Reometr - Rheometer
 | Bu maqola uchun qo'shimcha iqtiboslar kerak tekshirish. (2015 yil fevral) (Ushbu shablon xabarini qanday va qachon olib tashlashni bilib oling) |
| Serialning bir qismi | ||||
| Uzluksiz mexanika | ||||
|---|---|---|---|---|
Qonunlar
| ||||
A reometr qo'llaniladigan kuchlarga javoban suyuqlik, suspenziya yoki atala oqishini o'lchash uchun ishlatiladigan laboratoriya moslamasi. U bitta qiymat bilan aniqlanmaydigan suyuqlik uchun ishlatiladi yopishqoqlik va shuning uchun a ga nisbatan ko'proq parametrlarni o'rnatish va o'lchashni talab qiladi viskozimetr. Bu o'lchaydi reologiya suyuqlik.
Ikkita ajralib turadigan har xil turlari mavjud reometrlar. Qo'llaniladigan vositani boshqaradigan reometrlar kesish stressi yoki kesish kuchi rotatsion yoki deyiladi kesish reometrlari, amaldagi reometrlar esa kengayadigan stress yoki kengayish kuchi kengaytiruvchi reometrlar.Rotatsion yoki kesma tipli reometrlar, odatda, mahalliy shtamm bilan boshqariladigan asbob sifatida (foydalanuvchi tomonidan aniqlangan siljish shtammini boshqaring va qo'llang, shunda paydo bo'ladigan kesish kuchlanishini o'lchash mumkin) yoki mahalliy stress bilan boshqariladigan asbob (foydalanuvchini boshqaring va qo'llang belgilangan qaychi stress va natijada hosil bo'ladigan kesish kuchini o'lchash).
Ma'nosi va kelib chiqishi
So'z reometr yunon tilidan keladi va asosiy oqimni o'lchash moslamasini anglatadi. 19-asrda u odatda elektr tokini o'lchash uchun ishlatilgan galvanometr va ampermetr. Bundan tashqari, u suyuqlik oqimini o'lchash uchun, tibbiy amaliyotda (qon oqimi) va fuqarolik qurilishida (suv oqimi) ishlatilgan. Ushbu so'nggi foydalanish 20-asrning ikkinchi yarmiga qadar ba'zi sohalarda saqlanib qoldi. Termin birlashtirilganidan keyin reologiya so'zi o'lchov asboblariga nisbatan qo'llanila boshlandi belgi dan ko'ra miqdor oqimning ma'nosi va boshqa ma'nolari eskirgan. (Asosiy manba: Oksford ingliz lug'ati ) Reometrlarning ishlash printsipi va ishlashi bir nechta matnlarda tasvirlangan.[1][2]
Kesish reometrining turlari
Kesish geometriyalari
Geometriyasiga ko'ra to'rtta asosiy qirqish tekisligini aniqlash mumkin,
- Couette drag plastinka oqimi
- Silindrsimon oqim
- Puazeyl naychada oqadi va
- Plastinka oqimi
Keyinchalik har xil kesish reometrlari ushbu geometriyalardan birini yoki kombinatsiyasini qo'llaydi.
Chiziqli qirqish
Chiziqli siljish reometrining bir misoli - bu kosmetik krem formulalarini sinash va tibbiy tadqiqotlar uchun to'qimalarning elastik xususiyatlarini aniqlash uchun ishlatiladigan Goodyear chiziqli teri reometridir.Qurilma to'qima yuzasiga chiziqli zond qo'shib ishlaydi. sinov ostida boshqariladigan tsiklik kuch qo'llaniladi va natijada kesish kuchi yuk xujayrasi yordamida o'lchanadi. Ko'chirish LVDT yordamida o'lchanadi. Shunday qilib, sinovlar paytida to'qimalarning dinamik buloq tezligini olish uchun asosiy stress-kuchlanish parametrlari olinadi va tahlil qilinadi.
Quvur yoki kapillyar
Suyuqlik shartli sharoitda doimiy kesma va aniq ma'lum o'lchamdagi naycha orqali majburlanadi laminar oqim. Yoki oqim tezligi yoki bosimning pasayishi aniqlanadi, ikkinchisi esa o'lchanadi. O'lchovlarni bilish uchun oqim tezligi uchun qiymatga aylantirilishi mumkin kesish tezligi va bosim qiymati uchun qiymatga tushadi kesish stressi. Bosim yoki oqimning o'zgarishi oqim egriligini aniqlashga imkon beradi. Reometrik tavsiflash uchun nisbatan oz miqdordagi suyuqlik mavjud bo'lganda, nazorat ostida oqim tezligi uchun bosimning pasayishini o'lchash uchun ko'milgan bosim sezgichlari bo'lgan mikrofluik reometrdan foydalanish mumkin.[3][4]
Kapillyar reometrlar terapevtik oqsil eritmalarini tavsiflash uchun ayniqsa foydalidir, chunki u ukol qilish qobiliyatini belgilaydi.[5] Bundan tashqari, reometriya va eritma barqarorligi hamda termodinamik o'zaro ta'sirlar o'rtasida teskari bog'liqlik mavjud.
Dinamik kesish reometri
A dinamik kesish reometri, odatda DSR deb nomlanuvchi tadqiqot va ishlanmalar uchun hamda ko'plab materiallar ishlab chiqarishda sifat nazorati uchun ishlatiladi. Dinamik qirqish reometrlari 1993 yildan beri Superpave asfalt bog'lovchilarining eritilgan va qattiq holatdagi yuqori haroratli reologik xususiyatlarini tavsiflash va tushunish uchun ishlatilgan va kimyoviy moddalarni shakllantirish va ushbu materiallarning oxirgi foydalanish ko'rsatkichlarini taxmin qilish uchun juda muhimdir.
Aylanadigan silindr
Suyuqlik ichida joylashgan halqa bitta silindrning ikkinchisining ichida Silindrlardan biri belgilangan tezlikda aylantiriladi. Bu belgilaydi kesish tezligi halqa ichida. Suyuqlik boshqa silindrni aylanishga harakat qiladi va shu silindrlarga ta'sir etadigan kuch (moment ) o'lchanadi, uni a ga aylantirish mumkin kesish stressi.Buning bir versiyasi - Fann V-G Viskozometri, u ikki tezlikda (300 va 600 rpm) ishlaydi va shu sababli oqim egri chizig'ida faqat ikkita nuqta beradi. Bu a ni aniqlash uchun etarli Bingham plastik da keng qo'llaniladigan model neft sanoati ning oqim xususiyatini aniqlash uchun burg'ulash suyuqliklari. So'nggi yillarda 600, 300, 200, 100, 6 va 3 RPM da aylanadigan reometrlardan foydalanilmoqda. Bu kabi suyuqliklarning yanada murakkab modellariga imkon beradi Xersel-Bulkli Ba'zi modellar tezlikni doimiy ravishda oshirib borish va dasturlashtirilgan tarzda kamaytirishga imkon beradi, bu vaqtga bog'liq xususiyatlarni o'lchash imkonini beradi.
Konus va plastinka
Suyuq gorizontal plastinkaga joylashtiriladi va unga sayoz konus qo'yiladi. Konusning yuzasi va plastinka orasidagi burchak 1-2 darajani tashkil qiladi, ammo o'tkazilayotgan sinov turlariga qarab farq qilishi mumkin. Odatda plastinka aylantiriladi va konusning momenti o'lchanadi. Ushbu asbobning taniqli versiyasi Vaysenberg reogoniometridir, unda konusning harakatiga burama ingichka metall bo'lagi qarshilik ko'rsatadi - burama novda. Ning ma'lum javobi burama novda va burilish darajasi kesish stressi, aylanish tezligi va konusning o'lchamlari esa beradi kesish tezligi. Vaysenberg reogoniometri, asosan, uning aniq o'rnatilishini ta'minlaydigan mutlaq o'lchov usuli hisoblanadi. Ushbu printsip asosida ishlaydigan boshqa asboblarni ishlatish osonroq bo'lishi mumkin, ammo ma'lum suyuqlik bilan kalibrlashni talab qiladi, shuningdek konus va plastinka reometrlari elastik xususiyatlarni o'lchash uchun tebranish rejimida yoki birlashtirilgan aylanma va tebranuvchi rejimlarda ishlashi mumkin.
Kengaytirilgan reometrning turlari
Bir hil ekstansional oqim hosil qilish bilan bog'liq muammolar tufayli ekansensial reometrlarning rivojlanishi siljish reometrlariga qaraganda sekinroq davom etdi. Birinchidan, tekshirilayotgan suyuqlik yoki eritmaning qattiq interfeyslar bilan o'zaro ta'siri natijalarni buzadigan, chiqib ketish oqimining tarkibiy qismiga olib keladi. Ikkinchidan, barcha moddiy elementlarning zo'riqish tarixi nazorat qilinishi va ma'lum bo'lishi kerak. Uchinchidan, kuchlanish darajasi va deformatsiya darajasi polimer zanjirlarini odatdagi giratsiya radiusidan tashqariga cho'zish uchun etarlicha yuqori bo'lishi kerak, bu esa deformatsiya tezligining katta diapazoni va katta masofani bosib o'tishni talab qiladi.[6][7]
Savdoda mavjud bo'lgan kengaytiruvchi reometrlar yopishqoqlik diapazonlariga mosligiga qarab ajratilgan. Viskoziteye ega materiallar taxminan 0,01 dan 1 Pa.s gacha. (aksariyat polimer eritmalari) eng yaxshi kapillyar sinishi reometrlari, qarama-qarshi reaktiv qurilmalar yoki qisqarish oqim tizimlari bilan ajralib turadi. Viskoziteye ega materiallar taxminan 1 dan 1000 Pa gacha. filamentlarni cho'zish reometrlarida qo'llaniladi. Polimer eritmalari kabi yuqori yopishqoqligi> 1000 Pa. bo'lgan materiallar eng yaxshi doimiy qurilmalar bilan tavsiflanadi.[8]
Ekstansional reometriya odatda valentlik deformatsiyasiga uchragan materiallarda bajariladi. Ushbu turdagi deformatsiyalar qayta ishlash jarayonida, masalan, in'ektsion kalıplama, tolalarni yigirish, ekstruziya, shamollash va qoplama oqimlari kabi yuzaga kelishi mumkin. Bundan tashqari, foydalanish paytida, masalan, yopishtiruvchi moddalarning dekoeziyasi, qo'l sovunlarini pompalanishi va suyuq oziq-ovqat mahsulotlariga ishlov berish kabi holatlarda paydo bo'lishi mumkin.
Hozirda va ilgari sotilgan sotuvga qo'yiladigan kengaytiruvchi reometrlarning ro'yxati quyidagi jadvalda keltirilgan.
Savdoda mavjud bo'lgan kengaytiruvchi reometrlar
| Asbob nomi | Viskozite oralig'i [Pa.s] | Oqim turi | Ishlab chiqaruvchi | |
|---|---|---|---|---|
| Hozirda sotilmoqda | Reotens | >100 | Elyaf aylanmoqda | Gettfert |
| KABER | 0.01-10 | Kapillyarlarning ajralishi | Termo ilmiy | |
| Sentmanat kengaytiruvchi reometri | >10000 | Doimiy uzunlik | Xpansion Instruments | |
| FiSER | 1–1000 | Filamentni cho'zish | Kembrij polimerlar guruhi | |
| VADER | >100 | Filamentni cho'zish | Rheo filament | |
| Ilgari sotilgan | RFX | 0.01-1 | Qarama-qarshi Jet | Reometrik ilmiy |
| RME | >10000 | Doimiy uzunlik | Reometrik ilmiy | |
| MXR2 | >10000 | Doimiy uzunlik | Magna loyihalari |
Reotens
Reotens - polimer eritmalariga mos keladigan tola yigiruvchi reometr. Materiallar yuqori oqim trubkasidan pompalanadi va g'ildiraklar to'plami ipni uzaytiradi. G'ildiraklardan biriga o'rnatilgan quvvat o'tkazgichi natijada kengayish kuchini o'lchaydi. Suyuqlikni yuqori oqim trubkasi orqali olib o'tishda oldindan qirqilganligi sababli, haqiqiy ekstansional yopishqoqlikni olish qiyin. Biroq, reotenslar gomologik materiallar to'plamining kengayish oqim xususiyatlarini taqqoslash uchun foydalidir.
KABER
CaBER - bu kapillyarni sindirish reometri. Plitalar orasiga ozgina miqdorda materiallar joylashtiriladi, ular tezda keskinlik darajasiga qadar cho'zilib ketadi. O'rta nuqta diametri vaqtning funktsiyasi sifatida nazorat qilinadi, chunki suyuqlik paychalarining bo'yinlari va sirt tarangligi, tortishish kuchi va viskoelastiklikning birgalikdagi kuchlari ostida parchalanadi. Kengayuvchan yopishqoqlik ma'lumotlardan tortishish va kuchlanish darajasi funktsiyasi sifatida olinishi mumkin. Ushbu tizim yopishqoqligi past suyuqliklar, siyohlar, bo'yoqlar, yopishtiruvchi moddalar va biologik suyuqliklar uchun foydalidir.
FiSER
FiSER (filamentni cho'zib uzatuvchi reometr) Sridhar va boshqalarning asarlari asosida yaratilgan. Anna va boshq.[9] Ushbu asbobda chiziqli dvigatellar to'plami vaqt va pozitsiyaga bog'liq ravishda kuch va diametrni o'lchash paytida suyuqlik filamentini eksponent ravishda ortib boruvchi tezlikda ajratib turadi. Eksponent ravishda o'sib boradigan tezlikda deformatsiya qilish orqali namunalarda doimiy kuchlanish darajasiga erishish mumkin (so'nggi plastinka oqimining cheklanishlarini taqiqlash). Ushbu tizim deformatsiyaga bog'liq bo'lgan kengayuvchan yopishqoqlikni, shuningdek oqim to'xtaganidan keyin stressning pasayishini kuzatishi mumkin. MIT veb-saytida filamentlarni cho'zish reometriyasining turli xil qo'llanilishlari haqida batafsil taqdimot mavjud.[10]
Sentmanat
Sentmanat kengaytiruvchi reometri (SER) aslida armatura reometrlariga o'rnatiladigan armatura. Polimer plyonkasi polimer plyonkasida doimiy yoki o'zgaruvchan kuchlanish darajasining kengayish deformatsiyasini qo'llaydigan ikkita aylanadigan barabanga o'raladi. Stress barabanlar tomonidan qilingan momentdan aniqlanadi.
Kengaytiruvchi reometrlarning boshqa turlari
Akustik reometr
Akustik reometrlar piezo-elektr kristalidan foydalaning, u suyuqlikning uzayishi va qisqarishining ketma-ket to'lqinini osongina chiqarishi mumkin. Ushbu kontaktsiz usul tebranuvchi kengayish stressini qo'llaydi. Akustik reometrlar megagerts diapazonidagi chastotalar to'plami uchun tovush tezligini va ultratovush susayishini o'lchaydilar. Ovoz tezligi - bu tizim egiluvchanligining o'lchovidir. U suyuqlikni siqilishga aylantirilishi mumkin. Zaiflashish - yopishqoq xususiyatlarning o'lchovidir. U viskoz uzunlamasına modulga aylantirilishi mumkin. Nyuton suyuqligi holatida susayish hajmi yopishqoqligi to'g'risida ma'lumot beradi. Ushbu turdagi reometr boshqalarga qaraganda ancha yuqori chastotalarda ishlaydi. Bu effektlarni ancha qisqa o'rganish uchun javob beradi dam olish vaqti boshqa har qanday reometrga qaraganda.
Yiqilayotgan plastinka
Filamentni cho'zish reometrining sodda versiyasi, tushayotgan plastinka reometri ikki qattiq sirt o'rtasida suyuqlikni sendvich qiladi. Yuqori plastinka mahkamlanadi va pastki plastinka tortishish kuchi ta'sirida suyuqlikning ipini tortib tushadi.
Kapillyar / qisqarish oqimi
Boshqa tizimlarga suyuqlik teshikdan o'tishi, kapillyardan kengayishi yoki ustundan vakuum yordamida so'rilib ketishi kiradi. Suyuq oziq-ovqat mahsulotlarini termik davolash usullarini loyihalashtirish uchun bosimli kapillyar reometrdan foydalanish mumkin. Ushbu asbob suyuq ovqatni qayta ishlashni oldini olishda yordam berishi mumkin, chunki yuqori haroratgacha ekstrapolyatsiya qilish kerak bo'lmaydi. [11]
Shuningdek qarang
Adabiyotlar
- ^ Makosko, Kristofer V. (1994). Reologiya: tamoyillar, o'lchovlar va qo'llanmalar. Vili-VCH. ISBN 0-471-18575-2.
- ^ Ferry, JD (1980). Polimerlarning viskoelastik xususiyatlari. Vili. ISBN 0-471-04894-1.
- ^ Quvur, CJ; Majmudar, TS; McKinley, GH (2008). "Yuqori kesish tezligi viskometriyasi". Reologica Acta. 47 (5–6): 621–642. doi:10.1007 / s00397-008-0268-1. S2CID 16953617.
- ^ Chevalier, J; Ayela, F. (2008). "Mikroservislar mikrosxemalari". Rev. Sci. Asbob. 79 (7): 076102. Bibcode:2008RScI ... 79g6102C. doi:10.1063/1.2940219. PMID 18681739.
- ^ Xadson, Stiven (2014 yil 10 oktyabr). "Proteinli eritmalarning xarakteristikasi uchun mikrolitrli kapillyar reometr". Farmatsevtika fanlari jurnali. 104 (2): 678–685. doi:10.1002 / jps.24201. PMID 25308758.
- ^ Makosko, Kristofer V. (1994). Reologiya: printsiplari, o'lchovlari va qo'llanilishi. Nyu-York: VCH. ISBN 1-56081-579-5.
- ^ Barns, Xovard A. (2000). Boshlang'ich reologiya bo'yicha qo'llanma. Aberistvit: Univ. Uels shtati, Nyuton bo'lmagan suyuqlik mexanikasi instituti. ISBN 0-9538032-0-1.
- ^ Eksperimental suyuqlik mexanikasining Springer qo'llanmasi, Tropea, Foss, Yarin (tahr.), 9.1-bob (2007)
- ^ Sridhar, J. Nyutonga tegishli bo'lmagan suyuqlik mexanizmi., 40-jild, 271–280 (1991); Anna, J. Nyutonga tegishli bo'lmagan suyuqlik mexanizmi, jild 87, 307-335 (1999)
- ^ Makkinli, G. "Filament cho'zilgan reometriyasi o'n yilligi". web.mit.edu.
- ^ Ros-Polski, Valquria (2014 yil 5 mart). "Mikroto'lqinli isitiladigan bosim ostida kapillyar reometr yordamida yuqori haroratlarda saxaroza eritmasining reologik tahlili". Oziq-ovqat fanlari. 79 (4): E540-E545. doi:10.1111/1750-3841.12398. PMID 24597707.
- K. Uolters (1975) Reometriya (Chapman va Xoll) ISBN 0-412-12090-9
- A.S.Duxin va PJGoets "Kolloidlarni tavsiflovchi ultratovush", Elsevier, (2002)