점도계

점도계(viscosimeter라고도 함)는 유체의 점도를 측정하는 데 사용되는 기구다. 유동 조건에 따라 다양한 점성을 가진 액체의 경우, rhemeter라 불리는 기구를 사용한다. 따라서, rhemeter는 특별한 유형의 점도계로 간주될 수 있다.^[1] 점도계는 하나의 흐름 조건에서만 측정한다.

일반적으로 유체는 정지해 있고 물체는 그 사이로 움직이거나, 물체는 정지해 있고 유체는 그 앞을 지나 움직인다. 유체와 표면의 상대적인 움직임으로 인한 끌림은 점도의 척도다. 층류 흐름이 있으려면 흐름 조건이 레이놀즈 숫자의 충분한 값을 가져야 한다.

20 °C에서 물의 동적 점성(기네마틱 점성 × 밀도)은 1.0038 mPa·s이고, 그 운동성 점성(흐름 시간 × 인자의 산물)은 1.0022² mm/s이다. 이러한 값은 특정 유형의 점도계를 교정하는 데 사용된다.

액체용 표준 실험실 점도계

U-튜브 점도계

이 장치들은 또한 Wilhelm Ostwald의 이름을 따서 유리 모세관 점도계 또는 Ostwald 점도계로 알려져 있다. 또 다른 버전은 Ubbelohde 점도계로, 제어된 온도 욕조에 수직으로 고정된 U자 모양의 유리관으로 구성되어 있다. U의 한쪽 팔에는 정밀하게 좁은 보어(모세관)의 수직 부분이 있다. 위로는 전구가 있고, 다른 팔에는 다른 전구가 아래쪽에 있다. 사용 중, 액체는 흡인하여 상구 전구로 빨아들였다가 모세관을 통해 하구 전구로 흘러내려가게 한다. 2개의 표시(상부 전구 위와 아래)는 알려진 볼륨을 나타낸다. 액체의 수위가 이 표시 사이를 통과하는 데 걸리는 시간은 운동 점도에 비례한다. 보정은 알려진 성질의 액체를 사용하여 수행할 수 있다. 대부분의 상업용 단위에는 전환 인자가 제공된다.

시험 액체가 두 표시점 사이에서 특정 인자의 알려진 직경의 모세관을 통해 흐르는데 필요한 시간을 측정한다. 점성계의 인자에 의해 걸리는 시간을 곱하여 키네마틱 점도를 구한다.

이러한 점도계는 직류 또는 역류로 분류할 수 있다. 역류 점도계는 저장소가 표시 위에 있고 직접 흐름은 저장소가 표시 아래에 있는 것을 말한다. 그러한 분류는 불투명하거나 얼룩진 액체를 측정했을 때에도 수준을 결정할 수 있도록 존재한다. 그렇지 않으면 액체가 표식을 덮고 표식을 통과하는 시간을 측정할 수 없게 된다. 이것은 또한 점성계가 3번째^[clarify] 표시에 도달하는 데 걸리는 시간의 즉각적인 타이밍을 허용하기 위해 1개 이상의 표시 세트를 가질 수 있게 하고, 따라서 2개의 시간을 산출하고 정확한 결과를 보장하기 위한 후속 결정성의 계산을 가능하게 한다. 한 번의 주행에서 하나의 점도계에 두 개의 타이밍을 사용하는 것은 측정 중인 샘플이 뉴턴의 특성을 가지고 있는 경우에만 가능하다. 그렇지 않으면 운전 헤드의 변경으로 전단률이 변경되어 두 전구에 대해 다른 점도가 생성될 것이다.

하강-sphere 점도계

스톡스의 법칙은 액체가 수직 유리관에 고정되어 있는 낙하-sphere 점도계의 기본이다. 알려진 크기와 밀도의 구체는 액체를 통해 내려올 수 있다. 올바르게 선택하면 단자 속도에 도달하는데, 이는 튜브에 두 개의 표시를 통과하는 데 걸리는 시간으로 측정할 수 있다. 전자 감지는 불투명 유체에 사용될 수 있다. 말단 속도, 구의 크기와 밀도, 액체의 밀도를 알면 스톡스의 법칙을 이용하여 액체의 점도를 계산할 수 있다. 일반적으로 고전적인 실험에서는 직경이 다른 일련의 강철 볼 베어링이 계산의 정확도를 향상시키기 위해 사용된다. 학교 실험은 글리세롤을 유체로 사용하며, 공정에 사용되는 유체의 점도를 확인하기 위해 산업적으로 기술을 사용한다. 그것은 용액과^[clarify] 같은 많은 다른 기름과 폴리머 액체를 포함한다.

1851년 조지 가브리엘 스톡스는 일반적으로 분해할 수 없는 나비에의 작은 유체 질량 한계를 변경하여 연속 점성 유체에서 매우 작은 레이놀즈 수(예: 매우 작은 입자)를 가진 구형 물체에 가하는 마찰력(끌력이라고도 함)에 대한 표현을 도출하였다.–스토크 방정식:

$F=6\pi r\eta v,}$

어디에

${\displaystyle F}$ ${\displaystyle F}$는 마찰력이고

${\displaystyle r}$ ${\displaystyle r}$은(는) 구형 물체의 반지름이며,

${\displaystyle \eta }$ ${\displaystyle \eta }$은(는) 유체 점도,

${\displaystyle v}$ ${\displaystyle v}$은(는) 입자 속도다.

입자들이 자신의 무게에 의해 점성액에 떨어지고 있다면, 정착속도라고도 알려진 단자속도는 부력과 결합된 이 마찰력이 중력의 균형을 정확히 맞출 때 도달한다. 결과 정착 속도(또는 단자 속도)는 다음과 같이 지정된다.

${\displaystyle V_{\text{s}}}}={\frac {2}{9}{\frac {r^{2}g(\rho _{p}-\rho _{f}}}{\mu }},}$

여기서:

V는_s 입자 안착 속도(m/s)로, ρ_p > ρ일_f 경우 수직으로 아래쪽으로, < < ρ일_pf 경우 위쪽으로,

r은 입자의 스톡스 반지름(m)이다.

g는 중력 가속도(m/s²),

ρ은_p 입자의 밀도(kg/m³),

ρ은_f 유체의 밀도(kg/m³),

μs는 (동적) 유체 점성(Pa/s)이다.

Stokes 흐름이 가정되므로 Reynolds 번호는 작아야 한다는 점에 유의하십시오.

이 결과의 유효성에 대한 제한 요소는 사용 중인 구의 거칠기이다.

직선 낙하-sphere 점도계 수정은 롤링 볼 점도계로, 시험 액에 담근 상태에서 볼이 경사면을 굴러 내려오는 횟수를 말한다. 이는 특허받은 V 플레이트를 사용하면 더욱 개선될 수 있으며, 이는 이동 거리까지 회전 횟수를 증가시켜 더 작고 더 많은 휴대용 장치를 가능하게 한다. 공의 제어된 롤링 모션은 떨어지는 공과 함께 발생할 수 있는 액체의 난동을 피한다.^[2] 이러한 유형의 장치는 선박 보드 사용에도 적합하다.^[why?]

낙하 볼 점도계

1932년 프리츠 쾨플러는 동적 점도를 결정하는 세계 최초의 점성계인 낙하 볼 점도계에 대한 특허를 획득했다. 프리츠 쾨플러가 메딩겐(독일)에서 개발한 다른 세계 최초의 점도계는 볼 압력계 및 로비스코미터(RHeoviscometer)이다. 자세한^[where?] 내용은 쿠겔드루크비스코시미터 = 볼 압력 점도계(Kugeldruckviskosmeter = 볼 압력 점도계).

낙하-피스톤 점도계

발명가 오스틴 노르크로스의 이름을 따서 노르크로스 점도계로 알려져 있다. 이 견고하고 민감한 산업기기의 점성 측정 원리는 피스톤과 실린더 어셈블리에 기초한다. 피스톤은 공기 리프팅 메커니즘에 의해 주기적으로 상승되며, 피스톤과 실린더 벽 사이의 간격(갭)을 통해 측정되는 물질을 상승할 때 피스톤 아래에 형성된 공간으로 끌어당긴다. 그런 다음 일반적으로 어셈블리를 몇 초간 유지한 다음 중력에 의해 떨어지도록 하여 샘플이 들어간 경로와 동일한 경로를 통해 샘플을 배출하여 측정된 액체에 피복 효과를 생성하므로 이 점도계가 특히 민감하고 특정 치환성 액체를 측정하기에 좋다. 낙하 시간은 피스톤과 실린더 내부 사이의 간극이 측정 오리피스를 형성하면서 점도의 측정값이다. 점성 컨트롤러는 하강 시간(하강 시간 초는 점도의 측정값)을 측정하고 결과 점성 값을 표시한다. 컨트롤러는 낙하 시간 값을 컵 초(유류컵), 세이볼트 범용 초(SUS) 또는 센티피스로 보정할 수 있다.

단순성, 반복성, 유지관리가 적고 수명이 길어 산업용도가 인기다. 이러한 유형의 측정은 유량이나 외부 진동에 영향을 받지 않는다. 작동 원리는 여러 가지 다른 조건에 적응할 수 있어 프로세스 제어 환경에 이상적이다.

진동-피스톤 점도계

전자기 점성계 또는 EMV 점성계로 불리기도 하며 1986년 캠브리지 점성계(Formally Cambridge Applied Systems)에서 발명되었다. 센서(아래 그림 참조)는 측정 챔버와 자성에 영향을 받는 피스톤으로 구성된다. 측정은 피스톤이 위치한 열 제어 측정 챔버에 샘플이 처음 도입된 곳에서 수행된다. 전자 장치는 제어된 자기장으로 측정 챔버 내의 진동 운동으로 피스톤을 구동한다. 피스톤 이동으로 인해 액체(또는 가스)에 전단응력이 가해지고, 피스톤의 이동시간을 측정하여 점도를 결정한다. 피스톤과 측정실 사이의 환형 간격에 대한 구성 매개변수, 전자기장의 강도, 피스톤의 이동 거리 등은 뉴턴의 점성 법칙에 따른 점도를 계산하는 데 사용된다.

진동-피스톤 점성계 기술은 실험실 용도의 소표본 점도와 마이크로표본 점성 시험에 적용되었다. 또한 실험실 및 공정 환경 모두에서 고압 점도와 고온 점성 측정에도 적용되었다. 점성 센서는 압축기와 엔진에 사용할 수 있는 소형 점도계, 딥 코팅 공정을 위한 유량 점도계, 정유 공장에서 사용할 인라인 점도계, 기타 수백 가지 용도 등 광범위한 산업 용도에 맞게 크기가 조정되었다. 현대 전자제품의 민감도 향상은 기체 점성을 탐구하는 학문적 실험실과 함께 진동-피스톤 점도계 인기의 성장을 자극하고 있다.

진동 점도계

진동 점도계는 1950년대 Bendix 계측기로 거슬러 올라간다. Bendix 계측기는 점도가 결정되는 유체에 담근 진동 전자 기계식 공명기의 감쇠를 측정하여 작동하는 등급이다. 공명기는 일반적으로 비틀림 또는 횡방향으로 진동한다(캔틸레버 빔 또는 튜닝 포크). 점도가 높을수록 공명기에 가해지는 댐핑이 커진다. 공명기의 댐핑은 다음과 같은 여러 가지 방법 중 하나로 측정할 수 있다.

1. 오실레이터의 진동을 일정한 진폭으로 유지하는 데 필요한 전력 입력 측정. 점도가 높을수록 진동 진폭을 유지하기 위해 더 많은 전력이 필요하다.
2. 입력이 꺼진 후 진동의 붕괴 시간 측정. 점도가 높을수록 신호가 더 빨리 소멸된다.
3. 흥분 파형과 반응 파형 사이의 위상 각도의 함수로서 공명기의 주파수 측정. 점도가 높을수록 주어진 위상 변화에 대한 주파수 변화도 커진다.

진동 계기는 또한 정의된 전단장이 부족하여 유체의 흐름 거동을 미리 알 수 없는 유체의 점도를 측정하는 데 적합하지 않다.

진동 점도계는 프로세스 조건에서의 점도를 측정하는 데 사용되는 견고한 산업 시스템이다. 센서의 활성 부분은 진동봉이다. 진동 진폭은 로드가 잠기는 유체의 점도에 따라 달라진다. 이러한 점성계는 섬유(최대 1000 Pa/s)를 포함한 막히는 유체와 고점도의 유체를 측정하는 데 적합하다. 현재, 세계의 많은 산업체들은 이러한 점성계를 광범위한 유체의 점성을 측정하는 가장 효율적인 시스템으로 간주하고 있다; 대조적으로 회전 점성계는 더 많은 유지보수를 필요로 하고, 막히는 유체를 측정할 수 없으며, 집중적인 사용 후 잦은 교정을 필요로 한다. 진동 점도계는 움직이는 부품도 없고 약한 부품도 없으며 민감한 부품은 일반적으로 작다. 매우 기초적이거나 산성적인 유체라도 에나멜과 같은 보호 코팅을 첨가하거나 센서의 소재를 316L 스테인리스강과 같은 재료로 변경하여 측정할 수 있다. 진동 점도계는 탱크와 파이프에서 프로세스 유체의 점도를 모니터링하기 위해 가장 널리 사용되는 인라인 계측기다.

석영 점도계

쿼츠 점도계는 진동 점도계의 특별한 유형이다. 여기서 진동하는 석영 결정체는 액체에 담그고 진동 거동에 대한 특정한 영향력은 점도를 정의한다. 석영 점근법의 원리는 W. P. 메이슨 사상에 바탕을 두고 있다. 기본 개념은 점도의 결정을 위한 압전 결정의 적용이다. 오실레이터에 적용되는 고주파 전기장은 센서의 움직임을 유발하여 오일을 깎게 된다. 그런 다음 센서의 이동은 유체의 외부 힘(전단 응력)에 의해 영향을 받아 센서의 전기적 반응에 영향을 미친다.^[3] 석영결정을 이용하여 점도를 결정하는 사전 조건으로서의 교정 절차는 B로 거슬러 올라간다. 진동 시스템의 전기적 및 기계적 전송 거동에 대한 상세 분석을 용이하게 한 보드.^[4] 이 교정을 바탕으로 휴식과 유량 액체에서 연속 점도를 결정할 수 있는 석영 점성계가 개발되었다.^[5]

쿼츠 크리스털 마이크로밸런스

석영 결정 마이크로밸런스는 석영에 내재된 압전 특성에 의해 결정 표면에 노출된 액체 및 박막의 전도성 스펙트럼 측정을 수행하기 위해 진동 점도계 역할을 한다.^[6] 이러한 스펙트럼에서, 쿼츠 결정의 공명 주파수와 오버론 주파수에 대한 주파수 이동과 피크의 확대가 추적되어 질량의 변화뿐만 아니라 액체 또는 박막의 점성, 전단 계수 및 기타 점성 특성을 결정하는 데 사용된다. 점도를 측정하기 위해 석영 결정 마이크로 밸런스를 사용하는 한 가지 이점은 정확한 측정을 위해 필요한 샘플의 양이 적다는 것이다. 단, 시료 조제 기법에 따른 점탄성 특성과 필름 또는 벌크 액체의 두께 때문에 시료 간 점성 측정에서 최대 10%의 오차가 발생할 수 있다.^[6]

측정의 일관성을 향상시키는 석영결정 마이크로 밸런스를 이용하여 액체의 점도를 측정하는 흥미로운 기법은 낙하법을 사용한다.^[7][8] 얇은 막을 만들거나 석영 크리스털을 액체에 담그는 대신, 관심 유체의 한 방울이 크리스털 표면에 떨어진다. 다음 방정식을 사용하여 주파수 데이터의 이동에서 점도를 추출한다.

${\displaystyle \Delta f=-f_{0}^{3/2}{\sqrt {\frac {\eta _{l}\rho_{l}}}{\pi \mu _{Q}\rho _{Q}}}}}}}}}}}}}}}}}}$

여기서 $f{\displaystyle {}_{}}$ ${\$는 공명 주파수, ${\displaystyle {\mu }_{}}$ ${\displaystyle Q_{}}$ ${\$는 유체의 밀도, $\mu {\displaystyle {}_{}}$ Q ${\$는 석영체의 전단 계수, ${\displaystyle {\rho }_{}}$ Q ${\$는 석영양이다.^[8] 이 기법의 연장은 공진 주파수의 변화를 석영결정 위에 침전된 낙하 크기에 의해 보정한다.^[7]

회전 점도계

회전 점도계는 유체의 물체를 회전시키는 데 필요한 토크가 유체의 점도의 함수라는 개념을 사용한다. 그들은 알려진 속도로 디스크나 봅을 유체로 회전시키는데 필요한 토크를 측정한다.

"컵과 밥" 점도계는 시험 셀 내에서 깎을 표본의 정확한 부피를 정의하여 작동하며, 특정 회전 속도를 달성하는 데 필요한 토크를 측정하고 표시한다. "컵과 밥" 점도계에는 "쿠엣" 또는 "시글" 계통으로 알려진 두 개의 고전적인 기하학적 기하학이 있으며, 컵과 밥이 회전하는지에 의해 구별된다. 회전컵은 매우 높은 전단률로 테일러 보티스의 시작을 줄여주기 때문에 어떤 경우에는 선호되지만, 다른 기하학적 구조에서도 기기 디자인이 더 유연할 수 있기 때문에 회전식 밥이 더 보편적으로 사용된다.

"코네와 플레이트" 점도계는 편평한 판에 가까운 좁은 각을 가진 원뿔을 사용한다. 이 시스템으로 기하학적 구조 사이의 전단률은 주어진 회전 속도에서 일정하다. 점도는 전단 응력(토크)과 전단 속도(각속도)에서 쉽게 계산할 수 있다.

지오메트리를 사용한 테스트가 여러 전단 속도 또는 응력의 표를 통과하면 데이터를 사용하여 점도 대 전단 비율의 그래프인 흐름 곡선을 그릴 수 있다. 위의 시험이 각 단계에서 측정값(속도를 조절하고 있거나 반대로 조절하고 있는 경우 전단 응력)이 일정한 값에 도달할 정도로 천천히 수행되면 데이터는 "평형"에 있고, 그래프는 "평형 흐름 곡선"이라고 한다. 데이터는 일반적으로 여러 다른 계측기에 걸쳐 또는 다른 기하학적 구조와 함께 복제될 수 있으므로, 이것은 비균형 측정보다 바람직하다.

전단율 및 전단응력 폼 인자 계산

온도계와 점도계는 토크와 각도 속도로 작동한다. 일반적으로 점도는 전단 응력과 전단 속도의 측면에서 고려되기 때문에 "계측번호"에서 "혈류번호"로 변환하는 방법이 필요하다. 계측기에 사용되는 각 측정 시스템에는 토크를 전단 응력으로 변환하고 각 속도를 전단 속도로 변환하기 위한 관련 "형상 계수"가 있다.

우리는 전단 응력 폼 팩터 C와₁ 전단 비율 팩터 C를₂ 부를 것이다.

전단 응력 = 토크 ÷ C₁.

전단 속도 = C₂ × 각도 속도.

평행판과 같은 일부 측정 시스템의 경우 사용자는 측정 시스템 사이의 간격을 설정할 수 있다. 이 경우 사용된 방정식은

전단 속도 = C₂ × 각도 속도/갭

점도 = 전단 응력/전단 속도

다음 절은 각 측정 시스템에 대해 폼 팩터를 계산하는 방법을 보여준다.

원뿔과 판

${\displaystyle {\begin}C_{1}&={\frac {3}{2}}r^{3},\C_{2}&={\frac {1}{1}{\theta },\ended{igned}}}}}}}}}$

어디에

r은 원뿔의 반지름이다.

θ은 원뿔 각(라디안)이다.

평행판

${\displaystyle {\begin}C_{1}&={\frac {3}{2}}r^{3},\C_{2}&={\frac {3}{4}r,\end{arged}}}}}}}}}$

여기서 r은 플레이트의 반지름이다.

참고: 전단 응력은 평행 판의 반지름에 따라 달라진다. 위의 공식은 시험 샘플이 뉴턴식일 경우 반경 3/4 위치를 가리킨다.

동축 실린더

${\displaystyle {\begin{aligned}C_{1}&={\frac {1}{3}}r_{\text{a}}^{2}H,\\C_{2}&={\frac {2r_{\text{i}}^{2}r_{\text{o}}^{2}}{r_{\text{a}}^{2}\left(r_{\text{o}}^{2}-r_{\text{i}}^{2}\right)}},\end{aligned}}}$

여기서:

r_a = (r_i + r_o)/2는 평균 반지름이며,

r은_i 내부 반지름이며,

r은_o 바깥쪽 반지름이고,

H는 실린더의 높이다.

참고: C는₁ 전단 응력을 평균 반지름_a r에서 발생하는 것으로 간주한다.

전자석 회전-sphere 점도계(EMS 점도계)

EMS 점도계는 전자파 상호작용에 의해 구동되는 구의 회전을 관찰하여 액체의 점도를 측정한다. 로터에 부착된 두 개의 자석은 회전하는 자기장을 생성한다. ③ 측정하고자 하는 시료는 작은 시험관 ②에 있다. 튜브 내부에는 알루미늄 구체 ④이 있다. 관은 온도조절실 ①에 위치하며 구가 두 자석의 중앙에 위치하도록 설정한다.

회전하는 자기장은 구내에 황류를 유도한다. 결과적으로 자기장과 이 와전류 사이의 로렌츠 상호작용은 구를 회전시키는 토크를 생성한다. 구의 회전 속도는 자기장의 회전 속도, 자기장의 크기, 구 주위의 표본의 점도에 따라 달라진다. 구의 움직임은 셀 아래에 위치한 비디오 카메라 ⑤에 의해 감시된다. 구에 적용되는 토크는 자기장 Ω과_B 구 Ω의_S 각속도 차이에 비례한다. 따라서 (Ω_B - Ω_S)/Ω과_S 액체의 점성 사이에는 선형 관계가 있다.

이 새로운 측정 원리는 도쿄 대학의 사카이 외 연구진에 의해 개발되었다. EMS 점도계는 세 가지 주요 특징으로 다른 회전 점도계와 구별된다.

• 샘플과 직접 접촉하는 점성계의 모든 부품은 일회용이며 가격이 저렴하다.
• 측정은 밀봉된 샘플 용기에서 수행된다.
• EMS 점도계는 매우 적은 양의 샘플(0.3 mL)만 필요로 한다.

스태빙거 점도계

고전적인 쿠엣형 회전 점도계를 수정하면 키네마틱 점성 결정의 정확도와 넓은 측정 범위를 결합할 수 있다.

Stabinger 점도계의 외측 실린더는 온도 조절식 구리 하우징에서 일정한 속도로 회전하는 샘플 충전관이다. 원뿔형 로터 형태의 중공 내부 실린더는 유체 역학적 윤활^[9] 효과와 원심력에 의해 표본의 중심에 위치한다. 이러한 방식으로 대부분의 회전 장치에서는 불가피한 요소인 모든 베어링 마찰을 완전히 피한다. 회전하는 유체의 전단력은 로터를 구동하는 반면, 로터 내부의 자석은 주변의 구리 하우징과 함께 와전류 브레이크를 형성한다. 주행력과 지연력 사이에 평형 로터 속도가 설정되는데, 이는 동적 점도의 모호하지 않은 측정값이다. 속도와 토크 측정은 회전 자기장의 주파수를 계산하는 홀 효과 센서에 의해 직접 접촉하지 않고 구현된다. 이를 통해 단일 측정 시스템으로 50 pN·m의 고도로 정밀한 토크 분해능과 0.2 ~ 30,000 mPa·s의 광범위한 측정 범위가 가능하다. 진동 U-튜브 원리에 기초한 내장 밀도 측정은 관계를 이용하여 측정된 동적 점도로부터 운동학적 점도를 결정할 수 있다.

${\displaystyle \nu ={\frac {\eta }{\rho }},}$

여기서:

ν은 키네마틱 점도(mm²/s),

η은 동적 점성(mPa·s),

ρ은 밀도(g/cm³)이다.

버블 점도계

거품 점도계는 레진이나 바리쉬와 같은 알려진 액체의 운동학적 점도를 신속하게 결정하는 데 사용된다. 기포가 올라오는 데 걸리는 시간은 액체의 점도와 정비례하기 때문에 기포가 빨리 올라갈수록 점도가 낮아진다. 알파벳 비교 방법은 점성이 알려진 A5에서 Z10까지의 4세트 레터드 기준 튜브를 사용하여 점도의 범위를 0.005에서 1,000 스톡까지 커버한다. 직접 시간 방법은 "버블 초"를 결정하기 위해 단일 3행 시간 튜브를 사용하며, 이 튜브는 스톡스로 변환될 수 있다.^[10]

이 방법은 상당히 정확하지만, 관의 거품 형태가 변하기 때문에 부력의 분산으로 측정이 달라질 수 있다.^[10] 그러나, 이것은 어떤 종류의 심각한 계산 착오를 일으키지 않는다.

직사각형 슬릿 점도계

직사각형-슬릿 점도계/rhemeter의 기본 설계는 단면적이 균일한 직사각형-슬릿 채널로 구성된다. 시험 액체는 이 채널을 통해 일정한 유량으로 펌핑된다. 다중 압력 센서는 스트림-와이즈 방향을 따라 선형 거리에 수직으로 장착되며, 그림에서와 같이 압력 강하를 측정한다.

측정 원리: 슬릿 점도계/rhemeter는 점성 액체가 흐르지 않는다는 기본 원리에 기초하여 슬릿 길이를 따라 압력이 감소하는 것을 나타낸다. 압력 감소 또는 강하(∆P)는 벽 경계에서의 전단 응력과 상관관계가 있다. 외관 전단률은 슬릿의 유량 및 치수와 직접 관련이 있다. 외관 전단 비율, 전단 응력 및 외관 점도가 계산된다.

${\displaystyle {\begin{aligned}{\dot {\gamma }}_{\text{a}}&={\frac {6Q}{wh^{2}}},\\\sigma &={\frac {wh}{2(w+h)}}{\frac {\Delta P}{l}},\\\eta _{\text{a}}&={\frac {\sigma }{{\dot {\gamma }}_{\text{a}}}},\end{aligned}}}$

어디에

${\$은(는) 외관 전단률(s⁻¹)이며$$,

σ은 전단응력(Pa),

η은_a 겉보기 점성(Pa/s)이다.

∆P는 선행 압력 센서와 마지막 압력 센서(Pa),

Q는 유량(ml/s),

w는 유량 채널의 폭(mm)이다.

h는 유량 채널의 깊이(mm)이다.

l는 선행 압력 센서와 마지막 압력 센서 사이의 거리(mm)이다.

액체의 점도를 측정하기 위해 액체 샘플을 일정한 유량으로 슬릿 채널을 통해 펌핑하고 압력 강하를 측정한다. 이러한 방정식에 따라 외관 전단 속도에 대해 외관 점도가 계산된다. 뉴턴 액체의 경우 겉보기 점도는 실제 점도와 같으며, 단일 전단 속도 측정으로도 충분하다. 뉴턴 액체가 아닌 경우 겉보기 점도는 실제 점도가 아니다. 실제 점도를 얻기 위해 겉보기 점도는 다중 겉보기 전단율로 측정한다. 그 다음 다양한 전단 속도의 참 점성 η은 Weissenberg-Rabinowitsch-Mooney 보정 계수를 사용하여 계산한다.

${\displaystyle {\frac{1}{\eta}={\frac {1}{2\eta _{\text{a}}}\좌측(2+{\frac {\d}\ln {{\dot{\}}}{\textmatrm {d}{d}}{ln\ema}}}\오른쪽).}$

계산된 실제 점도는 동일한 전단 속도에서 원뿔 및 판 값과 동일하다.

직사각형-슬릿 점도계/rhemeter의 수정된 버전을 사용해 외관 확장 점도도도 결정할 수 있다.

크레브스 점도계

Krebs 점도계는 디지털 그래프와 작은 사이드암 스핀들을 사용하여 유체의 점도를 측정한다. 페인트 산업에서 주로 사용된다.

기타 점도계 유형

다른 점성계 유형은 공이나 다른 물체를 사용한다. 비뉴턴 액체를 특징 지을 수 있는 점도계를 보통 rhemeter 또는 플라스티미터라고 부른다.

중환자실에서.I "Oscar" 점도계, 밀봉된 유체 캔이 비틀림적으로 진동했고, 기발한 측정 기법에 의해 표본의 점도와 탄성을 모두 측정할 수 있었다.

마쉬 깔때기 점도계는 원뿔의 밑부분에서 짧은 관을 통해 흐르려면 알려진 양의 액체가 필요한 시점(엑럭스 시간)부터 점도를 측정한다. 이는 콘에 다른 모양과 다양한 노즐 크기를 사용하는 포드, 잔, 쉘 컵과 같은 플로우 컵(efflux 컵)과 원리가 유사하다. 측정은 ISO 2431, ASTM D1200 - 10 또는 DIN 53411에 따라 수행할 수 있다.

플렉시블 블레이드 레미터는 이동 블레이드 또는 고정 블레이드(날개 또는 단면 클램핑 캔틸레버라고도 함)의 유연성으로 인한 유동장의 미묘한 변화를 활용하여 저점도의 액체에 대한 측정 정확도를 향상시킨다.

참고 항목

• 유량 측정
• 푸아세유 방정식
• 비스코텀

참조

• 영국표준연구소 BS ISO/TR 3666:1998 물의 점성
• 영국 표준 연구소 BS 188:1977 액체의 점성 측정 방법

외부 링크

• RHEOTEST Medingen GmbH - Fritz Höppler 시기의 리히오로지 계기의 역사와 수집
• ASTM International(ASTM D7042)
• 점도 변환표
• [1] - Alpha Technologies(이전의 몬산토 계기 및 장비) - 미국 오하이오 주 애크런
• Viscopedia 점성을 위한 자유 지식 기반