- تعاریف :
الف ) لزجت (Viscosity)
لزجت يك اندازه اي از چسبندگي ( وشكساني ) يك سيال است . اين چسبندگي زماني ظاهر مي شود كه يك سطح از سيال نسبت به سطوح ديگر داراي حركت نسبي است ، كه اين چسبندگي نيروي بزرگي از لحاظ مقدار نياز دارد تا موجب حركتش شود كه به آن نيروي برشي (shear) مي گويند .
نيروي برشي (shear stress) زماني واقع مي شود كه سيال حركت فيزيكي (physically) داشته باشد كه اين حركات از قبيل :
ـريزش Pouring
ـ پهن شدن Spreading
ـ پاشش Spraying
ـ بهم زدن Mixing
سيالاتي كه از لحاظ مقدار ، لزجت بيشتري دارند نيروي برشي بيشتري نسبت به سيالات با لزجت كمتر نياز دارند .
ب ) گراديان (Gradinet)
گراديان سرعت اندازه اي از مقدار سرعت لايه هاي مياني است كه حركتي نسبي ، نسبت به يكديگر دارند ، كه توصيفي از برش سيالات آزمايشي است و نرخ برش (R) ناميده مي شود و واحد آن معكوس ثانيه (S-1 : Reciprocal sec.) است .
پ ) نيروي برشي( Shear Stress)
ترم نشان دهنده نيرو بر واحد سطح مورد نياز است ، تا توليد يك عمل برشي را داشته باشيم كه به تنش برشي (Sort) نامگذاري شده است و واحد آن (N/m2) است .
ـ در نتيجه لزجت ( ويسكوزيته ) مي تواند به شكل زير تعريف شود :
(R) نرخ برش / ( S) تنش برشي = لزجت
يكاي اصلي ( بنيادي ) لزجت (poise) است و هر 10 پویز برابر یک پاسکال-ثانیه (Pa-S) می باشد .
سيالات نيوتني (Newtonian Fluids )
در زير نمودارها روابط بين تنش برشي و نرخ برش و لزجت سيالات را در مقادير برش مختلف نشان مي دهد . نمونه سيالات نيوتني شامل آب ، روغن موتور رقيق ، الکل و هوا می باشد
رفتار يك سيال نيوتني در آزمايشات كنترل شده با دما و فشار ثابت به اشكال زير نمايان مي شود .:
1ـ تنها تنش توليد شده در يك برش ساده سيال تنش برشي S است و دو تنش نرمال ديگر صفر است.
2ـ لزجت برشي با نرخ برش ، تغيير نمي كند .
3ـ لزجت نسبت به زمان برش و تنش در ريزش مايع ثابت است و وقتي كه برش متوقف شد فوراً به صفر ميل مي كند..
4- ویسکوزیته های اندازه گیری شده در نوعهای مختلف از تغییر شکل ، عمدتا نسبت ساده ای با یکدیگر دارند.
سيالات غير نيوتن
( Non newtionian Fluids )
الف - مستقل از زمان ( Time Independent)
يك سيال غير نيوتني به عنوان سيالي كه از رابطه ي لزجت تبعيت نكند و مقدار آن ثابت نباشد، تعريف مي شود . مقدار لزجت سيالات غير نيوتني زماني كه نرخ تنش برشي تغيير مي كند ، متنوع است . بدين معني كه ، پارامترهاي مدل هاي ويسكومتر ، محور (Spindle) و سرعت چرخش داراي تأثيري بر اندازه لزجت است. اين پارامتر لزجت به لزجت ظاهري (apparent viscosity) ناميده مي شود و درست زماني است كه مقادير بدست آمده از آزمايشات ، متفق اند .
انواع مختلفي از سيالات غير نيوتني وجود داردکه پاسخهای مختلفی در نرخهای برشی اعمال شونده از خود نشان می دهند :
1. Pseudoplastic
2. Dilatant
3. Bingham plastic
1ـ پزودو پلاستيك (پبه پلاستيك ) Pseudo plastic
لزجت اين نوع سيالات با افزايش نرخ برش ، كاهش مي يابد . كه از اين نوع مي توان به مواد زير اشاره كرد .كه به اين نوع از رفتار رقيق گرداني برش (shear – thinning) مي گويند .
|
|
مثالها :
مركب چاپ printers ink تفاله كاغذ paper pulp
نشاسته Starch گريس Greases
محلول هاي شيره اي Latex Solutians صابون Soap
امولسيون ها Most emulsions رنگ Paint
2ـ ديلانت ها ( گشاده شونده ، متسع ) Dilatants
توصيفي است از افزايش لزجت سيال با افزايش نرخ برش . اين سيالات به نام ضخيم شونده برش مايعات Sear – thickening liquids نيز ناميده ميشوند .
|
|
مثالها :
شنزار Beach sand فلدسپاپ Feldspar
شن هاي روان Quick Sand نوعي شيشه معدني Mica
نشاسته در آب Starch in water خاك رس Cloy
تركيبات شيرين ، نبات Candy Compound
3ـ بينگهام (Bingham )
رفتار مايعات ، همچون جامدات تحت شرايط استاتيك است . مقدار مشخصي از نيرو بايد بكار برود تا سيال قبل از هرگونه سيلان يافتن (Flow) تحريك شود . اين نيرو به نام مقدار تسليم (yield Value) است . سوپ گوجه فرنگي يك مثال از اين قبيل سيالات است .
مثالها :
لجن Mud ماسه Clay
قير Tar لجن فاضلاب Sludge
ب - وابسته به زمان ( Time Dependent)
بعضي از سيالات يك تغييري در لزجت را با زمان كه تحت شرايط نرخ برش ثابت است ، نمايش مي دهند .
1ـ تيكسوتروپيك ( Tixotropic )
سيالاتي كه لزجت آن ها با زمان كاهش مي يابد ، در حاليكه آن شئ با برش ثابت است .
2ـرئوپكتيك ( Rheopectic )
مقدار لزجت اينگونه سيالات با گذر زمان افزايش مي يابد به طوري كه برش آن ها در يك نرخ ثابت است .
|
|
ژل سيليك Silica gel
گريس Greases
آسفالت Asphalt
نشاسته Starch
بنتونيت Bentonite
1. Viscoplastic Fluid
2. Bingham Fluid
3. Peseudoplastic Fluid
4. Newtonian Fluid
5. dilatant fluid
