Centistokes converteren naar SSU

Viscositeit is een maat voor de weerstand van een vloeistof tegen stroming en wordt veroorzaakt door de interne weerstand tegen beweging. Een vloeistof met een lage viscositeit, zoals water, vloeit gemakkelijk in vergelijking met een vloeistof met een hoge viscositeit, zoals honing. In het algemeen neemt de viscositeit voor een vloeistof af naarmate de temperatuur stijgt. Honing is bijvoorbeeld erg stroperig als het koud is en zou uit de pot sijpelen als je het zou proberen te schenken. Verwarm de honing echter en het wordt gemakkelijk om te gieten.

Als je je lagen van vloeistofachtige vellen papier voorstelt die in een bundel zijn gestapeld, de kracht per oppervlakte-eenheid, uitgeoefend langs de lengte van elk vel (noem dit de X-richting), om de ene laag langs de andere te bewegen is de schuifspanning (F/EEN). De verandering van vloeistofsnelheid met afstand loodrecht op de uitgeoefende kracht (noem dit de this ja-richting) is de snelheidsgradiënt (Δ_v_/Δ_y_) of afschuifsnelheid.

Dynamische viscositeit, ook gekend als absolute viscositeit: of gewoon viscositeit: (of η), is de verhouding van schuifspanning tot schuifsnelheid en heeft eenheden in het SI-systeem van pascal-seconden (Pa-s):

η = (F/EEN) / (Δ_v_/Δ_y_)

In CGS-termen heeft viscositeit eenheden van poise (P), waarbij 1 g-cm^-1-s^-1 = 1 P = 0,1 Pa-s. Het evenwicht is echter onhandig groot voor de meeste vloeistoffen, dus de centipoise (cP) wordt vaker gebruikt.

Dynamische viscositeit wordt vaak gemeten met een rotatieviscosimeter, die een draaiende sonde gebruikt die is ondergedompeld in een vloeistofmonster. Afhankelijk van de aard van de test kan de sonde een cilinder, een bol, een schijf of een andere vorm zijn. De viscositeit wordt bepaald door de kracht die nodig is om de sonde met een gekozen snelheid te draaien. Omdat de viscositeit varieert met de temperatuur, moet elke betekenisvolle beschrijving van de viscositeit ook de temperatuur omvatten.

EEN Newtoniaanse vloeistofheeft, net als water, een constante viscositeit ondanks de hoeveelheid schuifspanning. Niet-Newtoniaanse vloeistoffen hebben viscositeiten die variëren met de grootte van de schuifspanning.

Verf, ketchup en mayonaise zijn niet-Newtoniaanse vloeistoffen die spanningsverdunning ondergaan, wat betekent dat hun viscositeit door roeren afneemt. Daarentegen is een mengsel van maizena en water, soms genoemd oobleck en gebruikt voor sommige slijmrecepten, vertoont stressverdikking - je kunt je hand langzaam in de oobleck duwen, maar hij wordt stijf als hij snel wordt geraakt.

In tegenstelling tot dynamische viscositeit, kinematische viscositeit: meet de weerstand tegen stroming alleen onder invloed van de zwaartekracht en wordt voornamelijk gebruikt voor Newtonse vloeistoffen. Kinematische viscositeit: υ is de verhouding van dynamische viscositeit η en de massadichtheid ρ van de vloeistof:

υ = η/ρ

Kinematische viscositeit heeft CGS-eenheden van cm²/s, genaamd stookt (St), genoemd naar de Ierse wiskundige Sir George Gabriel Stokes, die veel werk deed in de vloeistofmechanica. Vanwege het bereik van waarden voor de meeste vloeistoffen, wordt de kinematische viscositeit gemakkelijker uitgedrukt in centistokes (cSt), waarbij 1 cSt = 0,01 St.

In de Verenigde Staten wordt kinematische viscositeit vaak beschreven als Saybolt-viscositeit, uitgedrukt als Saybolt Universal Seconds (SUS) of Saybolt Seconds Universal (SSU). Saybolt-viscositeit, ook wel SSU-viscositeit genoemd, wordt gemeten met een Saybolt-viscosimeter, die de vloeistof verwarmt tot een gewenste temperatuur en deze door een gekalibreerde opening giet.

Standaard testtemperaturen zijn 77, 100, 122 en 210 graden Fahrenheit (25,0, 37,8, 50,0 en 98,9 graden Celsius). De tijd in seconden waarin 60 ml vloeistof door de opening stroomt, is de SSU.

In haar document ASTM D2161-19 heeft de American Society for Testing and Materials gedefinieerd hoe te converteren tussen kinematische viscositeit υ in centistokes en SSU t in seconden. De methode is empirisch afgeleid en daardoor enigszins complex. In vereenvoudigde vorm gebruikt het converteren van SSU naar cSt de volgende vergelijkingen voor verschillende bereiken van SSU-viscositeit:

υ = 0.226_t_ − 195/t (32 < t < 100)

υ = 0.220_t_ − 135/t (t > 100)

Het omzetten van kinematische viscositeit naar SSU vereist de inverse relatie, die kan worden verkregen door de oplossing van de kwadratische vergelijking te gebruiken:

t = [-b + WORTEL(b² - 4ac) ] / [2a]

Waar: b = -υ in centistokes (cSt)

a = 0,226 en c = -195 (1 ≥ υ ≥ 20.63)

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

Als de kinematische viscositeit υ = 30 centistoke:

1. Bepaal de termen a, b en c: a = 0.226, b = -30 en c = -195.
2. Bereken b² = 900.00.
3. Bereken 4ac = 4 × 0,226 × -195 = -176,28.
4. Bereken 2a = 2 × 0,226 = 0,452.
5. Bereken SQRT(b² -4ac) = -1076,28 = 32,81.
6. Bereken SSU-viscositeit t = [-b + SQRT(b² -4ac)] / [2a] = 138,9 seconden.