1。セットアップ:
* 2つの同心円状のシリンダー: 内側のシリンダーは外側のシリンダー内に吊り下げられており、液体で満たされたそれらの間に小さな隙間がテストされています。
* モーターおよびトルクセンサー: 内側のシリンダーは、制御速度で回転するモーターに接続されています。トルクセンサーは、この回転を維持するために必要な力を測定します。
2。操作の原則:
* 流体の流れ: 内側のシリンダーが回転すると、それに加えてギャップの流体をドラッグします。これにより、ギャップ全体に速度勾配が作成され、せん断応力が生じます。
* せん断応力とせん断速度: せん断応力(τ)は、内側のシリンダーに適用されるトルク(t)に比例し、シリンダーの半径(r)と高さ(h)に反比例します。
*τ=(2t) /(πr²h)
* ニュートン液: ニュートン液の場合、せん断応力はせん断速度(γα)に直接比例します。この関係は、液体の粘度(μ)によって定義されます。
*τ=μ自己γ
* 非ニュートン流体: 非ニュートン液の場合、この関係はより複雑であり、せん断速度に対するせん断応力をプロットする流れ曲線で表すことができます。
3。せん断速度の測定:
* 角速度: モーターの速度は、内側のシリンダーの角速度(ω)を計算するために使用されます。
* せん断速度計算: せん断速度(γα)は、角速度とシリンダー間のギャップ幅(d)に基づいて計算されます。
*γα=(ωr) / d
* フロー曲線: モーター速度を変化させ、対応するトルクを記録することにより、さまざまなせん断速度とせん断応力を得ることができ、流体の流れ曲線の作成が可能になります。
4。同心円シリンダー粘度計の利点:
* ワイドせん断速度範囲: 低から高まで、幅広い範囲でせん断速度を測定できます。
* 正確な測定: 粘度の比較的正確な測定値を提供します。
* 汎用性: ニュートン液や非ニュートン液など、さまざまな液体タイプに使用できます。
* 温度制御: 制御された温度測定を可能にします。
5。制限:
* 終了効果: シリンダーの端近くの流れは、特にせん断速度が低い場合、測定に影響を与える可能性があります。
* 流体特性: 測定の精度は、流体のレオロジー特性(粘度、チキソトロピー、降伏ストレスなど)に依存します。
* クリーニング: 汚染を避けるために、測定の間に徹底的な洗浄が不可欠です。
要約すると、同心円状のシリンダー粘度計は、内側のシリンダーを回転させ、結果のトルクを測定することにより機能します。このトルクは、シリンダーの寸法と回転速度とともに、せん断速度を計算し、流体の粘度または流れの挙動を決定するために使用されます。