Viele, wenn nicht die meisten Flüssigkeiten zeigen ein nicht-Newtonsches Verhalten. Eine Flüssigkeit wird als nicht-Newtonsch bezeichnet, wenn ihre gemessene Viskosität von der Schergeschwindigkeit abhängt, mit der die Messung durchgeführt wird.

Die Viskosität ist definiert als das Verhältnis von Scherspannung zu Schergeschwindigkeit, wenn ein Fluid einer gleichmäßigen Scherung ausgesetzt wird, wie in 1 schematisch dargestellt:

Wenn die Widerstandskraft (Scherspannung) proportional zur Geschwindigkeit der unteren Platte (Schergeschwindigkeit) ist, wird das Fluid als Newtonsch bezeichnet. Seine Viskosität ist proportional zum Verhältnis von Widerstandskraft zu Geschwindigkeit. Daher hängt die Viskosität nicht davon ab, wie schnell sie geschert wird; Die Scherbeanspruchung nimmt einfach zu, um mit der Schergeschwindigkeit Schritt zu halten. Je größer das Verhältnis von Scherspannung zu Schergeschwindigkeit ist, desto höher ist die Viskosität (die beiden geraden Linien in Abb. 2 unten):

Eine Art von nicht-Newtonschem Verhalten, das vielen Flüssigkeiten gemeinsam ist, besteht darin, dass die gemessene Viskosität mit steigender Schergeschwindigkeit des Viskosimeters abnimmt. Dies wird als Scherverdünnungsverhalten bezeichnet. Das Verhältnis der Scherspannung zur Schergeschwindigkeit einer Scherverdünnungsflüssigkeit beginnt hoch, wird jedoch mit zunehmender Schergeschwindigkeit kleiner. In Fig. 2 oben beginnt die Kurve der Scherspannung der Scherverdünnungsflüssigkeit gegenüber der Schergeschwindigkeit parallel zu der hochviskosen Flüssigkeit und wickelt sich parallel zu der niedrigviskosen Flüssigkeit auf. Die Flüssigkeit wird dünner, je schneller sie geschert wird.

Die meisten Flüssigkeiten zeigen eine nichtlineare Beziehung zwischen Scherspannung und Schergeschwindigkeit. Dies bedeutet, dass die gemessene Viskosität vom Typ des für die Messung verwendeten Viskosimeters abhängt. Das SRV hat eine viel höhere Schergeschwindigkeit als die meisten Rotations-, Kapillar- und Efflux-Cup-Viskosimeter. Daher zeigt das SRV häufig eine wesentlich andere Viskosität als ein Laborrotationsinstrument.

In den folgenden Abschnitten werden Messungen einer typischen strukturviskosen Flüssigkeit und die Auswirkungen auf Inline-Messungen damit beschrieben Rheonics SRV.

Konzentrierte Waschmittellösungen wie Shampoos, Geschirrspülmittel und Weichspüler zeigen typischerweise scherverdünnendes Verhalten. Wenn zur Messung der Viskosität ein Rotationsviskosimeter wie ein Brookfield DV verwendet wird, nimmt die angezeigte Viskosität mit zunehmender Spindeldrehzahl ab. Das folgende chart, Abb. 3, veranschaulicht dieses Strukturviskositätsverhalten:

Obwohl die Schergeschwindigkeit für die meisten Viskosimeter nicht genau definiert ist, kann gezeigt werden, dass die Schergeschwindigkeit von Vibrationsviskosimetern wie dem Rheonics Der SRV ist mehr als hundertmal höher als der eines typischen Brookfield-, Fann- oder anderen Rotationsviskosimeters. Das bedeutet, dass das SRV am Ende der Schergeschwindigkeitskurve mit hoher Scherung arbeitet. Die angezeigte Viskosität ist deutlich niedriger als bei den meisten anderen vibrationsfreien Viskositätsmessverfahren.

Bei Messung mit a Rheonics SRV-Viskosimeter, der Weichspüler ergibt eine angezeigte Viskosität von 9.7 cPs. Der viel niedrigere Wert ist auf das gleiche Phänomen zurückzuführen, das in Abb. 1 zu sehen ist: die Abnahme der Viskosität mit zunehmender Spindeldrehzahl. Das Material ist scherverdünnend und die Schergeschwindigkeit des SRV ist etwa zwei Größenordnungen höher, als sie mit typischen Rotationsviskosimetern erreichbar ist. Daher ist es unmöglich, eine numerische Übereinstimmung zwischen dem SRV und Rotationsviskosimetern zu erhalten, außer bei strikt Newtonschen, d. h. von der Schergeschwindigkeit unabhängigen Flüssigkeiten.

Was bedeutet dies für Anwendungen, bei denen die Flüssigkeit stark scherabhängig ist? Das hängt stark davon ab, wofür der SRV verwendet wird.

Ein typischer Einsatzzweck eines Inline-Viskosimeters besteht darin, die Viskosität eines Produkts zu überwachen, um sicherzustellen, dass seine Viskosität konstant bleibt. Anschließend können die Prozessparameter vom Bediener angepasst werden, um die Viskosität innerhalb eines bestimmten Bereichs zu halten. In diesem Fall könnte es möglich sein, eine Umrechnungsformel abzuleiten, die dies ermöglicht Rheonics SRV-Messwerte sollen mit Labormessungen unter definierten Scherbedingungen korreliert werden.

Alternativ kann die Rheonics SRV kann als Sensor in einem Regelkreis verwendet werden, um einen oder mehrere Prozessparameter automatisch anzupassen, um die Produktviskosität innerhalb bestimmter Grenzen zu halten. Eine typische Anwendung sind Flexo- oder Tiefdruckmaschinen, in denen die Rheonics SRV dient dazu, die Viskosität der Druckfarbe konstant zu halten.

In beiden Fällen muss das SRV in einer Flüssigkeit betrieben werden, die am Sensor vorbeiströmt, wenn stark nicht-Newtonsche Flüssigkeiten wie seifen- und tensidhaltige Produkte überwacht oder gesteuert werden. Es gibt keine reproduzierbaren Messwerte, wenn es einfach in ein Becherglas Produkt getaucht wird. Bei Verwendung in einer Linie mit fließendem Produkt wird eine klare und reproduzierbare Reaktion auf Änderungen der Produktviskosität erzielt.

Anmerkungen: Das Durchflussregime (Konsistenz) ist wichtig, um eine zuverlässige und genaue Überwachung zu erhaltenoring in nicht-newtonschen Prozessflüssigkeiten. Lassen Sie die Flüssigkeit über den Sensor strömen und stellen Sie ein konsistentes Strömungssystem sicher, indem Sie bei allen Messungen eine ähnliche Flüssigkeitsgeschwindigkeit und einen ähnlichen Flüssigkeitsquerschnitt haben.

Bei der Bewertung der Rheonics SRV Für eine bestimmte Inline-Messung ist es wichtig, das SRV unter tatsächlichen Prozessbedingungen zu betreiben. Das SRV muss in einer Prozessleitung platziert werden, in der das Produkt fließt, und die Viskosität und Temperatur müssen während des Betriebs der Prozessleitung aufgezeichnet werden.

Es ist unbedingt erforderlich, dass der SRV NICHT anhand statischer Messungen bewertet wird. Wenn Sie das SRV in ein Becherglas mit stationärer Flüssigkeit geben, erhalten Sie normalerweise keine Messungen, die mit den Messungen in der tatsächlichen Prozesslinie mit den für den Betrieb dieses Prozesses typischen Durchflussraten übereinstimmen.

Für Anwendungen, bei denen unklar ist, ob die Rheonics SRV stellt Ihnen nützliche Messungen zur Verfügung, bitte kontaktieren Sie uns Rheonics um einen Test eines der SRV-Sensoren in Ihrer Anwendung zu vereinbaren.