Jak przekonwertować centystokes na SSU

Lepkość jest miarą oporu przepływu płynu i jest spowodowana wewnętrznym oporem ruchu. Ciecz o niskiej lepkości, taka jak woda, płynie łatwo w porównaniu z płynem o wysokiej lepkości, takim jak miód. Ogólnie lepkość cieczy spada wraz ze wzrostem temperatury. Na przykład miód jest bardzo lepki, gdy jest zimny i wyciekałby ze słoika, gdybyś próbował go nalać. Podgrzej jednak miód, a nalewanie stanie się łatwe.

Jeśli wyobrazisz sobie warstwy płynnych arkuszy papieru ułożone w snop, siłę na jednostkę powierzchni przyłożoną wzdłuż długości każdego arkusza (nazwij to x-kierunek), aby przenieść jedną warstwę za drugą, jest naprężenie ścinające (fa/ZA). Zmiana prędkości płynu wraz z odległością prostopadłą do przyłożonej siły (nazwijmy to tak-kierunek) to gradient prędkości (Δ_v_/Δ_y_) lub szybkość ścinania.

Lepkość dynamiczna, znany również jako lepkość bezwzględna lub po prostu lepkość (lub η), jest stosunkiem naprężenia ścinającego do szybkości ścinania i ma jednostki w układzie SI pascal-sekund (Pa-s):

η = (fa/ZA) / (Δ_v_/Δ_y_)

W kategoriach CGS lepkość ma jednostki puazów (P), gdzie 1 g-cm^-1-s^-1 = 1 P = 0,1 Pa-s. Puaz jest jednak niewygodnie duży dla większości płynów, dlatego częściej stosuje się centypuaz (cP).

Lepkość dynamiczną często mierzy się za pomocą lepkościomierza rotacyjnego, w którym wykorzystuje się wirującą sondę zanurzoną w próbce cieczy. W zależności od charakteru badania sonda może mieć kształt cylindra, kuli, dysku lub innego kształtu. Lepkość określa siła potrzebna do obracania sondy z wybraną prędkością. Ponieważ lepkość zmienia się wraz z temperaturą, każdy sensowny opis lepkości musi również zawierać temperaturę.

ZA płyn newtonowski, podobnie jak woda, ma stałą lepkość pomimo naprężeń ścinających. Płyny nienewtonowskie mają lepkość, która zmienia się wraz z wielkością naprężenia ścinającego.

Farba, keczup i majonez to płyny nienewtonowskie, które ulegają rozrzedzeniu pod wpływem stresu, co oznacza, że ​​ich lepkość zmniejsza się wraz z mieszaniem. Natomiast mieszanka skrobi kukurydzianej i wody, czasami nazywana obleck i stosowany w niektórych przepisach na śluz, wykazuje zagęszczenie stresu – możesz powoli wepchnąć rękę w obleck, ale staje się sztywna, jeśli uderzysz szybko.

W przeciwieństwie do lepkości dynamicznej, lepkość kinematyczna mierzy opór przepływu tylko pod wpływem grawitacji i jest używany głównie do płynów newtonowskich. Lepkość kinematyczna υ jest stosunkiem lepkości dynamicznej η i gęstość masową ρ cieczy:

υ = η/ρ

Lepkość kinematyczna ma jednostki CGS cm²/s, zwany Stokes (St), nazwany na cześć irlandzkiego matematyka Sir George'a Gabriela Stokesa, który dużo pracował w mechanice płynów. Ze względu na zakres wartości dla większości płynów, lepkość kinematyczną wygodniej wyraża się w centystoksach (cSt), gdzie 1 cSt = 0,01 St.

W Stanach Zjednoczonych lepkość kinematyczna jest często określana jako lepkość Saybolta, wyrażona jako Saybolt Universal Seconds (SUS) lub Saybolt Seconds Universal (SSU). Lepkość Saybolta, zwana również lepkością SSU, mierzy się za pomocą lepkościomierza Saybolta, który podgrzewa ciecz do pożądanej temperatury i wlewa ją przez skalibrowany otwór.

Standardowe temperatury testowe to 77, 100, 122 i 210 stopni Fahrenheita (25,0, 37,8, 50,0 i 98,9 stopni Celsjusza). Czas w sekundach, w którym 60 ml cieczy przepływa przez otwór, to SSU.

W swoim dokumencie ASTM D2161-19 Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów określiło sposób zamiany lepkości kinematycznej υ w centystoksach i SSU t w sekundy. Metoda wywodzi się empirycznie, a co za tym idzie jest nieco skomplikowana. W uproszczonej formie przeliczanie SSU na cSt wykorzystuje następujące równania dla różnych zakresów lepkości SSU:

υ = 0,226_t_ − 195/t (32 < t < 100)

υ = 0,220_t_ − 135/t (t > 100)

Przekształcenie lepkości kinematycznej na SSU wymaga odwrotnej zależności, którą można uzyskać z rozwiązania równania kwadratowego:

t = [-b + PIERWIASTEK(b² - 4ac) ] / [2a]

Gdzie: b = -υ w centystoksach (cSt)

a = 0,226 i c = -195 (1 ≥ υ ≥ 20.63)

a = 0,220 i c = -135 (20,63 > υ > 52)

Jeśli lepkość kinematyczna υ = 30 centystoksów:

1. Wyznacz wyrazy a, b i c: a = 0,226, b = -30 i c = -195.
2. Oblicz b² = 900.00.
3. Oblicz 4ac = 4 × 0,226 × -195 = -176,28.
4. Oblicz 2a = 2 × 0,226 = 0,452.
5. Oblicz PIERWIASTEK(b² -4ac) = √1076,28 = 32,81.
6. Oblicz lepkość SSU t = [-b + SQRT(b² -4ac)] / [2a] = 138,9 sekundy.