तरल पदार्थ और निलंबन की चिपचिपाहट. विषय: पॉलिमर के निलंबन और समाधान की चिपचिपाहट, निलंबन की प्रति इकाई मात्रा में तरल चरण का अनुपात

तरल पदार्थ और गैसों के गुणों की तुलना करने से तरल पदार्थों की भौतिकी को समझने में मदद मिलती है। गैसों का घनत्व बहुत कम होता है और उनके अणु तरल पदार्थों की तुलना में एक दूसरे से अधिक दूरी पर होते हैं। इसलिए, उनके पास एक लंबा मुक्त मार्ग है और एक-दूसरे से टकराने की संभावना कम है। गैसों और तरल पदार्थों में अणुओं की गतिशीलता में अंतर के कारण ही इन पदार्थों में चिपचिपाहट की उपस्थिति के तंत्र भी भिन्न होते हैं। तरल पदार्थों की आणविक संरचना को अणुओं की एक क्रमबद्ध व्यवस्था के साथ ठोस क्रिस्टलीय निकायों की संरचना और गैसों की संरचना के बीच एक क्रॉस के रूप में दर्शाया जा सकता है, जिनके अणु यादृच्छिक रूप से व्यवस्थित होते हैं।

इस प्रकार, अणुओं की सघन पैकिंग के कारण द्रवों की श्यानता गैसों की श्यानता से कई गुना अधिक होती है।

यह सैद्धांतिक और प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया गया है कि सूक्ष्म कणों के निलंबन की चिपचिपाहट हमेशा एक विलायक की चिपचिपाहट से अधिक होती है। यह समझने के लिए कि ऐसा क्यों है, एक न्यूटोनियन तरल पदार्थ पर विचार करें जिसकी गति इसकी सीमा सतहों के निरंतर-वेग विस्थापन के कारण होती है। चलती सतहों के बीच तरल पदार्थ में बदलाव होता है, जिसके परिणामस्वरूप इसमें ऊर्जा अपव्यय जितनी अधिक तीव्रता से होता है, तरल की चिपचिपाहट उतनी ही अधिक होती है।

चलिए अब मान लेते हैं कठोर गोलाकारकण. वे घूम सकते हैं, लेकिन जिस तरल पदार्थ में उन्होंने अपना स्थान ले लिया है, उसके विपरीत, वे विकृत नहीं हो सकते। इसलिए, पहले की तरह बाउंडिंग सतहों के समान विस्थापन के साथ, औसत कतरनी दर में वृद्धि होगी। इसके अलावा, चूंकि तरल अपने उस हिस्से में कणों की सतह पर फिसल नहीं सकता है जो कणों से सटा हुआ है, इसलिए एक अतिरिक्त कतरनी होती है। दोनों प्रभावों से तरल में ऊर्जा अपव्यय में वृद्धि होती है, और इस प्रकार इसकी प्रभावी चिपचिपाहट बढ़ जाएगी। निलंबित कणों की सापेक्ष मात्रा में वृद्धि के साथ, चिपचिपाहट में और वृद्धि होनी चाहिए, जिसकी पुष्टि प्रयोगात्मक रूप से की गई है। लेकिन यदि कण सांद्रता बहुत अधिक नहीं है, तो किसी भी सांद्रता पर कतरनी दर और कतरनी तनाव के बीच का अनुपात स्थिर होता है, यानी। निलंबन न्यूटोनियन द्रव की तरह व्यवहार करता है।

बूंदों या विकृत कणों के निलंबन की चिपचिपाहट भी उनकी सापेक्ष मात्रा में वृद्धि के साथ बढ़ती है, लेकिन ठोस कणों की एकाग्रता में समान वृद्धि की तुलना में कुछ हद तक कम होती है। हालांकि, ऐसे निलंबन में कतरनी दर में वृद्धि के साथ, बूँदें न केवल विकृत हो जाती हैं, बल्कि धीरे-धीरे स्वयं को दिशा और प्रवाह में उन्मुख कर लेती हैं। इसका मतलब यह है कि कतरनी दर बढ़ने के साथ कतरनी तनाव बढ़ता है जो अब रैखिक नहीं है। परिणामस्वरूप, चिपचिपाहट कतरनी दर पर निर्भर हो जाती है, और निलंबन, क्रमशः, एक गैर-न्यूटोनियन तरल पदार्थ है।

(स्लाइड 1-23)इसके अलावा, कणों के बीच परस्पर क्रिया के परिणामस्वरूप ठोस और विकृत कणों के निलंबन का व्यवहार अधिक जटिल हो सकता है और गैर-न्यूटोनियन बन सकता है। यह अंतःक्रिया आकर्षण और प्रतिकर्षण की शक्तियों के साथ-साथ इस तथ्य के कारण होती है कि तरल पदार्थ, जिसने एक कण की कार्रवाई के तहत अपनी गति बदल दी है, अन्य कणों की गति को बदल देता है। प्रभावी चिपचिपाहट μ एसएक ही आकार के ठोस गैर-अंतःक्रियात्मक गोलाकार कणों का एक पतला निलंबन, जिसमें तटस्थ उछाल होता है (यानी, स्थिर या तैरता नहीं), एक चिपचिपाहट वाले तरल में μ 0 इसकी गणना सबसे पहले 1906 में अल्बर्ट आइंस्टीन ने की थी। उन्होंने भविष्यवाणी की कि यदि कणों की मात्रा सांद्रता साथ (एक इकाई के अंशों में) 1 की तुलना में छोटा है, तो निलंबन की सापेक्ष चिपचिपाहट μ रिले(निलंबन के तरल चरण की चिपचिपाहट के लिए प्रभावी चिपचिपाहट के अनुपात के बराबर) अनुपात द्वारा निर्धारित किया जाता है।

इस परिणाम की मूल्यों के लिए प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि की गई है साथ लगभग 0.1 से अधिक नहीं. बड़े मूल्यों के लिए साथ कणों की जटिल अंतःक्रिया को ध्यान में रखना आवश्यक है, और यह कणों की सांद्रता के आनुपातिक शब्दों की शुरूआत से जुड़ा है। 1932 में, टेलर ने बूंदों के निलंबन के बारे में आइंस्टीन के निष्कर्ष को सामान्यीकृत किया जो अपने गोलाकार आकार को बनाए रखते हैं, उदाहरण के लिए, सतह तनाव के कारण। तत्सम्बन्धी सम्बन्ध का स्वरूप होता है

, (1-29)

बूंदों को बनाने वाले तरल की चिपचिपाहट कहां है। जब यह असीम रूप से बड़ा हो जाता है, अर्थात। जब बूँदें, संक्षेप में, ठोस कण बन जाती हैं, तो यह संबंध पिछले वाले से कम हो जाता है।

(स्लाइड 1-24)संपूर्ण रक्त की श्यानता की निर्भरता की पहचान करने के लिए निर्माण करना आवश्यक है कतरनी दर पर तनाव बदलाव की निर्भरता . हालाँकि, जैसा कि ऊपर कहा गया है, संरचना में अंतर के कारण नमूनों के साथ रक्त और प्लाज्मा की चिपचिपाहट भी बदलती है। इन अंतरों से बचने के लिए, कतरनी तनाव को नमूना प्लाज्मा की चिपचिपाहट (स्पष्ट चिपचिपाहट) के लिए सामान्यीकृत किया जाता है और कतरनी तनाव/प्लाज्मा चिपचिपाहट बनाम कतरनी दर प्राप्त की जाती है।

जैसा कि देखा जा सकता है, ये डेटा विशेष रूप से कम कतरनी दरों पर गैर-रेखीय व्यवहार की पुष्टि करते हैं। यह ध्यान रखना दिलचस्प है कि वक्र निर्देशांक की उत्पत्ति से नहीं जाते हैं, और रक्त को स्थानांतरित करने के लिए, एक निश्चित पर काबू पाना आवश्यक है वोल्टेज सीमा .

स्लाइड 1-24रक्त के लिए कतरनी दर पर सामान्यीकृत कतरनी तनाव की प्रायोगिक निर्भरता (व्हिटमोर, 1968)

यदि संपूर्ण रक्त की निर्भरता एक शक्ति नियम का पालन करती है

τ = के γ एन

तब डेटा को एक लघुगणकीय पैमाने पर एक सीधी रेखा कतरनी तनाव - कतरनी दर द्वारा दर्शाया जा सकता है।

काम का अंत -

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स्लाइड 1-3.
मान लीजिए कि अलग-अलग व्यास या क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र (ए1 और ए2) वाले दो सिलेंडर एक ट्यूब से जुड़े हुए हैं। यदि सिलेंडर वायुमंडल के लिए खुले हैं, तो तरल समान स्तर पर होगा।

स्लाइड 1-5.
जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, दबाव पी = बल/क्षेत्र और, यदि बल न्यूटन में व्यक्त किया जाता है, तो दबाव होगा: 1 न्यूटन/एम2 = 1 पास्कल (रा) प्रणाली में, एक

द्रव्यमान के संरक्षण का नियम कहता है कि द्रव्यमान प्रकट या गायब नहीं हो सकता - और इस सिद्धांत को द्रव्यमान के संरक्षण का सिद्धांत कहा जाता है।
यदि हम प्रवाहित द्रव के द्रव्यमान को ∫ ρ 1n dA, А1 (जहाँ v1n) के रूप में निरूपित करते हैं

स्लाइड 1-11.
जैसा कि हमने पहले ही कहा है, तरल को ऐसे पदार्थ के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जो कतरनी या स्पर्शरेखा तनाव के अधीन होने पर लगातार विकृत होता है। पोप में दो समानांतर विमानों पर विचार करें

स्लाइड 1-12
जैसा कि ग्राफ से देखा जा सकता है, न्यूटोनियन द्रव को मूल से μ ढलान के साथ गुजरने वाली एक सीधी रेखा द्वारा दर्शाया जाता है। दुर्भाग्य से, सभी तरल पदार्थ इसका अनुसरण नहीं करते हैं

हो हो+DX
स्लाइड 1-13। प्रवाह में एक आयताकार द्रव तत्व पर कार्य करने वाले बल। उदाहरण के लिए, एक तरल तत्व एक आयताकार प्रवाह में x दिशा में गति करता है,

दबाव नापने का यंत्र के लिए
स्लाइड 1-14. पॉइज़ुइल प्रयोग. पाइप की दीवार में दबाव मापने के लिए थोड़े-थोड़े अंतराल पर छोटे-छोटे छेद किए जाते हैं। डी

स्लाइड 1-15.
जैसा कि हम पहले ही नोट कर चुके हैं, चिपचिपा खिंचाव बल जिसके साथ दीवार निकटवर्ती तरल परतों पर कार्य करती है, क्रमिक रूप से अधिक से अधिक दूर की परतों में स्थानांतरित हो जाती है। यह स्थिति

एन-कीनेमेटिक चिपचिपाहट (एम/आर)
यदि हम इस समीकरण में आयामों को प्रतिस्थापित करते हैं, तो हम देख सकते हैं कि रेनॉल्ड्स संख्या Re एक आयामहीन मात्रा है। कबरे और

स्लाइड 1-16
संपूर्ण शरीर और व्यक्तिगत अंग की वाहिकाओं की शारीरिक रचना में क्रमिक और समानांतर दोनों संवहनी घटक होते हैं (स्लाइड देखें) हृदय द्वारा उत्सर्जित रक्त प्रवेश करता है

संवहनी स्टेनोसिस में ऊर्जा की हानि
यह स्पष्ट है कि पॉइज़ुइल समीकरण के अनुसार पाइप की लंबाई (पीई - संभावित ऊर्जा) के साथ दबाव में गिरावट होगी। पी

स्लाइड 1-19
जब लेमिनर प्रवाह टूट जाता है तो अशांत प्रवाह सुचारू प्रवाह में होता है। हृदय प्रणाली में, यह हृदय वाल्वों या धमनी बिस्तरों के संकुचन के क्षेत्र में होता है, मी में

स्लाइड 1-20.
उन प्रक्रियाओं पर विचार करें जो एक बहुत लंबी सीधी ट्यूब में होती हैं यदि तरल पर धीरे-धीरे दोलन करने वाला दबाव प्रवणता लागू किया जाता है। इस मामले में, प्रवाह धीमा हो जाएगा, रुक जाएगा, बदल जाएगा

स्लाइड 1-21.
इस तरह के प्रवाह को चिह्नित करने के लिए, एक बहुत ही उपयोगी आयाम रहित पैरामीटर वोमर्सली संख्या ए है, जो दर्शाता है कि लेमिनर होने पर पॉइज़ुइल वेग प्रोफ़ाइल कितनी भिन्न होती है

पैरामीटर ए में वृद्धि के साथ साइनसॉइडल ग्रेडिएंट के साथ प्रवाह के आयाम और चरण में परिवर्तन
यहां पैरामीटर ए में वृद्धि के साथ साइनसॉइडल दबाव ढाल पर दोलन प्रवाह के आयाम और चरण में परिवर्तन होता है। इस मामले में, आयाम की विशेषता है

स्लाइड 1-25.
आधुनिक विस्कोमीटर का उपयोग करते हुए पहले रक्त अध्ययन से पता चला कि मानव संपूर्ण रक्त की चिपचिपाहट 0.1-120 s-1 की सीमा में कतरनी दर पर निर्भर करती है, जबकि

हेमाटोक्रिट प्रभाव
रक्त की चिपचिपाहट निर्धारित करने वाली मुख्य स्थिति एरिथ्रोसाइट्स की मात्रा एकाग्रता है, जिसे हेमटोक्रिट एच के संदर्भ में मापा जाता है - स्पष्ट मात्रा एकाग्रता ई

चिपचिपाहट मापने की विधियाँ
स्लाइड 1-28. रक्त की चिपचिपाहट को मुख्य रूप से दो तरीकों से मापा जाता है: घूर्णी और केशिका। ए) घूर्णी विधि

बी) केशिका विस्कोमीटर
त्रिज्या आर और लंबाई एल के केशिका विस्कोमीटर में, यदि प्रवाह और दबाव ड्रॉप को सटीक रूप से मापा जा सकता है, तो चिपचिपाहट गुणांक पॉइज़ुइल समीकरण से निर्धारित किया जाता है

रक्त का हेमोलिसिस
जैसा कि हम जीव विज्ञान पाठ्यक्रम से याद करते हैं, रक्त का हेमोलिसिस एरिथ्रोसाइट झिल्ली के विनाश की प्रक्रिया है। जब एक एरिथ्रोसाइट नष्ट हो जाता है, तो हीमोग्लोबिन रक्त प्लाज्मा में छोड़ा जाता है। साथ ही, मुक्त की सांद्रता के अनुसार (

यूडीसी 532.5:532.135

एल.वी. रविचेव, वी.वाई.ए. लॉगिनोव, ए.वी. बेस्पालोव

गोलाकार कणों के निलंबन की श्यानता का अध्ययन

एक अध्ययन किया गया है और एक गणितीय मॉडल प्रस्तावित किया गया है जो 30 से 800 μm के व्यास वाले गोलाकार कणों के निलंबन की चिपचिपाहट को एक अलग प्रकृति के साथ मात्रा के हिसाब से 1 से 30% तक एकाग्रता सीमा में निर्धारित करना संभव बनाता है। उनका आकार वितरण और कतरनी दर पर 0.1667 से 437.4 एस"1 तक।

गणितीय मॉडल, बहुलक, निलंबन चिपचिपापन एल.वी. रविचेव, वी.वाई. लॉगिनोव, ए.वी. गोलाकार कणों के निलंबन की श्यानता पर बेस्पालोव का शोध

अनुसंधान किया जा रहा है और गणितीय मॉडल, जो 1 से 30% आयतन की सांद्रता सीमा में 30 से 800 माइक्रोन के व्यास वाले गोलाकार कणों के निलंबन की चिपचिपाहट की गणना करने की अनुमति देता है, आकार और गति में उनके वितरण के विभिन्न चरित्र पर पेश किया जाता है। 0.1667 से 437.4 सेकंड तक की पारी"1.

गणितीय मॉडल, बहुलक, निलंबन की चिपचिपाहट

संकेंद्रित निलंबन के प्रसंस्करण को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करने के लिए, तापमान, कतरनी दर, भराव एकाग्रता और भराव कण आकार वितरण पर ऐसे निलंबन की चिपचिपाहट की निर्भरता को जानना आवश्यक है। इसके अलावा, यह प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया गया है कि भराव की आंशिक संरचना को बदलकर, तैयार उत्पाद में प्रसंस्करण के लिए पर्याप्त स्तर पर इसकी चिपचिपाहट को बनाए रखते हुए, निलंबन में कुल भरने में काफी वृद्धि करना संभव है।

निलंबन की चिपचिपाहट गुणों के अध्ययन और गणितीय मॉडलिंग के लिए एक मॉडल द्रव्यमान के रूप में, निम्नलिखित संरचना का उपयोग किया गया था: "बहुलक (गोलाकार ठोस कण) - ग्लिसरीन ("निष्क्रिय" निलंबन माध्यम)"। ग्लिसरॉल में पॉलिमर सस्पेंशन के रियोलॉजिकल गुणों का अध्ययन करने के लिए, 30, 70, 150^200, 400^500, 700^800 µm के कण व्यास वाले गोलाकार पॉलिमर के पांच अंशों का चयन किया गया था। अध्ययन एक घूर्णी विस्कोमीटर "रीओटेस्ट-2" का उपयोग करके किया गया था।

प्रभावी चिपचिपाहट n के बजाय, सापेक्ष चिपचिपाहट पोटन = Ts/Tssr की अवधारणा का उपयोग करना अधिक सुविधाजनक है, जहां wsr निलंबन माध्यम की चिपचिपाहट है।

सापेक्ष श्यानता का उपयोग विभिन्न तापमानों पर किए गए प्रयोगों के परिणामों की तुलना करना संभव बनाता है। हम तापमान पर ग्लिसरॉल की चिपचिपाहट की निर्भरता के लिए समीकरण इस प्रकार लिखते हैं:

वीसीपी = ए -10-8 ■ क्स्प ^बी जे, (1)

जहां गुणांक a = 1.07979, b = 6069.70 तापमान पर ग्लिसरीन की चिपचिपाहट की निर्भरता निर्धारित करते हैं।

"अक्रिय" माध्यम में ठोस कणों के निलंबन की चिपचिपाहट गुणों के गणितीय विवरण के लिए समीकरणों की प्रणाली को सामान्य रूप में निम्नानुसार लिखा जा सकता है:

पी-आई (प्रति, केवीजेड, एफएम, एफ) 'प्रति - 1 (टी) ' के वीजेड = 1 (] '¥) ' एफएम = 1 (वाईए ¥, ■>) ' (2)

जहां ए - भराव की आंशिक संरचना;) - कतरनी दर; Kvz - निलंबन माध्यम और आपस में ठोस कणों की परस्पर क्रिया को ध्यान में रखते हुए गुणांक; d कण व्यास है; टी - तापमान; एफ भराव की मात्रा एकाग्रता है; एफएम भराव की अधिकतम वॉल्यूमेट्रिक एकाग्रता है; n निलंबन की प्रभावी चिपचिपाहट है; पीएसआर - निलंबन माध्यम की प्रभावी चिपचिपाहट; - आकार कारक (एक गेंद के लिए y = 1, गैर-गोलाकार कणों के लिए

आकृतियाँ 0< 1^< 1).

सिस्टम की चिपचिपाहट की गणना के लिए मुख्य समीकरण के रूप में "गोलाकार ठोस कण -" निष्क्रिय "निलंबन माध्यम", मूनी समीकरण को चुना गया था, जो केंद्रित निलंबन की चिपचिपाहट की गणना करने और प्रयोगात्मक डेटा के साथ अच्छा समझौता देने के लिए प्रस्तावित था:

पी-पीएसआर ऍक्स्प

मूनी समीकरण के विश्लेषण से पता चलता है कि निलंबन की चिपचिपाहट काफी हद तक भराव एफएम की अधिकतम एकाग्रता से निर्धारित होती है। Fm का मान जितना बड़ा होगा, अर्थात्। सस्पेंशन के कणों को जितना सघनता से पैक किया जा सकता है, किसी दिए गए सांद्रण Ф पर पूरे सिस्टम में उतनी ही कम चिपचिपाहट होगी, या भराव की उच्च सांद्रता पर सस्पेंशन प्रवाहित होने की क्षमता बनाए रखेगा। इस संबंध में, भराव एफएम की अधिकतम एकाग्रता निलंबन के तकनीकी गुणों को चिह्नित करने और इसके रियोलॉजिकल गुणों की भविष्यवाणी करने के लिए मौलिक महत्व प्राप्त करती है।

अधिकतम भराव सांद्रता को समान कणों वाली परत की सरंध्रता और निलंबन के समान अनुपात में व्यक्त किया जा सकता है:

एफएम -1 ~£, (4)

जहां बी निलंबन कणों की परत की सरंध्रता है - निलंबन के कणों से बनी परत में रिक्तियों का अनुपात, उनकी सबसे घनी पैकिंग के साथ। अक्सर सरंध्रता n के गुणांक के संदर्भ में व्यक्त किया जाता है:

जो परत में रिक्तियों के आयतन और कणों के आयतन का अनुपात है।

पेपर उन अनुपातों को प्रस्तुत करता है जो एक पॉलीफ्रैक्शनल मिश्रण की सरंध्रता की गणना करने की अनुमति देते हैं, यदि अंशों की सरंध्रता के गुणांक यू, पॉलीफ्रैक्शनल मिश्रण का निर्माण करते हैं, अंशों के समतुल्य कण व्यास, और अंशों का आयतन अंश xr (आंशिक संरचना) ) ज्ञात हैं:

आईआर+) „ % ■ (1 + 2%) % ■ (3 + %)

डब्ल्यू वें, ' के': डब्ल्यू, ■ (1 + 2 डब्ल्यू,) + (1 - डब्ल्यू,) 2' की, ' डब्ल्यू, ■ (3+ डब्ल्यू,) + (1 - डब्ल्यू (6)

ए, = के "पी', = के2, ■ ", +1) -1, आई = 1, 2, ..., एम - 1, = 1, 2, ..., एम - आई

एज़ = ई (एक्स, ,), आई = 2, 3, ..., एम, (7)

A4 - 2 (X A2y-1), * = 1, 2, ..., M - 1, (8)

पी - ए3 + एक्स* एन° + ए4, आर = 1, 2, ..., एम, (9)

पीजी का अधिकतम मान सरंध्रता के गुणांक के वास्तविक मूल्य के रूप में लिया जाता है, जो संबंधों (5, 4) को ध्यान में रखते हुए, अधिकतम की गणना करने की अनुमति देता है।

भराव एकाग्रता.

अंजीर पर. चित्र 1 ठोस चरण की मात्रा सांद्रता पर एक गोलाकार बहुलक के मोनोफ्रैक्शनल निलंबन की सापेक्ष चिपचिपाहट की निर्भरता को दर्शाता है। अंजीर पर. यह चित्र 1 से देखा जा सकता है कि निलंबन की चिपचिपाहट न केवल ठोस चरण की एकाग्रता पर निर्भर करती है, बल्कि निलंबन के कणों के व्यास पर भी निर्भर करती है, और यह कम कतरनी दर के क्षेत्र में सबसे अधिक स्पष्ट है (चित्र)। .2). 100 माइक्रोन से कम व्यास वाले कणों वाले निलंबन के लिए चिपचिपाहट में तेज वृद्धि देखी गई है।

डाई 500 1 मीटर] 70; ; डी- ई1 भाग *> - 1 700-80 आईटीज़: 50; □ 0 µm O o "* SP ■ 1-" 7

चावल। चित्र: 1. ठोस चरण की सांद्रता पर विभिन्न व्यास के गोलाकार बहुलक कणों के निलंबन की सापेक्ष चिपचिपाहट की निर्भरता। कतरनी दर 1 एस-1

चावल। 2. कतरनी दर पर विभिन्न व्यास के गोलाकार बहुलक कणों के निलंबन की सापेक्ष चिपचिपाहट की निर्भरता। सस्पेंशन सांद्रण 30% वॉल्यूम

हमारे स्वयं के प्रयोगात्मक अध्ययन के परिणामों और अन्य शोधकर्ताओं के प्रकाशित प्रयोगात्मक डेटा के विश्लेषण से पता चलता है कि गोलाकार बहुलक निलंबन की सापेक्ष चिपचिपाहट न केवल भराव की अधिकतम एकाग्रता पर निर्भर करती है, बल्कि कण आकार पर भी काफी हद तक निर्भर करती है और तेजी से घट जाती है। कण का व्यास 100 μm से कम है।

भराव की सरंध्रता और अधिकतम सांद्रता पर साहित्य प्रयोगात्मक डेटा की समीक्षा (विभिन्न सामग्री: स्टील, क्वार्ट्ज रेत, MaCl, कांच, टाइटेनियम डाइऑक्साइड, सेलूलोज़ नाइट्रेट, पायरोकोलोडियम, टाइटेनियम; कण आकार: गोलाकार, बेलनाकार, घन, कोणीय, तीव्र-कोण) से पता चला कि एफएम कण आकार पर निर्भर करता है और जब समतुल्य कण व्यास jeq 100 μm (चित्र 3) से कम होता है तो तेजी से घटता है। 100 µm से अधिक व्यास वाले कणों के लिए, औसत Fm मान 0.614 है, 100 µm से कम व्यास वाले कणों के लिए, भराव की अधिकतम सांद्रता कण व्यास पर काफी निर्भर करती है।

प्रयोगात्मक डेटा (चित्र 3) के विश्लेषण से पता चलता है कि यह निर्भरता फॉर्म के समीकरण द्वारा अच्छी तरह से अनुमानित है

एफएम = वीओ + बी1 + बी2 ■ -जीजी '(10)

जहाँ B0 = 0.6137; वीएक्स = - 4.970; बी2 = 18.930.

ग्लिसरॉल में एक गोलाकार बहुलक के मोनो- और पॉलीफ्रैक्शनल सस्पेंशन की चिपचिपाहट के हमारे अपने प्रायोगिक अध्ययन के परिणामों के आधार पर, केवीएस मान 0.1667^437.4 एस-1 की कतरनी दर सीमा में पाए गए। प्राप्त Kvz मान एक सामान्यीकरण निर्भरता में फिट होते हैं (चित्र 4)। यह विशेषता है कि प्राप्त निर्भरता का एक्सट्रपलेशन

असीम रूप से छोटे कतरनी दरों के क्षेत्र में 2.5 के करीब इंटरैक्शन गुणांक का मूल्य देता है। वे। आइंस्टीन द्वारा परिभाषित मूल्य के लिए.

^(जेक), µm

चावल। 3. समतुल्य व्यास पर अधिकतम भराव सांद्रता की निर्भरता

चावल। 4. कतरनी दर पर अंतःक्रिया गुणांक की निर्भरता

डि ई 500 एमीटर] ■70; ; डी- "एस लगातार ओ- 1 700-80 आईटीज़: 50; □ 0 माइक्रोन) 30; - 40

कण व्यास: C80; n>-70! ए 160: पी - 400-:

5 (यू; डी- 700-80) माइक्रोन

चावल। चित्र: 5. कतरनी दर पर विभिन्न व्यास के गोलाकार बहुलक कणों के निलंबन की सापेक्ष चिपचिपाहट की निर्भरता। निलंबन की सांद्रता 30% वॉल्यूम है। प्रायोगिक बिंदु दिए गए हैं. धराशायी रेखा - मॉडल गणना

चावल। चित्र: 6. कतरनी दर पर एक गोलाकार बहुलक के तीन-अंश निलंबन की सापेक्ष चिपचिपाहट की निर्भरता। एकाग्रता - 30% वॉल्यूम। प्रायोगिक बिंदु दिए गए हैं. धराशायी रेखा - मॉडल गणना

निर्भरता Kvz = /(/£(/)) को फॉर्म के समीकरण द्वारा अच्छी तरह से अनुमानित किया गया है:

Kvz = a + ax + ax2 + ax3,

जहाँ x = ^(]); ए0 = 2.344; ए1 = 0.290; ए2 = 0.204; ए3 = 0.067.

इस प्रकार, अंततः, गोलाकार कणों के निलंबन की चिपचिपाहट गुणों के गणितीय विवरण के लिए समीकरणों की प्रणाली का रूप लेता है:

जहाँ m भराव कणों के अंशों की संख्या है।

ग्लिसरीन में गोलाकार बहुलक कणों के मोनो- और पॉलीफ्रैक्शनल निलंबन के निलंबन की चिपचिपाहट के प्रयोगात्मक और गणना किए गए मूल्यों की तुलना उनके अच्छे समझौते को दर्शाती है (चित्र 5, 6)।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि प्राप्त मॉडल न केवल उस स्थिति में निलंबन की चिपचिपाहट की गणना करना संभव बनाता है जब भराव गोलाकार कण होता है, बल्कि तब भी जब भराव अनियमित आकार के कण होता है। इस मामले में, समतुल्य कण व्यास की गणना की जाती है, जिसे दिए गए कण के समान आयतन वाले गोले के व्यास के रूप में परिभाषित किया जाता है।

विकसित गणितीय मॉडल कतरनी दरों (0.1667 से 437.4 एस-1 तक) और ठोस कणों की सांद्रता की एक विस्तृत श्रृंखला में विभिन्न भिन्नात्मक रचनाओं (30 से 800 μm तक व्यास) के गोलाकार कणों वाले निलंबन की चिपचिपाहट की गणना करना संभव बनाता है। 1 से 30% के बारे में. उनके आकार वितरण के विभिन्न चरित्र के साथ।

1. मूनी एम. गोलाकार कणों के संकेंद्रित निलंबन की चिपचिपाहट // कोलाइड साइंस जर्नल। 1951.वि.6. क्रमांक 2. आर.162.

2. स्मिथ टी.एल., ब्रूस सी.ए. संकेंद्रित निलंबन की चिपचिपाहट // जे. कोलाइड और इंटरफ़ेस विज्ञान.1979.वी.72। नंबर 1. पृ.13.

3. विकोवस्की ए., स्ट्रक एफ. पोरोवाटोस्क सियाल सिपकिच। मिसज़ानिनी विलोस्क्लाडनिकोव // सेम। स्टो-बोना। ए. 1966. 4बी. एस. 431-447.

4. रविचेव एल.वी., लॉगिनोव वी.वाई.ए., बेस्पालोव ए.वी. संकेंद्रित निलंबन के चिपचिपाहट गुणों की मॉडलिंग // रासायनिक प्रौद्योगिकी की सैद्धांतिक नींव.. 2008. वी.42। क्रमांक 3. एस. 326-335.

5. आइंस्टीन ए. उबेर डाई वॉन डेर मोलेकुलार्किनेटिसचेन थ्योरी डेर वार्म गेफ़ोर्डर्टे

रुहेंडेन फ्लुसिग्केइटन सस्पेंडिएरटेन टेइलचेन // एनालेन डेर फिजिक में बेवेगंग वॉन। 1905, 322(8). पृ.549-560.

रविचेव लियोनिद व्लादिमीरोविच -

तकनीकी विज्ञान के उम्मीदवार, रूसी रासायनिक तकनीकी विश्वविद्यालय के तकनीकी नवाचार प्रबंधन विभाग के एसोसिएट प्रोफेसर। डी.आई. मेंडेलीव

लॉगिनोव व्लादिमीर याकोवलेविच -

तकनीकी विज्ञान के उम्मीदवार, रूसी रासायनिक-प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के शैक्षिक कार्यक्रमों के लाइसेंसिंग और मान्यता विभाग के प्रोग्रामर। डि मेंडलीव

बेस्पालोव अलेक्जेंडर वैलेंटाइनोविच -

तकनीकी विज्ञान के डॉक्टर, रूसी रासायनिक-प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के सामान्य रासायनिक प्रौद्योगिकी विभाग के प्रोफेसर। डि मेंडलीव

छोटे ठोस, तरल या गैसीय कणों के रूप में एक पदार्थ से युक्त मिश्रण, दूसरे तरल पदार्थ में बेतरतीब ढंग से बिखरे हुए, प्रकृति और उद्योग में काफी आम हैं। शब्द "निलंबन" आम तौर पर एक तरल में छोटे ठोस कणों की एक प्रणाली को संदर्भित करता है, हालांकि एक गतिशील दृष्टिकोण से दोनों मीडिया की प्रकृति का बहुत कम महत्व है, और हम इस शब्द का उपयोग तरल में ठोस कणों की एक प्रणाली के लिए भी करेंगे। गैस, एक तरल की बूंदों की एक प्रणाली जो या तो दूसरे तरल पदार्थ (इमल्शन) में बिखरी होती है, या तो गैस में, और तरल में गैस के बुलबुले की प्रणाली। यह जानना दिलचस्प है कि जब सीमाएं हिलती हैं और बल लागू होते हैं तो ऐसे निलंबन कैसे व्यवहार करेंगे। यदि निलंबन गति की विशेषता पैमाने की लंबाई कणों के बीच की औसत दूरी की तुलना में बड़ी है, और हम मान लेंगे कि यह मामला है, तो निलंबन को यांत्रिक गुणों के साथ एक सजातीय तरल माना जा सकता है,

आसपास के तरल पदार्थ के गुणों से भिन्न जिसमें ये कण निलंबित हैं। गोलाकार कणों के यादृच्छिक वितरण में माध्यम में गति की दिशा के आधार पर कोई गुण नहीं होता है (लंबी छड़ों के रूप में कण स्थानीय वेग वितरण के सापेक्ष एक निश्चित दिशा में स्थित होने की प्रवृत्ति के कारण ऐसे गुण बना सकते हैं, हालाँकि निलंबित कणों की ब्राउनियन गति ऐसी किसी भी अधिमान्य दिशा को बाहर कर देती है)। इसलिए, यदि पर्यावरण एक "न्यूटोनियन" सजातीय तरल पदार्थ है, तो लगभग गोलाकार कणों का एक समतुल्य निलंबन भी न्यूटोनियन है और कतरनी चिपचिपाहट (और संभवतः थोक चिपचिपाहट) की विशेषता है।

इस खंड में, हम ऐसे छोटे रैखिक आयामों के निलंबित कणों वाले एक असम्पीडित तरल पदार्थ की प्रभावी चिपचिपाहट निर्धारित करेंगे कि ए) कण की गति पर गुरुत्वाकर्षण और जड़ता के प्रभाव को ध्यान में नहीं रखा जाता है (इसलिए, कण स्थानीय रूप से एक साथ चलता है आसपास के तरल पदार्थ के साथ) और बी) एक कण की उपस्थिति के कारण उत्पन्न होने वाली परेशान गति की रेनॉल्ड्स संख्या एकता की तुलना में छोटी है। आइए सरलता के लिए मान लें कि कणों का आकार गोलाकार है; छोटे-त्रिज्या वाले तरल या गैसीय कणों के मामले में, सतह तनाव द्रव गति के विकृत प्रभाव के बावजूद कणों को गोलाकार रखता है, इसलिए आकार धारणा केवल ठोस कणों के लिए आवश्यक है। अंत में, हम मान लेंगे कि निलंबन इतने पतले हैं कि कणों के बीच की औसत दूरी उनके रैखिक आयामों की तुलना में बड़ी है।

इन स्थितियों के तहत, आसपास के तरल पदार्थ की मुख्य गति, जो इसमें एक कण की उपस्थिति से निर्मित विकृत प्रवाह द्वारा आरोपित होती है, को एक समान अनुवादात्मक, घूर्णी और विशुद्ध रूप से विरूपण गतियों से युक्त माना जा सकता है। कण आगे बढ़ता है और अपने आस-पास के तरल पदार्थ के साथ घूमता है, जिससे गड़बड़ी केवल विशुद्ध रूप से विरूपण गति (कतरनी) से जुड़ी होती है। कण से उत्पन्न होने वाली विरूपण गति की गड़बड़ी स्पष्ट रूप से अनिवार्य रूप से कुल अपव्यय दर में वृद्धि के साथ होती है, और निलंबन (कतरनी या थोक) की प्रभावी चिपचिपाहट इसके आसपास के तरल पदार्थ की चिपचिपाहट से अधिक होनी चाहिए; हम बाद में देखेंगे कि यह मामला है।

आरंभ करने के लिए, मान लें कि कण असम्पीडित हैं, इसलिए घोल भी एक असम्पीडित माध्यम की तरह व्यवहार करता है, और केवल प्रभावी कतरनी चिपचिपाहट मूल्य निर्धारित करने की आवश्यकता है। इसके लिए एक असंपीड़ित कण द्वारा बनाए गए परेशान प्रवाह के स्पष्ट प्रतिनिधित्व की आवश्यकता होती है, और इसलिए हम नगण्य रूप से छोटे जड़त्वीय बलों के साथ संबंधित प्रवाह समस्या पर विचार करेंगे।

इस आविष्कार का उपयोग एल्यूमिना उत्पादन, हाइड्रोमेटालर्जिकल उत्पादन, खनन उद्योग आदि में किया जा सकता है। इस विधि में तरल चरण μw की चिपचिपाहट और विभिन्न कतरनी दरों पर निलंबन μc को मापना और कम से कम तीन निलंबन पर तापमान नियंत्रण बनाए रखना शामिल है। विभिन्न ठोस सामग्री (1-ε) की। कार्यात्मक निर्भरताओं का एक ग्राफिकल निर्माण तैयार करें μ zhi =ft और μ ci =fS i , (1-ε), गुणांक का निर्धारण, ठोस सामग्री का मूल्य (1-ε), साथ ही चिपचिपाहट के मूल्य μ si स्थापित समीकरण के अनुसार। आविष्कार का तकनीकी परिणाम माप की सटीकता में सुधार करना है। 2 बीमार., 1 टैब.

यह आविष्कार न्यूटोनियन और गैर-न्यूटोनियन तरल मीडिया - निलंबन की चिपचिपाहट और रियोलॉजिकल विशेषताओं को निर्धारित करने के तरीकों से संबंधित है और इसका उपयोग एल्यूमिना उत्पादन, हाइड्रोमेटालर्जिकल उद्योगों, खनन उद्योग आदि में किया जा सकता है।

यूएसएसआर नंबर 371478 के लेखक के प्रमाण पत्र के अनुसार तरल माध्यम की चिपचिपाहट को मापने के लिए एक ज्ञात विधि, जिसमें एक ही व्यास के दो केशिका ट्यूबों के माध्यम से तरल का क्रमिक मार्ग शामिल है, लेकिन अलग-अलग लंबाई के, दबाव ड्रॉप को मापना और तरल की प्रवाह दर, जिसके द्वारा श्यानता मान की गणना की जाती है। इस तरह, कतरनी दर को मापे बिना केवल संप्रेषित माध्यम की चिपचिपाहट निर्धारित करना संभव है, जो चिपचिपाहट को प्रभावित करता है।

उपरोक्त के संबंध में अधिक सटीक केशिका ट्यूबों से सुसज्जित केशिकाओं की तीन अलग-अलग प्रणालियों के माध्यम से परीक्षण माध्यम को पंप करके 3-चैनल केशिका विस्कोमीटर पर यूएसएसआर लेखक के प्रमाणपत्र संख्या 520537 के अनुसार विस्कोप्लास्टिक मीडिया की रियोलॉजिकल विशेषताओं को निर्धारित करने की विधि है। लंबाई और व्यास, समान व्यास और तरल प्रवाह की लंबाई केशिकाओं के साथ दबाव ड्रॉप को मापने के साथ।

यह विधि तीन समानांतर मापों का उपयोग करके, विभिन्न लंबाई और व्यास की केशिका ट्यूबों में घर्षण के कारण दबाव हानि की गणना करना और इन आंकड़ों से अध्ययन के तहत माध्यम की चिपचिपाहट और कतरनी तनाव के मूल्यों को निर्धारित करना संभव बनाती है। .

विधि के नुकसान: उपकरण का भारीपन, परीक्षण माध्यम की आपूर्ति के लिए विस्कोमीटर को एक अतिरिक्त प्रणाली से लैस करने की आवश्यकता, प्रत्येक केशिका के इनलेट पर दबाव के नुकसान से जुड़ी अपरिहार्य माप त्रुटियां। लामिना प्रवाह में तेजी से अलग होने वाले ठोस चरण के साथ पतला जलीय निलंबन पर अध्ययन के मामले में, क्षैतिज केशिका ट्यूबों पर अवसादन संभव है, जिससे अतिरिक्त माप त्रुटियां हो सकती हैं।

निलंबन की चिपचिपाहट निर्धारित करने के लिए एक सरल विधि है [ए.एन. प्लैनोव्स्की, वी.एन. रैम, एस.जेड. कगन। रासायनिक प्रौद्योगिकी की प्रक्रियाएं और उपकरण। गोशिमिज़दत, एम., 1962, पृ. 294], जिसमें निलंबन के तापमान के अनुरूप तरल चरण की चिपचिपाहट और निलंबन में ठोस सामग्री को मापना शामिल है, जिसमें निलंबन की चिपचिपाहट अनुभवजन्य समीकरण द्वारा निर्धारित की जाती है:

μ सी = μ एफ,

कहा पे μ डब्ल्यू - तरल चरण का चिपचिपापन गुणांक, सीपी,

ε निलंबन की प्रति इकाई मात्रा में तरल चरण का अनुपात है, डी.यू.,

4.5 - कमी कारक।

विधि का मुख्य नुकसान यह है कि यह निलंबन की गति की गति के प्रभाव को ध्यान में नहीं रखता है। न्यूटोनियन तरल मीडिया के लिए, जैसे-जैसे गति की गति बढ़ती है, गुणांक μ c का मान बढ़ता है, और गैर-न्यूटोनियन के लिए, इसके विपरीत, यह घटता है। इसलिए, उपरोक्त समीकरण निलंबन की चिपचिपाहट निर्धारित करने के लिए उपयुक्त नहीं है, जिसमें, उनके आंदोलन के दौरान - मिश्रण या पंपिंग - गैर-न्यूटोनियन मीडिया में निहित थिक्सोट्रॉपी प्रकट होती है।

विचार की गई विधियों में से अंतिम, जो दावा किए गए सार के सबसे करीब है, को एक प्रोटोटाइप के रूप में लिया जाता है।

आविष्कार का उद्देश्य एक मानक विस्कोमीटर का उपयोग करके इसकी चिपचिपाहट का निर्धारण करते समय निलंबन की कतरनी दर को ध्यान में रखना है, जो हिलाए गए निलंबन की कतरनी दर और तापमान नियंत्रण को माप सकता है, जिससे चिपचिपाहट निर्धारित करने की सटीकता में सुधार होगा निलंबन।

तकनीकी परिणाम इस तथ्य से प्राप्त होता है कि निलंबन की चिपचिपाहट निर्धारित करने की विधि में तरल चरण μw और निलंबन μs की चिपचिपाहट को विभिन्न कतरनी दरों पर मापना और विभिन्न ठोस पदार्थों के कम से कम तीन निलंबन पर तापमान नियंत्रण बनाए रखना शामिल है। सामग्री (1-ε), कार्यात्मक निर्भरता का ग्राफिकल निर्माण μ zhi \u003d ft और μ ci \u003d fS i , (1-ε), ठोस सामग्री (1-ε) और चिपचिपाहट के मूल्य के गुणांक का निर्धारण समीकरण के अनुसार μ ci का मान:

जहां t निलंबन तापमान है, °С,

निलंबन की संरचना में परिवर्तन पर सापेक्ष कतरनी दर और ठोस सामग्री के प्रभाव को ध्यान में रखते हुए गुणांक और (1-ε),

के टी - तापमान गुणांक (के टी = 1 टी≤60 डिग्री सेल्सियस पर, के टी = 1.07 टी = 61-90 डिग्री सेल्सियस पर),

के ओएस - कमी कारक (के ओएस ≠1, 10)।

निलंबन की रियोलॉजिकल विशेषताओं का अध्ययन ब्रुकफील्ड प्रणाली (ब्रुकफील्ड 2005 कैटलॉग। विस्कोमीटर, रियोमीटर; प्रयोगशाला और प्रक्रिया अनुप्रयोगों के लिए बनावट विश्लेषक) के एक घूर्णी विस्कोमीटर पर किया गया था। इस उपकरण पर, जांच किए गए माध्यम - निलंबन में डूबे स्पिंडल शाफ्ट पर होने वाले टॉर्क को मापकर चिपचिपाहट निर्धारित की जाती है। माप के दौरान, टॉगल स्विच को स्विच करके स्पिंडल गति (एन एसपी) को बदलना संभव है, साथ ही स्पिंडल व्यास (डी एसपी) का चयन करना भी संभव है। सस्पेंशन को थोड़े बड़े व्यास (डी सेंट) वाले थर्मोस्टेट बीकर में रखा जाता है और, यदि आवश्यक हो, तो चुंबकीय स्टिरर के साथ बीकर में मिलाया जाता है। स्पिंडल गति को सूत्र का उपयोग करके कतरनी दर (एस) में परिवर्तित किया जाता है:

जहाँ r w, R st - क्रमशः धुरी और कांच की त्रिज्या।

चिपचिपाहट निर्धारित करने के लिए समीकरण में शामिल गुणांक निर्धारित करने के लिए, निलंबन के मापदंडों को बदलते समय माप किए जाते हैं: ठोस टी / एल या (1-ε), μ डब्ल्यू और तापमान टी की सामग्री, साथ ही एस (पर) प्रत्येक पैरामीटर पर कम से कम 3 माप)।

T/W=1.2 के साथ लाल मिट्टी के निलंबन के उदाहरण पर; 1.0; 0.5 और 0.33 (1-ε=0.257; 0.224; 0.126 और 0.087, क्रमशः), और Na 2 O=2.5 g/l और Al 2 O 3 =2 g/l के लिए समाधान की सांद्रता, t =25 पर थर्मोस्टेट -60°C और 90°C (क्रमशः μW =0.7 और 0.4) गतिशील चिपचिपाहट गुणांक μci को घूर्णी विस्कोमीटर पर कतरनी दर S=0.8-1.61-4 s -1 पर मापा गया था (मोड की गति से मेल खाता है) थिकनेस में सस्पेंशन), ​​S=8.05-16.6-34.7 s -1 (चेन मिक्सर में सरगर्मी के साथ) और S=80.8-159 s -1   (पाइप में हाइड्रोट्रांसपोर्ट के साथ)।

माप परिणाम μ ci एक कार्यात्मक निर्भरता के रूप में चित्र 1 में प्रस्तुत किए गए हैं μ ci =fT/W S i, t और μ W के उपरोक्त मानों के लिए:

S=0.8-4 s -1 , वक्र 1 (t≤60°C), वक्र 2 (t=90°C),

S=8.05-34.7 s -1, वक्र 3 (t≤60°C), वक्र 4 (t=90°C),

S=80.8-159 s -1, वक्र 5 (t≤60°C), वक्र 6 (t=90°C)।

गुणांक के मध्यवर्ती मूल्यों को खोजने के लिए के एस चित्र 2 निर्भरता के तालिका ग्राफ के अनुसार बनाया गया के एस =एफएसके लिए:

1. टी/डब्ल्यू=1.2 या (1-ε)=0.257,

4. 0,33 (0,087).

तालिका के गुणांकों का उपयोग करके समीकरण की उपयुक्तता की जाँच नीचे दी गई गणना के उदाहरण पर की गई थी।

उदाहरण। लाल मिट्टी के निलंबन में, चिपचिपाहट μ С = 3000 cP को घूर्णी विस्कोमीटर पर कतरनी दर S=1.61 s -1 पर मापा गया था, ठोस T/L की सामग्री=0.33 या (1-ε)=0.087 और चरण), जिसके लिए 25°C के तापमान पर μW का मान =0.7 है। माप की शर्तों के अनुरूप तालिका से गुणांक के मूल्यों को प्रतिस्थापित करते हुए, हम ऊपर प्रस्तावित समीकरण के अनुसार इस निलंबन की चिपचिपाहट का परिकलित मूल्य निर्धारित करते हैं:

μ सीआई = 0.7 (1 + 0.087 14 4.12 1) = 0.7 + 0.061 14 4.12;

lg(μ ci -0.7)=lg0.061+4.12 lg14=-1.215+4.12 1.146=-1.215+4.72=3.505;

μ सीआई = 0.7 + 3200 = 3200.7 सीपी।

विस्कोमीटर के अनुसार μ s = 3000 cP। इसलिए, सापेक्ष माप त्रुटि होगी:

Δ अधिकतम =(3200.7-3000) 100/3000=6.69%।

टी/डब्ल्यू=1.2 के साथ मोटे निलंबन पर, चिपचिपाहट का मापा मूल्य, अन्य चीजें समान होने पर, 12000 सीपी था, और गणना मूल्य 12284 सीपी था, जिसके लिए Δ मिनट = 2.37%।

इस प्रकार, समीकरण के अनुसार गणना त्रुटि 2.4-6.7% की सीमा में थी, जो घूर्णी विस्कोमीटर के साथ इस प्रकार के निलंबन को मापते समय काफी स्वीकार्य है।

निलंबन की चिपचिपाहट निर्धारित करने की एक विधि, जिसमें विभिन्न कतरनी दरों पर तरल चरण μw और निलंबन μc की चिपचिपाहट को मापना और विभिन्न ठोस सामग्री (1-ε) के कम से कम तीन निलंबन पर तापमान नियंत्रण बनाए रखना शामिल है, ग्राफिकल कार्यात्मक निर्भरता की साजिश μ w i \u003d ft और μ ci =fS i , (1-ε), गुणांक की परिभाषा , समीकरण के अनुसार ठोस सामग्री (1-ε) और चिपचिपाहट मान μ ci

जहां t निलंबन का तापमान है;

निलंबन की संरचना में परिवर्तन पर सापेक्ष कतरनी दर और ठोस सामग्री के प्रभाव को ध्यान में रखते हुए गुणांक और (1-ε);

के टी - तापमान गुणांक (के टी = 1 टी≤60 डिग्री सेल्सियस पर, के टी = 1.07 टी = 61-90 डिग्री सेल्सियस पर),

आविष्कार का उपयोग एल्यूमिना उत्पादन, हाइड्रोमेटालर्जिकल उत्पादन, खनन उद्योग आदि में किया जा सकता है। इस विधि में तरल चरण डब्ल्यू और निलंबन सी की चिपचिपाहट को अलग-अलग कतरनी दरों पर मापना और विभिन्न ठोस पदार्थों के कम से कम तीन निलंबन पर तापमान नियंत्रण बनाए रखना शामिल है। सामग्री (1-). कार्यात्मक निर्भरताओं का एक ग्राफिकल निर्माण तैयार करें zhi =ft और ci =fS i , (1-), गुणांक का निर्धारण , ठोस सामग्री के मान (1-), साथ ही स्थापित समीकरण के अनुसार चिपचिपाहट सीआई के मान। आविष्कार का तकनीकी परिणाम माप की सटीकता में सुधार करना है। 2 बीमार., 1 टैब.

आरएफ पेटेंट 2343452 के लिए चित्र

यह आविष्कार न्यूटोनियन और गैर-न्यूटोनियन तरल मीडिया - निलंबन की चिपचिपाहट और रियोलॉजिकल विशेषताओं को निर्धारित करने के तरीकों से संबंधित है और इसका उपयोग एल्यूमिना उत्पादन, हाइड्रोमेटालर्जिकल उद्योगों, खनन उद्योग आदि में किया जा सकता है।

यूएसएसआर नंबर 371478 के लेखक के प्रमाण पत्र के अनुसार तरल माध्यम की चिपचिपाहट को मापने के लिए एक ज्ञात विधि, जिसमें एक ही व्यास के दो केशिका ट्यूबों के माध्यम से तरल का क्रमिक मार्ग शामिल है, लेकिन अलग-अलग लंबाई के, दबाव ड्रॉप को मापना और तरल की प्रवाह दर, जिसके द्वारा श्यानता मान की गणना की जाती है। इस तरह, कतरनी दर को मापे बिना केवल संप्रेषित माध्यम की चिपचिपाहट निर्धारित करना संभव है, जो चिपचिपाहट को प्रभावित करता है।

उपरोक्त के संबंध में अधिक सटीक केशिका ट्यूबों से सुसज्जित केशिकाओं की तीन अलग-अलग प्रणालियों के माध्यम से परीक्षण माध्यम को पंप करके 3-चैनल केशिका विस्कोमीटर पर यूएसएसआर लेखक के प्रमाणपत्र संख्या 520537 के अनुसार विस्कोप्लास्टिक मीडिया की रियोलॉजिकल विशेषताओं को निर्धारित करने की विधि है। लंबाई और व्यास, समान व्यास और तरल प्रवाह की लंबाई केशिकाओं के साथ दबाव ड्रॉप को मापने के साथ।

यह विधि तीन समानांतर मापों का उपयोग करके, विभिन्न लंबाई और व्यास की केशिका ट्यूबों में घर्षण के कारण दबाव हानि की गणना करना और इन आंकड़ों से अध्ययन के तहत माध्यम की चिपचिपाहट और कतरनी तनाव के मूल्यों को निर्धारित करना संभव बनाती है। .

विधि के नुकसान: उपकरण का भारीपन, परीक्षण माध्यम की आपूर्ति के लिए विस्कोमीटर को एक अतिरिक्त प्रणाली से लैस करने की आवश्यकता, प्रत्येक केशिका के इनलेट पर दबाव के नुकसान से जुड़ी अपरिहार्य माप त्रुटियां। लामिना प्रवाह में तेजी से अलग होने वाले ठोस चरण के साथ पतला जलीय निलंबन पर अध्ययन के मामले में, क्षैतिज केशिका ट्यूबों पर अवसादन संभव है, जिससे अतिरिक्त माप त्रुटियां हो सकती हैं।

निलंबन की चिपचिपाहट निर्धारित करने के लिए एक सरल विधि है [ए.एन. प्लैनोव्स्की, वी.एन. रैम, एस.जेड. कगन। रासायनिक प्रौद्योगिकी की प्रक्रियाएं और उपकरण। गोशिमिज़दत, एम., 1962, पृ. 294], जिसमें निलंबन के तापमान के अनुरूप तरल चरण की चिपचिपाहट और निलंबन में ठोस सामग्री को मापना शामिल है, जिसमें निलंबन की चिपचिपाहट अनुभवजन्य समीकरण द्वारा निर्धारित की जाती है:

सी = डब्ल्यू,

जहां w तरल चरण का चिपचिपापन गुणांक है, cP,

निलंबन की इकाई मात्रा में तरल चरण का अनुपात, डी.यू.,

4.5 - कमी कारक।

विधि का मुख्य नुकसान यह है कि यह निलंबन की गति की गति के प्रभाव को ध्यान में नहीं रखता है। न्यूटोनियन तरल मीडिया के लिए, जैसे-जैसे गति की गति बढ़ती है, गुणांक c का मान बढ़ता है, और गैर-न्यूटोनियन के लिए, इसके विपरीत, यह घटता है। इसलिए, उपरोक्त समीकरण निलंबन की चिपचिपाहट निर्धारित करने के लिए उपयुक्त नहीं है, जिसमें, उनके आंदोलन के दौरान - मिश्रण या पंपिंग - गैर-न्यूटोनियन मीडिया में निहित थिक्सोट्रॉपी प्रकट होती है।

विचार की गई विधियों में से अंतिम, जो दावा किए गए सार के सबसे करीब है, को एक प्रोटोटाइप के रूप में लिया जाता है।

आविष्कार का उद्देश्य एक मानक विस्कोमीटर का उपयोग करके इसकी चिपचिपाहट का निर्धारण करते समय निलंबन की कतरनी दर को ध्यान में रखना है, जो हिलाए गए निलंबन की कतरनी दर और तापमान नियंत्रण को माप सकता है, जिससे चिपचिपाहट निर्धारित करने की सटीकता में सुधार होगा निलंबन।

तकनीकी परिणाम इस तथ्य से प्राप्त होता है कि निलंबन की चिपचिपाहट निर्धारित करने की विधि में तरल चरण डब्ल्यू और निलंबन सी की चिपचिपाहट को अलग-अलग कतरनी दरों एस आई पर मापना और विभिन्न ठोस सामग्री के कम से कम तीन निलंबन पर तापमान नियंत्रण बनाए रखना शामिल है ( 1-), कार्यात्मक निर्भरताओं की ग्राफिकल प्लॉटिंग w i =ft और ci =fS i , (1-), ठोस सामग्री के मूल्य के गुणांक का निर्धारण (1-) और समीकरण के अनुसार चिपचिपापन मान ci:

जहां t निलंबन तापमान है, °С,

निलंबन की संरचना में परिवर्तन पर सापेक्ष कतरनी दर और ठोस सामग्री के प्रभाव को ध्यान में रखते हुए गुणांक और (1-),

के टी - तापमान गुणांक (के टी = 1 टी 60 डिग्री सेल्सियस पर, के टी = 1.07 टी = 61-90 डिग्री सेल्सियस पर),

के ओएस - कमी कारक (के ओएस 1, 10)।

निलंबन की रियोलॉजिकल विशेषताओं का अध्ययन ब्रुकफील्ड प्रणाली (ब्रुकफील्ड 2005 कैटलॉग। विस्कोमीटर, रियोमीटर; प्रयोगशाला और प्रक्रिया अनुप्रयोगों के लिए बनावट विश्लेषक) के एक घूर्णी विस्कोमीटर पर किया गया था। इस उपकरण पर, जांच किए गए माध्यम - निलंबन में डूबे स्पिंडल शाफ्ट पर होने वाले टॉर्क को मापकर चिपचिपाहट निर्धारित की जाती है। माप के दौरान, टॉगल स्विच को स्विच करके स्पिंडल गति (एन एसपी) को बदलना संभव है, साथ ही स्पिंडल व्यास (डी एसपी) का चयन करना भी संभव है। सस्पेंशन को थोड़े बड़े व्यास (डी सेंट) वाले थर्मोस्टेट बीकर में रखा जाता है और, यदि आवश्यक हो, तो चुंबकीय स्टिरर के साथ बीकर में मिलाया जाता है। स्पिंडल गति को सूत्र का उपयोग करके कतरनी दर (एस) में परिवर्तित किया जाता है:

जहाँ r w, R st - क्रमशः धुरी और कांच की त्रिज्या।

चिपचिपाहट निर्धारित करने के लिए समीकरण में शामिल गुणांक निर्धारित करने के लिए, निलंबन के मापदंडों को बदलते समय माप किए जाते हैं: ठोस टी / एल या (1-), डब्ल्यू और तापमान टी की सामग्री, साथ ही एस (कम से कम 3) प्रत्येक पैरामीटर पर माप)।

T/W=1.2 के साथ लाल मिट्टी के निलंबन के उदाहरण पर; 1.0; 0.5 और 0.33 (1- = 0.257; 0.224; 0.126 और 0.087, क्रमशः), और Na 2 O = 2.5 g/l और Al 2 O 3 = 2 g/l के लिए घोल की सांद्रता, t पर थर्मोस्टेट = 25-60°C और 90°C (w = 0.7 और 0.4, क्रमशः), गतिशील चिपचिपाहट गुणांक ci को एक घूर्णी विस्कोमीटर पर कतरनी दर S=0.8-1.61-4 s -1 पर मापा गया था (मोड गति से मेल खाता है) थिकनेस में सस्पेंशन), ​​S=8.05-16.6-34.7 s -1 (चेन मिक्सर में सरगर्मी के साथ) और S=80.8-159 s -1 (पाइप में हाइड्रोट्रांसपोर्ट के साथ)।

माप परिणाम ci को S i, t और W के उपरोक्त मानों के लिए कार्यात्मक निर्भरता ci =fT/W के रूप में चित्र 1 में प्रस्तुत किया गया है:

S=0.8-4 s -1, वक्र 1 (t 60°C), वक्र 2 (t=90°C),

S=8.05-34.7 s -1, वक्र 3 (t 60°C), वक्र 4 (t=90°C),

S=80.8-159 s -1, वक्र 5 (t 60°C), वक्र 6 (t=90°C)।

गुणांक के मध्यवर्ती मूल्यों को खोजने के लिए के एस चित्र 2 निर्भरता के तालिका ग्राफ के अनुसार बनाया गया के एस =एफएसके लिए:

1. एस/डब्ल्यू=1.2 या (1-)=0.257,

4. 0,33 (0,087).

तालिका के गुणांकों का उपयोग करके समीकरण की उपयुक्तता की जाँच नीचे दी गई गणना के उदाहरण पर की गई थी।

उदाहरण। लाल मिट्टी के निलंबन में, चिपचिपाहट C = 3000 cP को घूर्णी विस्कोमीटर पर कतरनी दर S = 1.61 s -1 पर मापा गया था, ठोस S/L की सामग्री = 0.33 या (1-) = 0.087 और की सांद्रता समाधान (तरल चरण) निर्धारित किया गया, जिसके लिए 25°C के तापमान पर w = 0.7 का मान। माप की शर्तों के अनुरूप तालिका से गुणांक के मूल्यों को प्रतिस्थापित करते हुए, हम ऊपर प्रस्तावित समीकरण के अनुसार इस निलंबन की चिपचिपाहट का परिकलित मूल्य निर्धारित करते हैं।