Veel, zo niet de meeste, vloeistoffen vertonen niet-Newtoniaans gedrag. Een vloeistof is niet-Newtoniaans wanneer de gemeten viscositeit afhangt van de afschuifsnelheid waarmee de meting wordt uitgevoerd.

Viscositeit wordt gedefinieerd als de verhouding tussen schuifspanning en afschuifsnelheid wanneer een vloeistof wordt onderworpen aan uniforme afschuiving, schematisch weergegeven in figuur 1:

Wanneer de weerstandskracht (schuifspanning) evenredig is met de snelheid van de onderste plaat (afschuifsnelheid), wordt de vloeistof Newtoniaans genoemd. De viscositeit is evenredig met de verhouding van de sleepkracht tot de snelheid. Daarom hangt de viscositeit niet af van hoe snel het wordt geschoren; de schuifspanning zal gewoon toenemen om gelijke tred te houden met de schuifsnelheid. Hoe groter de verhouding tussen schuifspanning en afschuifsnelheid, hoe hoger de viscositeit (de twee rechte lijnen in figuur 2 hieronder):

Een soort niet-Newtoniaans gedrag dat veel voorkomt bij vloeistoffen is dat de gemeten viscositeit afneemt naarmate de afschuifsnelheid van de viscometer stijgt. Dit wordt afschuivingsgedrag genoemd. De verhouding tussen schuifspanning en afschuifsnelheid van een schuifverdunnende vloeistof begint hoog, maar wordt kleiner naarmate de afschuifsnelheid toeneemt. In Fig. 2 hierboven begint de kromme van de schuifkrachtverdunningsvloeistof tegen de afschuifsnelheidcurve parallel aan de vloeistof met hoge viscositeit en loopt parallel aan de vloeistof met lage viscositeit. De vloeistof wordt dunner, hoe sneller het wordt geschoren.

De meeste vloeistoffen vertonen een niet-lineaire relatie tussen schuifspanning en schuifsnelheid. Dat betekent dat de gemeten viscositeit afhankelijk is van het type viscositeitsmeter dat voor de meting wordt gebruikt. De SRV heeft een veel hogere afschuifsnelheid dan de meeste rotatie-, capillaire en efflux-cup-viscometers. Daarom zal de SRV vaak een aanzienlijk andere viscositeit vertonen dan een laboratoriumrotatie-instrument.

De volgende paragrafen beschrijven metingen van een typische afschuifverdunningsvloeistof, en de implicaties voor inline metingen met de Rheonics SRV.

Geconcentreerde wasmiddeloplossingen, zoals shampoos, afwasvloeistoffen en wasverzachters, vertonen doorgaans afschuivingsverdunnend gedrag. Wanneer een roterende viscometer, zoals een Brookfield DV, wordt gebruikt om de viscositeit te meten, neemt de aangegeven viscositeit af naarmate de rotatiesnelheid van de spil toeneemt. De volgende chart, Fig. 3, illustreert dit afschuifverdunningsgedrag:

Hoewel de afschuifsnelheid voor de meeste viscositeitsmeters niet goed gedefinieerd is, kan worden aangetoond dat de afschuifsnelheid van trillingsviscositeitsmeters, zoals de Rheonics SRV is meer dan honderd keer hoger dan die van een typische Brookfield-, Fann- of andere roterende viscometer. Dat betekent dat de SRV op de staart met hoge afschuiving van de afschuifsnelheidscurve werkt. De viscositeit die het aangeeft is aanzienlijk lager dan bij de meeste andere niet-vibrerende viscositeitsmeetprocessen.

Wanneer gemeten met een Rheonics SRV-viscositeitsmeter, de wasverzachter geeft een aangegeven viscositeit van 9.7 cPs. De veel lagere waarde is terug te voeren op hetzelfde fenomeen als in figuur 1, de afname van de viscositeit naarmate de spilsnelheid toeneemt. Het materiaal wordt dunner door afschuiving en de afschuifsnelheid van de SRV is ongeveer twee ordes van grootte hoger dan haalbaar is met typische roterende viscometers. Daarom is het onmogelijk om een ​​numerieke overeenkomst te krijgen tussen de SRV en rotatieviscositeitsmeters, behalve voor strikt Newtoniaanse vloeistoffen, dat wil zeggen afschuifsnelheidsonafhankelijke vloeistoffen.

Wat betekent dit voor toepassingen waarbij de vloeistof sterk afschuifafhankelijk is? Dat hangt sterk af van waar de SRV voor zal worden gebruikt.

Een typisch gebruik van een inline-viscometer is het controleren van de viscositeit van een product om te verifiëren dat de viscositeit constant blijft. Procesparameters kunnen vervolgens door de operator worden aangepast om de viscositeit binnen een gespecificeerd bereik te houden. In dat geval is het mogelijk een conversieformule af te leiden die dit mogelijk maakt Rheonics SRV-metingen moeten worden gecorreleerd met laboratoriummetingen met gedefinieerde afschuifomstandigheden.

Als alternatief kan de Rheonics SRV kan worden gebruikt als sensor in een regelkring om automatisch een of meer procesparameters aan te passen om de viscositeit van het product binnen gespecificeerde grenzen te houden. Een typische toepassing is in flexografische of diepdrukmachines, waarbij de Rheonics SRV wordt gebruikt om de viscositeit van de drukinkt constant te houden.

In beide gevallen, wanneer zeer niet-Newtonse vloeistoffen, zoals producten die zeep en oppervlakteactieve stoffen bevatten, worden gecontroleerd of gecontroleerd, moet de SRV worden bediend in een vloeistof die langs de sensor stroomt. Het geeft geen reproduceerbare metingen als het simpelweg wordt ondergedompeld in een beker met product. Bij gebruik in een lijn die een vloeiend product bevat, geeft het een duidelijke en reproduceerbare respons op veranderingen in de viscositeit van het product.

NOTITIE: Stroomregime (consistentie) is belangrijk om betrouwbare en nauwkeurige monitoring te krijgenoring in niet-Newtoniaanse procesvloeistoffen. Laat de vloeistof door de sensor stromen en zorg voor een consistent stroomregime door tijdens alle metingen een vergelijkbare vloeistofsnelheid en -doorsnede te hebben.

Bij het evalueren van de Rheonics SRV Voor een bepaalde inline-meting is het essentieel om de SRV onder feitelijke procesomstandigheden te gebruiken. De SRV moet in een proceslijn worden geplaatst waarin het product stroomt, en de viscositeit en temperatuur moeten worden geregistreerd tijdens de werking van de proceslijn.

Het is absoluut essentieel dat de SRV NIET wordt beoordeeld op basis van statische metingen. Het plaatsen van de SRV in een bekerglas met stationaire vloeistof geeft doorgaans geen metingen die overeenkomen met metingen die in de feitelijke proceslijn zijn gedaan met debieten die typisch zijn voor de werking van dat proces.

Voor toepassingen waarbij onduidelijk is of de Rheonics SRV zal voor nuttige metingen zorgen, neem hiervoor contact op Rheonics om een ​​proefversie van een van de SRV-sensoren in uw toepassing te regelen.