رئومترها (Rheometer) و انواع آن

رئومترها (Rheometer)

برای اندازه گیری شاخص ها (خواص) رئولوژیکی یک سیال غیر نیوتنی از دستگاهی به نام رئومتر استفاده می شود. علت اینکه از ویسکومتر برای اندازه گیری این شاخص ها استفاده نمی شود آن است که ویسکومتر تنها یک مجهول را به ما می دهد در حالی که برای یک سیال غیرنیوتنی حداقل دو مجهول وجود دارد برای مثال ساده ترین مدلی که برای سیالات power law  که از جمله سیالات غیر نیوتنی می باشد رابطه ی

γᴋ꞊τمی باشد که دو مجهول Kوn برای آن وجود دارد.

در انتخاب رئومتر باید دو فاکتور مهم را مد نظر قرار داد:

1)       اول اینکه چون رئومترها رنج بسیار وسیعی دارند (از لحاظ عملکرد) باید محدوده ی شدت برسی (γ) در کارخانه را مشخص نمود و براساس آن با انتخاب درست بتوان ویسکوزتیه ی ظاهری را پیدا کرد.

2)       انتخاب طوری نباشد که زیادتر از محدوده را پوشش دهد.

انواع رئومترها

رئومتر ها براساس حرکت سیال در آن ها به دو دسته تقسیم می شوند:

1) Poiseuelle Flow: که حرکت سیال در داخل یک کانال اتفاق می افتد. این مورد در سیالات مفصل بررسی گردید و بر سه نوع است:

a) استوانه ای (cylindrical)

b) مخروط و صفحه (Cone and plate)

c) دو صحفه موازی (paralle plats)

2) Couette Flow: جریانی از سیال است که جریان بین دو قسمت قرار گیرد و یکی از مرز ها حرکت کند و تنها بر یک نوع است آنهم:

- رئومترموئینه:

رئومترموئینه:

هدف یافتن شاخص های یک سیال غیر نیوتنی و ترسیم (تو)τ برحسب γ می باشد. شکل کلی این نوع رئومتر در زیر نشان داده شده است. از آن جا که ثابت بودن پارامتر دما بسیار مهم است لذا مخزن را دو جداره ساخته و از جداره ی بیرونی، سیالی با دمای مشخص حرکت می کند و باعث می شود دما ثابت نگه داشته شود. طرز کار به شرح زیر است: سیال را داخل ظرف ریخته و شیر را باز کرده تا گاز نیتروژن روی سطح سیال فشار وارد کند و سیال از زیر ظرف یک خارج گردد. زمان تخلیه را برای حجمی معین از سیال اندازه گرفته و دبی حجمی را بدست می آوریم دبی حجمی بدست آمده را با γ مرتبط کرده، در مراحل بعدی شیر را به مقدار بیشتری باز کرده و فشار گاز نیتروژن روی سطح سیال و در نتیجه ی آن سرعت خروج سیال (دبی حجمی سیال) را بیشتر کرده و برای مراحل متفاوتی با دور شیرهای متفاوتی این آزمایش را انجام می دهیم، اگر نمودار (تو) τبر حسب γ را رسم کنیم دو مجهولی که ذکر شده با استفاده از رئومتر قابل محاسبه اند، یعنی Kوn .

رئومتر مخروط و صفحه (Cone and plate Rheometer)

در این نوع رئومترسیال را در فضای بین مخروط و صفحه می ریزند و مخروط را شروع به چرخاندن می کنند و تنش وارده به صفحه را اندازه می گیرند و در حقیقت تنشی که به واسطه ی چرخاندن مخروط و در نتیجه ی آن چرخش سیال و نهایتاً وارد شدن این تنش به صفحه صورت گرفته است را اندازه می گیریم . عمل فوق را برای چندین بار تکرار کرده و سپس منحنی τ(تو) را بر حسب γ در مختصات log-log رسم می کنیم تا دو پارامتر k و n بدست آیند.

رئومتر دو صحفه ی موازی (paralle plates Rheometer)

سیال را بین فضای دو صفحه ریخته و یکی از صفحات را شروع به چرخاندن می کنند تنشی که در نتیجه ی چرخش سیال به صفحه ی دیگر وارد می گردد را اندازه می گیرند. این آزمایش را برای چندین بار تکرار می کنند و نمودار (تو) τبر حسب γ را در مختصات لگاریتمی رسم کرده دو پارمتر k و n را محاسبه می کنیم.