لماذا تأخذ قياسات الريولوجيا؟

يجب على أي شخص يبدأ في تعلم التفكير الريولوجي أن يسأل نفسه أولاً السؤال التالي: لماذا يتم قياس اللزوجة؟

تكمن الإجابة على هذا السؤال في تجربة آلاف الأشخاص الذين أجروا مثل هذه القياسات ، مما يوضح مدى فائدة المعرفة المسبقة بسلوك المواد ، أو الآثار الناتجة عن التغييرات في عمليات التصنيع ، والتغيرات في الصياغة. ، وظواهر الشيخوخة ، وما إلى ذلك. المجال الذي يبرر في كثير من الأحيان قياسات الخصائص الانسيابية هو مجال مراقبة الجودة ، حيث يجب أن تكون المواد الخام متطابقة بعد دفعة. عادةً ما يكون سلوك التدفق مقياسًا غير مباشر لجودة المنتج وتوافقه. سبب آخر يبرر دراسات سلوك التدفق هو أنها تجعل من الممكن تبرير جدوى عمليات الإنتاج. على سبيل المثال ، سيتطلب السائل عالي اللزوجة طاقة أكبر ليتم ضخها من المنتج الأقل لزوجة. وبالتالي فإن معرفة الخصائص الانسيابية مفيدة لتحديد أنظمة الضخ والأنابيب. ثبت أن الريولوجيا هي الطريقة الأكثر حساسية لتوصيف المواد لأن سلوك التدفق يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالخصائص الفيزيائية مثل الوزن الجزيئي وتوزيع الوزن الجزيئي. هذه العلاقات مفيدة على سبيل المثال للتركيبات الجزيئية لأنها تسمح بالاختلافات النسبية المرئية دون الحاجة إلى إجراء قياسات الكتلة الجزيئية. القياسات الريولوجية مفيدة أيضًا لرصد مسار التفاعل الكيميائي. يمكن إجراء هذه القياسات كاختبار جودة أثناء الإنتاج أو لتتبع وتمييز ومراقبة تقدم العملية. تتيح القياسات الانسيابية دراسة المعالجات الكيميائية والميكانيكية والحرارية ، وتأثير المواد المضافة ، أو متابعة تطور تفاعل الطبخ. إنها أيضًا وسيلة للتنبؤ أو التحكم في كمية من خصائص المواد وسلوكها وأدائها في حالة الاستخدام النهائي.

فكر منطقيًا

بادئ ذي بدء ، ضع في اعتبارك السؤال: هل من الممكن ربط البيانات الانسيابية بمعامل من عملية الإنتاج أو جانب من جوانب سلوك المنتج؟

لتحديد ذلك ، تحتاج إلى تطوير "غريزة" معينة لفهم الظواهر الفيزيائية والكيميائية التي تؤثر على الاستجابة الريولوجية. في الوقت الحالي ، ضع في اعتبارك أن هذه المعلومات معروفة وأنه تم تحديد العديد من الاحتمالات. الخطوة التالية هي جمع البيانات الريولوجية الأولية من أجل تحديد نوع سلوك التدفق الذي يميز الظاهرة المدروسة. على المستوى الأساسي ، يتضمن ذلك إجراء قياسات باستخدام أي مقياس لزوجة Brookfield متاح واستخلاص بعض الاستنتاجات بناءً على وصف الأنواع المختلفة للسلوك الانسيابي الموصوف في الفصل 4. وبمجرد أن يكون نوع السلوك في تم تحديد التدفق ، فمن الممكن فهم كيفية تفاعل مكونات النظام بشكل أفضل (يمكن العثور على مزيد من المعلومات حول ما يؤثر على الخصائص الريولوجية في القسم 4.7). يمكن بعد ذلك مقارنة البيانات التي تم الحصول عليها بأحد النماذج الرياضية التي تم استخدامها بنجاح مع أجهزة Brookfield. يتم عرض معظم هذه النماذج في الفصل 5. وتصنف هذه النماذج الرياضية من الأبسط إلى الأكثر تعقيدًا. يتضمن بعضها ببساطة رسم منحنيات على ورق الرسم البياني ، والبعض الآخر يتضمن حساب نسبة بين رقمين. بعضها معقد للغاية ويتطلب استخدام آلة حاسبة قابلة للبرمجة أو جهاز كمبيوتر. هذه الأنواع من التحليل هي أفضل طريقة للحصول على أكبر قدر من المعلومات من قياساتك وغالبًا ما ينتج عن هذه التحليلات واحد أو اثنين من "الثوابت" التي تلخص القياسات ويمكن استخدامها لتحديد أداء المنتج أو العملية. . بمجرد العثور على ارتباط بين البيانات الريولوجية وسلوك المنتج ، يمكن عكس الإجراء ويمكن استخدام البيانات الانسيابية للتنبؤ بأداء وسلوك المنتج.

ثلاث مدارس فكرية بخصوص قياسات اللزوجة

في تجربتنا ، هناك ثلاث مدارس فكرية فيما يتعلق باستخدام مقاييس اللزوجة في تطبيقات الريولوجيا. نقدمها هنا وندعوك لاختيار الشخص الذي يناسبك ، مع الأخذ في الاعتبار أنه لا أحد من الثلاثة هو الأفضل وأن لكل منها مزاياها الخاصة.

المدرسة البراغماتية

أول مدرسة فكرية هي الأكثر عملية. يهتم الأشخاص الذين يلتحقون بهذه المدرسة فقط بحقيقة أن مقياس اللزوجة Brookfield يولد أرقامًا توفر معلومات مفيدة حول المنتج أو العملية. هؤلاء الناس لا يهتمون كثيرًا بالنظريات الريولوجية ومعلمات القياس معبرًا عنها بمصطلحات مطلقة. التطبيقات النموذجية في هذه الفئة هي تطبيقات مراقبة الجودة أو مراقبة الإنتاج.

المدرسة النظرية

تتضمن المدرسة الفكرية الثانية نهجًا أكثر نظرية. يعرف أولئك الذين يلتزمون بهذه المدرسة أن بعض نماذج مقاييس اللزوجة في Brookfield لن تنتج بشكل مباشر قياسات لزوجة مطلقة بمعدلات القص المحددة للمنتجات غير النيوتونية. ومع ذلك ، فهم يعتبرون أنه من الممكن العثور على ارتباطات بين اللزوجة الظاهرة (الشكل المشار إليه بواسطة قرص مقياس اللزوجة) والمعلمات المهمة المتعلقة بإنتاجها أو عمليتها. يتبع معظم المستخدمين هذه المدرسة الفكرية. تعج وثائق ريولوجيا التطبيق بملاحظات مثل "أعلم أن البيانات ليست محددة بشكل مطلق ورسمي ، ولكن مع وضع هذه البيانات في الاعتبار ، أقوم بمعالجة معلومات الريولوجيا كما يتم قياسها". في معظم الحالات ، ينتج عن ذلك نتائج مرضية للغاية ويلغي الحاجة إلى شراء معدات ريولوجيا متطورة للغاية ومكلفة للغاية.

مدرسة أكاديمية

المدرسة الفكرية الثالثة هي أكاديمية بطبيعتها. يطالب أنصار هذه المدرسة بأن تكون جميع معلمات القياس ، وخاصة معدل القص والإجهاد ، معروفة ومحددة جيدًا. يحتاجون إلى معدات ذات أشكال هندسية محددة جيدًا مثل هندسة المخروط / المستوى أو الهندسة المحورية. المعدات في مجموعة Brookfield التي تلبي هذه المعايير هي مقاييس اللزوجة المخروطية / المسطحة Wells-Brookfield ، ومقاييس اللزوجة CAP ، ومحولات النابض الشعري ULA ، و SSA ، و DIN ، و SAA ، ونظام الحرارة ، و R / S ، R / S-CPS PVS. باستخدام هذا الجهاز ، يتم تحديد معدل القص ومن ثم يتم الحصول على قياسات دقيقة للزوجة المطلقة مباشرة. إذن هذا هو رأينا في المدارس الفكرية الثلاث فيما يتعلق بقياسات اللزوجة. سوف تحتاج إلى التفكير في المصطلحات التي تتوافق مع واحدة أو أخرى من هذه المدارس وفقًا لمعرفتك ونهجك وأهدافك ووفقًا للمادة التي بحوزتك. يندرج جميع مستخدمي مقياس اللزوجة Brookfield في واحدة من هذه الفئات الثلاث.