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公司動(dòng)態(tài)

流動(dòng)特性的研究-旋轉(zhuǎn)測量

發(fā)布時(shí)間:2024-03-04
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2.1 旋轉(zhuǎn)測量的目的

旋轉(zhuǎn)測試使用連續(xù)的旋轉(zhuǎn)來施加應(yīng)變或應(yīng)力,以得到恒定的剪切速率,在剪切流達(dá)到穩(wěn)定時(shí),測量由于流動(dòng)形變產(chǎn)生的扭矩。因此,也稱為穩(wěn)態(tài)測量。


2.2 旋轉(zhuǎn)測量的方法

旋轉(zhuǎn)測試有兩種方法,一種是控制剪切速率,即旋轉(zhuǎn)速度(或剪切速率)為設(shè)定參數(shù),扭矩(或剪切應(yīng)力)為測試參數(shù);另一種方法時(shí)控制剪切應(yīng)力,即扭矩(或剪切應(yīng)力)為設(shè)定參數(shù),旋轉(zhuǎn)速度(或剪切速率)為測試參數(shù)。


2.2.2 控制速率模式的常用測試方法:

(1)恒定剪切速率:測量樣品在某一個(gè)或幾個(gè)恒定剪切速率下的粘度、剪切應(yīng)力,如 Shear rate=10 1/s,Time Profile = Fixed meas. pt. duration=5 s(固定時(shí)間), 溫度=25℃,測量點(diǎn)=20 個(gè)(可以任意多個(gè))。

(2)線性變化的剪切速率:控制剪切速率在某一范圍內(nèi),按照線性規(guī)律逐漸改變剪切速率,可以有低到高,也可以由高到低,觀察樣品的粘度、剪切應(yīng)力隨剪切速率變化的規(guī)律;如:剪切速率由 1 1/s 升高到 100 1/s,Profile = Ramp lin(線性規(guī)律變化),測量點(diǎn)為 20 個(gè)。

(3)對(duì)數(shù)變化的剪切速率:控制剪切速率在某一范圍內(nèi),按照對(duì)數(shù)規(guī)律逐漸改變剪切速率,可以有低到高,也可以由高到低,觀察樣品的粘度、剪切應(yīng)力隨剪切速率變化的規(guī)律;如:剪切速率由 1 1/s 升高到 100 1/s,變化規(guī)律為 Profile = Ramp log 或 Ramp log + |points/decade|。


2.2.3 控制應(yīng)力模式的常用測試方法:

(1)恒定剪切應(yīng)力:測量樣品在某一個(gè)或幾個(gè)恒定剪切應(yīng)力下的粘度、剪切速率,如 Shear stress=1 Pa,取點(diǎn)時(shí)間為 10s(或其他時(shí)間),每個(gè)應(yīng)力下可以測量任意多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。

(2)線性變化的剪切應(yīng)力:控制剪切應(yīng)力在某一范圍內(nèi),按照線性規(guī)律逐漸改變剪切速率,可以有低到高,也可以由高到低,觀察樣品的粘度、剪切速率隨剪切應(yīng)力變化的規(guī)律;如: 剪切應(yīng)力由 0.1 Pa 升高到 100 Pa,Profile = Ramp lin(線性規(guī)律變化),測量點(diǎn)為 20 個(gè)。

(3)對(duì)數(shù)變化的剪切應(yīng)力:控制剪切應(yīng)力在某一范圍內(nèi),按照對(duì)數(shù)規(guī)律逐漸改變剪切速率,可以有低到高,也可以由高到低,觀察樣品的粘度、剪切速率隨剪切應(yīng)力變化的規(guī)律;如:剪切應(yīng)力由 0.1 Pa 升高到 100 Pa,變化規(guī)律為 Profile = Ramp log 或 Ramp log + |points/decade|(對(duì)數(shù)規(guī)律+點(diǎn)數(shù)/數(shù)量級(jí))。


2.3 旋轉(zhuǎn)測量中的幾種分析模型

旋轉(zhuǎn)測量后,可以用流變學(xué)模型(方程)對(duì)測量結(jié)果進(jìn)行擬合,用于觀察此樣品的流變學(xué)特性是否與此模型相吻合,并計(jì)算出能夠表征此樣品流變學(xué)特點(diǎn)的關(guān)鍵參數(shù),常用的方程有如下幾種。


2.3.1 Ostwald(或 Power Law)模型

此模型適用于沒有屈服應(yīng)力的非牛頓流體,具體含義如下:

t = c ×y p

其中,τ 為剪切應(yīng)力,c 為流動(dòng)系數(shù),p 為流動(dòng)指數(shù)或冪律指數(shù)。P>1,剪切增稠;P=1,理想粘性流動(dòng);p<1,剪切變稀。


2.3.2 Bingham 模型

此模型適用于有一定屈服應(yīng)力的流體,但在屈服應(yīng)力以上時(shí)呈現(xiàn)牛頓流體特性:

t =tB+ηB .y

其中,t 為剪切應(yīng)力,t B 為 Bingham 屈服應(yīng)力,η B 為 Bingham 流動(dòng)系數(shù), y.為剪切速率;這種流體稱為塑性流體,其特點(diǎn)是當(dāng)剪切應(yīng)力小于t B 時(shí),樣品只發(fā)生彈性形變,當(dāng)剪切應(yīng)力大于t B 時(shí),其彈性結(jié)構(gòu)被破壞,之后的流動(dòng)遵循 Newton 粘度定律。


2.3.3 Herschel-Bulkley 模型

此模型適用于有一定屈服應(yīng)力的非牛頓流體,具體含義如下:

t =t HB+c .y p

其中,t HB 是符合 HB 模型的屈服應(yīng)力,c 為流動(dòng)系數(shù)(或稱為 HB 粘度h HB ),p 為 HB指數(shù);

p<1 假塑性(剪切變稀)

p>1 脹塑性(剪切增稠)

P=1 Bingham 流體


2.2.4 Carreau/Yasuda 模型

此模型適用于具有零剪切粘度的非牛頓流體的分析,可以計(jì)算出此樣品的零剪切粘度:

p1 為 Yasuda 指數(shù),λ 為松弛時(shí)間,p 為冪律指數(shù),P>1,剪切增稠;P=1,理想粘性流體;p<1,剪切變?。沪?:零剪切粘度;η∞:極限剪切粘度(由于 η∞相對(duì)于 η0 非常小,因此分析時(shí)經(jīng)常把 η∞近似為零)。


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