ویسکومترها در صنایع مختلفی کاربرد دارند
ویسکومتر یا ویسکوزیمتر دستگاهی است که برای اندازه‌گیری ویسکوزیته یا گرانروی سیالات استفاده می‌شود. در این مقاله از به بررسی دقیق‌تر ویسکومترها، انواع آنها و کاربردشان در صنایع مختلف می‌پردازیم.
ویسکومتر وسیله‌ای است که برای اندازه‌گیری ویسکوزیته سیال و خواص جریان مایعات استفاده می‌شود. بیایید درباره انواع مختلف ویسکومترها، ویژگی‌های داخلی آنها و عواملی که در انجام یک اندازه‌گیری دقیق و تکرارپذیر ویسکوزیته نقش دارند، بحث کنیم.
در تریبولژی و مطالعه روانکاری، ویسکوزیته اغلب به عنوان مهم‌ترین ویژگی روغن پایه نامیده می‌شود. چرا ویسکوزیته در روانکاری یک ماشین بسیار مهم است؟ یکی از دلایل آن این است که ویسکوزیته بسیار پایین باعث تماس بین‌سطحی بین اجزای داخلی در حال حرکت می‌شود که باعث سایش می‌شود.
از سوی دیگر، ویسکوزیته بسیار بالا باعث می‌شود ماشین برای غلبه بر مقاومت داخلی روانکار در برابر جریان، سخت‌تر کار کند. به همین دلیل، مهم است که نه تنها ویسکوزیته روغن پایه را درک کنیم، بلکه همچنین نحوه تغییر آن به دلیل شرایط عملیاتی یا محیطی متغیر را نیز درک کنیم.
ویسکومترهای U شکل، سقوطی، لرزشی و دورانی از انواع رایج هستند
ویسکومترها ابزارهایی هستند که برای اندازه‌گیری ویسکوزیته یا گرانروی سیالات به کار می‌روند. ویسکوزیته بیانگر مقاومت یک سیال در برابر جریان است و در بسیاری از صنایع از جمله نفت، مواد غذایی، دارویی و شیمیایی اهمیت زیادی دارد. انواع مختلفی از ویسکومترها وجود دارد که هر کدام برای اندازه‌گیری ویسکوزیته انواع خاصی از سیالات مناسب هستند. در ادامه به بررسی برخی از مهم‌ترین انواع ویسکومترها می‌پردازیم:
• ویسکومترهای U شکل (U-tube viscometers): این نوع ویسکومترها که به افتخار ویلیام استوالد به ویسکومترهای استوالد نیز معروفند، از یک لوله شیشه‌ای U شکل تشکیل شده‌اند که در یک حمام با دمای کنترل شده قرار می‌گیرد. سیال مورد آزمایش از یک شاخه لوله به شاخه دیگر جریان می‌یابد و زمان مورد نیاز برای طی کردن این مسیر اندازه‌گیری می‌شود. با توجه به زمان اندازه‌گیری و برخی پارامترهای دیگر، ویسکوزیته سیال محاسبه می‌شود. ویسکومترهای آبلهود نیز نوعی از ویسکومترهای U شکل هستند.
• ویسکومترهای سقوطی (Falling sphere viscometers): در این نوع ویسکومترها، یک کره فلزی با قطر و چگالی مشخص در داخل سیال مورد آزمایش رها می‌شود. با اندازه‌گیری سرعت سقوط کره و استفاده از قانون استوکس، می‌توان ویسکوزیته سیال را محاسبه کرد.
• ویسکومترهای لرزشی (Vibrational viscometers): این ویسکومترها بر اساس اندازه‌گیری تغییرات در فرکانس یا دامنه نوسانات یک جسم لرزاننده در داخل سیال کار می‌کنند. با افزایش ویسکوزیته سیال، دامنه نوسانات کاهش می‌یابد.
• ویسکومترهای دورانی (Rotation viscometers): در این نوع ویسکومترها، یک جسم جامد (مانند یک استوانه یا دیسک) در داخل سیال چرخانده می‌شود و گشتاور لازم برای چرخاندن آن اندازه‌گیری می‌شود. با توجه به گشتاور اندازه‌گیری شده و سرعت چرخش، ویسکوزیته سیال محاسبه می‌شود. ویسکومترهای کوئته و سیرل دو نوع معروف از ویسکومترهای دورانی هستند.
• ویسکومترهای استابینگر (Stabinger Viscometers): این ویسکومترها نوعی از ویسکومترهای دورانی هستند که دقت بسیار بالایی دارند. در این ویسکومترها، سیلندر داخلی به دلیل نیروی گریز از مرکز در مرکز ظرف قرار می‌گیرد و اندازه‌گیری سرعت و گشتاور بدون تماس مستقیم با سیال انجام می‌شود.
اگرچه ویسکوزیته یک سیال ممکن است ساده به نظر برسد، انجام اندازه‌گیری‌های دقیق روی چنین سیالاتی می‌تواند کار دشواری باشد. چندین عامل باید شناخته شده و ثابت نگه داشته شوند تا اندازه‌گیری مؤثر باشد، از جمله موارد زیر:
• دما: از نظر اهمیت، دما نسبت به ویسکوزیته همان اهمیتی را دارد که ویسکوزیته نسبت به روغن پایه دارد. تنها مسئولیت حمام کنترل دما، اطمینان از این است که کل آزمایش اندازه‌گیری ویسکوزیته در دمای دقیقی (معمولاً 40 یا 100 درجه سانتیگراد) انجام شود و در محدوده 0.02 درجه سانتیگراد کنترل شود. مدیریت حمام تا این حد می‌تواند چالش‌برانگیز باشد، به همین دلیل ویسکومترهای پیچیده‌تر شامل سیستم حمام کنترل دما به عنوان بخشی از واحد هستند.
• شیشه ویسکومتر : ویسکومترهای مویرگی نه تنها به دما برای دقت بلکه به قطر داخلی دقیق داخل لوله نیز بستگی دارند. به همین دلیل، این لوله‌های شیشه‌ای با یک شیشه بوروسیلیکات با انبساط کم کاملا آنیل شده تشکیل می‌شوند و اغلب با ثابت ویسکومتر مرتبط با لوله به عنوان عامل تصحیح همراه هستند. کالیبره کردن مجدد ثابت ویسکومتر به صورت سالانه و مطابق با دمایی که در آن استفاده خواهد شد، یک روش معمول برای اطمینان از حداقل خطا است. روش‌های کالیبراسیون در ASTM D446 مشخص شده است.
• اندازه ویسکومتر: ویسکومترها به دلیل تنوع زیادی در ویسکوزیته‌هایی که ممکن است آزمایش شوند، اندازه‌های مختلفی دارند. توصیه می‌شود که یک ویسکومتر حداقل 200 ثانیه (برای اندازه‌گیری‌های دستی با استفاده از کرونومتر) طول بکشد تا سیال آزمایش از یک نقطه مشخص به نقطه دیگر عبور کند تا از خطای انسانی جلوگیری شود.
• شستشو بین اندازه‌گیری‌ها : یکی دیگر از عوامل مهم آزمایش ویسکومتر، کیفیت شستشوی داخل لوله بین اندازه‌گیری‌ها است. معمولاً مراحل تمیز کردن، شستشو و خشک کردن با استفاده از حلال‌های مختلف بدون باقیمانده انجام می‌شود. در آزمایشگاه‌هایی که نمونه‌ها به طور مداوم روی ویسکومترهای با حجم بالا اجرا می‌شوند، سیستم‌های تمیز کردن داخلی از کارایی تمیز کردن اطمینان می‌دهند. با این وجود، همچنان یک بررسی بصری برای تعیین اینکه آیا یک چرخه شستشوی دوم ضروری است، به خصوص برای روغن‌های استفاده شده، مورد نیاز است.
عوامل مهم دیگری که می‌توانند بر اندازه‌گیری‌های ویسکوزیته تأثیر بگذارند، روش و دقت دستگاه زمان‌سنجی، نحوه صحیح نمونه‌برداری و کنترل کیفیت عمیق و مداوم هستند.
انجام اندازه‌گیری‌های ویسکوزیته با سبک‌ها و روش‌های مختلف در طول سال‌ها تکامل یافته است. به لطف ASTM و سازمان بین‌المللی استانداردسازی (ISO)، روش‌های آزمایش ویسکومتر، روش‌ها، کالیبراسیون، تمیز کردن و سایر عوامل نیز تکامل یافته‌اند تا دقت و یکنواختی در بین ویسکومترهای مختلف را تضمین کنند.
از این گذشته، با توجه به اینکه ویسکوزیته مهم‌ترین ویژگی فیزیکی یک روغن پایه است، تلاش‌ها برای انجام اندازه‌گیری‌های ویسکوزیته از طریق روش‌های دقیق و استانداردهای سختگیرانه می‌تواند منجر به روانکاری قابل اعتمادتر ماشین‌آلات و در نهایت به عمر طولانی‌تر ماشین‌آلات شود.
برخی ویسکومترها قابلیت اندازه‌گیری ویسکوزیته در دمای بالا را دارند
انتخاب ویسکومتر مناسب برای اندازه‌گیری دقیق ویسکوزیته، گامی حیاتی در بسیاری از صنایع است. با توجه به تنوع بالای ویسکومترها و کاربردهای مختلف، انتخاب صحیح می‌تواند چالش‌برانگیز باشد. در این مقاله، به بررسی عوامل کلیدی در انتخاب ویسکومتر مناسب پرداخته می‌شود.
• ویسکوزیته مطلق: مقاومت سیال در برابر جریان تحت نیروی خارجی را اندازه‌گیری می‌کند و معمولاً در واحد پاسکال ثانیه (Pa.s) بیان می‌شود.
• ویسکوزیته سینماتیکی: نسبت ویسکوزیته مطلق به چگالی سیال است و معمولاً در واحد سانتی‌ستوک (cSt) بیان می‌شود.
• هر دو: بسته به کاربرد، ممکن است نیاز به اندازه‌گیری هر دو نوع ویسکوزیته باشد.
• آزمایشگاه: محیط کنترل‌شده‌ای که امکان استفاده از ویسکومترهای دقیق‌تر و پیچیده‌تر را فراهم می‌کند.
• میدان: محیط‌های صنعتی یا میدانی که نیاز به ویسکومترهای قابل حمل و مقاوم دارند.
• نیوتنی: سیالاتی که ویسکوزیته آنها با تغییر نرخ برشی تغییر نمی‌کند.
غیر نیوتنی: سیالاتی که ویسکوزیته آنها با تغییر نرخ برشی تغییر می‌کند.
ویسکوزیته سیالات می‌تواند از بسیار کم (مانند آب) تا بسیار زیاد (مانند عسل) متغیر باشد.
• بسته به کاربرد، دقت اندازه‌گیری می‌تواند بسیار مهم باشد.
• ویسکومترها در طیف گسترده‌ای از قیمت‌ها موجود هستند.
انتخاب نوع ویسکومتر به نوع سیال، دقت مورد نیاز و شرایط محیطی بستگی دارد
1. چگونه ویسکوزیته را اندازه‌گیری کنیم؟
روش اندازه‌گیری ویسکوزیته بسته به نوع ویسکومتر متفاوت است. به طور کلی، با استفاده از فرمول‌های خاص و داده‌های حاصل از آزمایش، ویسکوزیته محاسبه می‌شود.
2. واحدهای اندازه‌گیری ویسکوزیته کدامند؟
پاسکال ثانیه (Pa.s): واحد SI برای ویسکوزیته مطلق
سانتی‌پویز (cP): واحد دیگری برای ویسکوزیته مطلق
سانتی‌ستوک (cSt): واحد ویسکوزیته سینماتیکی
3. چه عواملی بر ویسکوزیته تاثیر می‌گذارند؟
دما: با افزایش دما، معمولاً ویسکوزیته کاهش می‌یابد.
فشار: در اکثر سیالات، با افزایش فشار، ویسکوزیته افزایش می‌یابد.
ساختار مولکولی سیال: اندازه و شکل مولکول‌ها بر ویسکوزیته تاثیر می‌گذارند.
وجود ناخالصی‌ها: ناخالصی‌ها می‌توانند ویسکوزیته را تغییر دهند.
4. اهمیت اندازه‌گیری ویسکوزیته چیست؟
اندازه‌گیری ویسکوزیته در بسیاری از صنایع برای کنترل کیفیت محصولات، بهینه‌سازی فرآیندهای تولید و تحقیقات علمی اهمیت دارد.
5. چه کاربردهایی برای ویسکومترها وجود دارد؟
• صنعت نفت: کنترل کیفیت روغن‌های روان‌کننده
• صنعت غذایی: اندازه‌گیری ویسکوزیته محصولات غذایی مانند عسل، سس و ماست
• صنعت دارویی: کنترل کیفیت داروهای مایع
• صنعت رنگ و رزین: اندازه‌گیری ویسکوزیته رنگ‌ها و پوشش‌ها
• صنعت پلاستیک: کنترل ویسکوزیته مواد اولیه
6. آیا ویسکومتر و رئومتر تفاوت دارند؟
بله، ویسکومترها معمولاً برای اندازه‌گیری ویسکوزیته سیالات نیوتنی استفاده می‌شوند، در حالی که رئومترها برای اندازه‌گیری رفتار جریان سیالات پیچیده‌تر مانند سیالات غیر نیوتنی استفاده می‌شوند.
7. چگونه یک ویسکومتر مناسب انتخاب کنیم؟
برای انتخاب ویسکومتر مناسب، باید به عوامل مختلفی مانند نوع سیال، دامنه ویسکوزیته، دقت مورد نیاز و بودجه توجه کرد. بهتر است قبل از خرید با کارشناسان فروش مشورت کنید.
ویسکومترها ابزارهایی هستند که برای اندازه‌گیری ویسکوزیته یا گرانروی سیالات به کار می‌روند. ویسکوزیته، معیاری از مقاومت یک سیال در برابر جریان است و در بسیاری از صنایع اهمیت دارد. انواع مختلفی از ویسکومترها وجود دارد که هر کدام برای کاربردهای خاصی مناسب هستند. انتخاب ویسکومتر مناسب به عواملی مانند نوع سیال، دامنه ویسکوزیته، دقت مورد نیاز و محیط کار بستگی دارد. عوامل دیگری مانند دما، فشار و ناخالصی‌ها نیز بر ویسکوزیته تأثیر می‌گذارند. اندازه‌گیری دقیق ویسکوزیته برای کنترل کیفیت محصولات، بهینه‌سازی فرآیندهای تولید و تحقیقات علمی ضروری است.
گردآوری:بخش دانش کسب و کار
در آیدت،
فایل‌های
خود را به فروش بگذارید و یا
مقالات‌تان
را منتشر کنید👋
پاسخ ها