Πώς να μετατρέψετε το Centistokes σε SSU

Το ιξώδες είναι ένα μέτρο της αντίστασης ενός υγρού στη ροή και προκαλείται από την εσωτερική αντίσταση στην κίνηση. Ένα υγρό με χαμηλό ιξώδες, όπως το νερό, ρέει εύκολα σε σύγκριση με ένα με υψηλό ιξώδες, όπως το μέλι. Γενικά, το ιξώδες ενός υγρού μειώνεται καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία. Το μέλι, για παράδειγμα, είναι πολύ παχύρρευστο εάν είναι κρύο και θα βγαίνει από το βάζο εάν προσπαθήσετε να το ρίξετε. Ζεσταίνουμε όμως το μέλι και γίνεται εύκολο να χυθεί.

Εάν φανταστείτε στρώματα χαρτιού που μοιάζουν με ρευστά στοιβάζονται σε μια δεμάτι, η δύναμη ανά μονάδα επιφάνειας, εφαρμόζεται κατά μήκος κάθε φύλλου (καλέστε το Χ-κατεύθυνση), για να μετακινήσετε ένα επίπεδο πέρα ​​από το άλλο είναι το τάση διάτμησης (φά/ΕΝΑ). Η αλλαγή της ταχύτητας του ρευστού με απόσταση κάθετη προς την εφαρμοζόμενη δύναμη (καλέστε αυτό το γ-κατεύθυνση) είναι η κλίση ταχύτητας (Δ_v_ / Δ_y_) ή ρυθμός διάτμησης.

Δυναμικό ιξώδες, επίσης γνωστός ως απόλυτο ιξώδες ή απλά ιξώδες (ή η), είναι ο λόγος της διατμητικής τάσης προς τον ρυθμό διάτμησης και έχει μονάδες στο σύστημα SI των pascal-seconds (Pa-s):

η = (φά/ΕΝΑ) / (Δ_v_ / Δ_y_)

Σε όρους CGS, το ιξώδες έχει μονάδες poise (P), όπου 1 g-cm^-1-μικρό^-1 = 1 P = 0,1 Pa-s. Το Poise είναι άβολα μεγάλο για τα περισσότερα υγρά, ωστόσο, έτσι το centipoise (cP) χρησιμοποιείται πιο συχνά.

Το δυναμικό ιξώδες μετριέται συχνά με περιστροφικό ιξωδόμετρο, το οποίο χρησιμοποιεί έναν περιστρεφόμενο καθετήρα βυθισμένο σε ένα δείγμα υγρού. Ανάλογα με τη φύση της δοκιμής, ο ανιχνευτής μπορεί να είναι ένας κύλινδρος, μια σφαίρα, ένας δίσκος ή κάποιο άλλο σχήμα. Το ιξώδες καθορίζεται από τη δύναμη που απαιτείται για την περιστροφή του ανιχνευτή με επιλεγμένη ταχύτητα. Επειδή το ιξώδες ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία, κάθε σημαντική περιγραφή του ιξώδους πρέπει επίσης να περιλαμβάνει τη θερμοκρασία.

ΕΝΑ Νεύτωνα ρευστό, όπως το νερό, έχει ένα σταθερό ιξώδες παρά την ένταση της διάτμησης. Τα μη-Νεύτωνα υγρά έχουν ιξώδη που ποικίλλουν ανάλογα με το μέγεθος της διατμητικής τάσης.

Η βαφή, το κέτσαπ και η μαγιονέζα είναι μη Νεύτωνα υγρά που υφίστανται αραίωση του στρες, πράγμα που σημαίνει ότι το ιξώδες τους μειώνεται με ανάδευση. Αντίθετα, ένα μείγμα αραβοσίτου και νερού, καλείται μερικές φορές Oobleck και χρησιμοποιείται για μερικές συνταγές λάσπης, παρουσιάζει πάχυνση του στρες - μπορείτε να πιέσετε αργά το χέρι σας στο oobleck, αλλά γίνεται άκαμπτο εάν χτυπηθεί γρήγορα.

Σε αντίθεση με το δυναμικό ιξώδες, κινηματικό ιξώδες μετρά την αντίσταση στη ροή μόνο υπό την επίδραση της βαρύτητας και χρησιμοποιείται κυρίως για τα Νεύτωνα υγρά. Κινητικό ιξώδες υ είναι η αναλογία δυναμικού ιξώδους η και η πυκνότητα μάζας ρ του υγρού:

υ = η/ρ

Το κινηματικό ιξώδες έχει μονάδες CGS cm²/ s, ονομάζεται Stokes (St), που πήρε το όνομά του από τον Ιρλανδό μαθηματικό Sir George Gabriel Stokes, ο οποίος έκανε μεγάλη δουλειά στη μηχανική ρευστών. Λόγω του εύρους τιμών για τα περισσότερα υγρά, το κινηματικό ιξώδες εκφράζεται πιο εύκολα σε centistokes (cSt), όπου 1 cSt = 0,01 St.

Στις Ηνωμένες Πολιτείες, το κινηματικό ιξώδες περιγράφεται συχνά ως ιξώδες Saybolt, εκφραζόμενο ως Saybolt Universal Seconds (SUS) ή Saybolt Seconds Universal (SSU). Το ιξώδες Saybolt, που ονομάζεται επίσης ιξώδες SSU, μετράται με ιξωδόμετρο Saybolt, το οποίο θερμαίνει το υγρό στην επιθυμητή θερμοκρασία και το χύνει μέσω βαθμονομημένου στομίου.

Οι τυπικές θερμοκρασίες δοκιμής είναι 77, 100, 122 και 210 βαθμοί Φαρενάιτ (25,0, 37,8, 50,0 και 98,9 βαθμούς Κελσίου). Ο χρόνος σε δευτερόλεπτα για τη ροή 60 mL υγρού μέσω του στομίου είναι ο SSU.

Στο έγγραφό της ASTM D2161-19, η Αμερικανική Εταιρεία Δοκιμών και Υλικών έχει ορίσει τον τρόπο μετατροπής μεταξύ κινηματικού ιξώδους υ σε centistokes και SSU τ σε δευτερόλεπτα. Η μέθοδος προκύπτει εμπειρικά και κατά συνέπεια είναι κάπως περίπλοκη. Σε απλοποιημένη μορφή, η μετατροπή SSU σε cSt χρησιμοποιεί τις ακόλουθες εξισώσεις για διαφορετικές περιοχές ιξώδους SSU:

υ = 0.226_t_ - 195 /τ (32 < τ < 100)

υ = 0,220_t_ - 135 /τ (t> 100)

Η μετατροπή του κινηματικού ιξώδους σε SSU απαιτεί την αντίστροφη σχέση, η οποία μπορεί να ληφθεί χρησιμοποιώντας τη λύση στην τετραγωνική εξίσωση:

τ = [-b + SQRT (β² - 4ac)] / [2α]

Πού: b = -υ σε centistokes (cSt)

a = 0,226 και c = -195 (1 ≥ υ ≥ 20.63)

a = 0,220 και c = -135 (20,63> υ > 52)

Εάν το κινηματικό ιξώδες υ = 30 centistokes:

1. Προσδιορίστε τους όρους a, b και c: a = 0.226, b = -30 και c = -195.
2. Υπολογισμός β² = 900.00.
3. Υπολογισμός 4ac = 4 × 0,226 × -195 = -176,28.
4. Υπολογίστε 2a = 2 × 0,226 = 0,452.
5. Υπολογισμός SQRT (β² -4ac) = √1076.28 = 32.81.
6. Υπολογίστε το ιξώδες SSU t = [-b + SQRT (b² -4ac)] / [2a] = 138,9 δευτερόλεπτα.