beliau mengesyorkan bahawa masa minimum viskometer perlu mengambil ukuran ialah 200 saat. Ini membolehkan bendalir melepasi antara titik yang ditanda.
Industri manakah yang mendapat manfaat daripada viskometer dan rheometer?
Viskometer dan rheometer digunakan dalam pelbagai industri dan sektor.
Ini termasuk:
Farmaseutikal, Bioteknologi dan Penyelidikan Klinikal
Petrokimia dan Petroleum
diet
Industri kimia
Kecantikan dan Kosmetik
pengumpulan bukti
Ujian alam sekitar
R&D Pembuatan.
Berikut ialah beberapa contoh aplikasi pengukuran kelikatan dalam pelbagai industri.
Pelekat
Mengukur kelikatan adalah penting dalam penghasilan pelekat. Bergantung pada jenis pelekat dan penggunaan terakhirnya, ia perlu mengalir pada kadar optimum tertentu.
Pelekat kelikatan rendah mengalir lebih bebas daripada pelekat kelikatan tinggi. Bagi sesetengah orang, matlamatnya adalah untuk menjadikan pelekat kekal di satu tempat dengan lebih kukuh, manakala bagi yang lain, matlamatnya adalah untuk menyebarkannya dengan lebih meluas.
makanan
Dalam industri makanan, pengukuran kelikatan membantu memaksimumkan kecekapan pengeluaran dan memastikan keberkesanan kos.
Apabila produk disalurkan sebagai sebahagian daripada pengeluaran, kelikatan mempengaruhi kelajuan pemindahan ini dan berapa lama masa yang diperlukan untuk pelbagai produk makanan untuk ditetapkan atau kering, atau berapa lama masa yang diperlukan untuk mengeluarkannya ke dalam pembungkusan.
Kelikatan boleh memberi kesan yang besar kepada proses pengeluaran makanan dan merupakan penyumbang utama kepada tekstur makanan.
Sebarang ketidakkonsistenan batch-to-batch boleh mengakibatkan produk yang tidak memenuhi standard pengguna.
Minyak
Kelikatan sangat penting dalam minyak. Ia akan menentukan keberkesanan pengedap minyak dan kadar penggunaannya.
Kelikatan minyak menjejaskan suhu berkaitan geseran haba galas, set gear dan silinder. Ia akan menjejaskan kecekapan jentera dan seberapa cepat ia bermula dan berjalan pada suhu yang berbeza.
Anda mengukur kelikatan kinematik minyak, yang memberikan anda penarafan indeks kelikatan (VI)nya. Minyak dengan VI yang lebih tinggi adalah lebih cekap, sekali gus mengurangkan penggunaan dan mengurangkan haus dalam pelinciran.
Faktor lain yang diukur dalam minyak ialah keupayaannya untuk menahan ricih semasa pelinciran hidrodinamik.
Adalah penting bahawa kelikatan minyak sepadan dengan keadaan suhu, kelajuan dan beban bahagian yang dilincirkannya.
khusus
Dalam industri konkrit, kelikatan plastik dan tegasan hasil konkrit adalah penting kepada kebolehkerjaan dan kebolehtuangannya.
Sifat reologi konkrit menentukan kualiti mekanikal, ketahanan dan kualiti keseluruhannya.
Untuk memastikan kemampanan struktur konkrit dan kebolehgunaan konkrit semasa pembinaan, ia mesti mempunyai kelikatan yang betul.
kosmetik
Dalam industri kecantikan dan kosmetik, mengukur kelikatan adalah elemen utama kawalan kualiti.
Sebagai contoh, balm bibir mesti mempunyai kelikatan yang tinggi untuk memastikan ia melekat pada kulit dengan betul dan melindunginya.
Semburan badan, sebaliknya, memerlukan kelikatan yang rendah untuk mengalir dengan bebas dan sekata dari dispensernya.
Apabila syarikat kosmetik menggambarkan produk sebagai mewah, produk ini berkemungkinan besar memerlukan kelikatan yang lebih tinggi untuk mengukuhkan tanggapan ini.
Anda boleh menggunakan viskometer kapilari untuk menguji kelikatan banyak sebatian kosmetik berasaskan minyak dan air kerana ia adalah cecair Newtonian. Tetapi sebatian lain akan mempunyai sifat bukan Newtonian dan memerlukan ujian reologi.
Oleh itu, adalah penting untuk memilih viskometer atau rheometer yang betul berdasarkan skop keperluan anda.
Bagaimana untuk memilih viskometer?
Seperti yang telah kita lihat, viskometer dan rheometer mempunyai pelbagai aplikasi.
Apakah faktor yang perlu dipertimbangkan semasa memilih alat untuk mengukur kelikatan?
Apakah jenis kelikatan yang perlu anda ukur, kelikatan mutlak, kelikatan kinematik atau kedua-duanya?
Di manakah anda akan melaksanakan kerja anda, dalam persekitaran makmal, semasa bergerak atau di tempat lain?
Sejauh manakah kompleks atau pembolehubah bahan yang ingin anda ukur?
Secara amnya, rheometer adalah lebih serba boleh dan lebih mahal daripada viskometer, tetapi rheometer akan mengukur cecair bukan Newtonian.
Mengenai jenis viskometer dan rheometer, terdapat pelbagai jenis kategori instrumen, termasuk:
Viskometer Pegang Tangan Mudah Alih
Viskometer kapilari kaca
viskometer putaran
Rheometer Galas Bebola dan Galas Udara.
