Como converter Centistokes em SSU

A viscosidade é uma medida da resistência de um fluido ao fluxo e é causada pela resistência interna ao movimento. Um líquido com baixa viscosidade, como a água, flui facilmente em comparação a outro com alta viscosidade, como o mel. Em geral, a viscosidade de um líquido diminui à medida que a temperatura aumenta. O mel, por exemplo, é muito viscoso se estiver frio e escorrerá da jarra se você tentar despejá-lo. Aqueça o mel, porém, e ele se tornará fácil de derramar.

Se você imaginar camadas de folhas de papel semelhantes a fluidos empilhadas em um feixe, a força por unidade de área, aplicada ao longo do comprimento de cada folha (chame isso de x-direcção), para mover uma camada após a outra é o tensão de cisalhamento (F/UMA). A mudança da velocidade do fluido com a distância perpendicular à força aplicada (chame isso de y-direction) é o gradiente de velocidade (Δ_v_ / Δ_y_) ou taxa de cisalhamento.

Viscosidade dinamica, também conhecido como viscosidade absoluta ou simplesmente

η = (F/UMA) / (Δ_v_ / Δ_y_)

Em termos de CGS, a viscosidade tem unidades de equilíbrio (P), onde 1 g-cm^-1-s^-1 = 1 P = 0,1 Pa-s. O equilíbrio é inconvenientemente grande para a maioria dos fluidos, portanto, o centipoise (cP) é o mais comumente usado.

A viscosidade dinâmica é freqüentemente medida com um viscosímetro rotacional, que usa uma sonda giratória imersa em uma amostra de líquido. Dependendo da natureza do teste, a sonda pode ser um cilindro, uma esfera, um disco ou alguma outra forma. A viscosidade é determinada pela força necessária para girar a sonda em uma velocidade escolhida. Como a viscosidade varia com a temperatura, qualquer descrição significativa da viscosidade também deve incluir a temperatura.

UMA Fluido newtoniano, como a água, tem uma viscosidade constante, apesar da quantidade de tensão de cisalhamento. Os fluidos não newtonianos têm viscosidades que variam com a magnitude da tensão de cisalhamento.

Tinta, ketchup e maionese são fluidos não newtonianos que sofrem diluição por estresse, o que significa que suas viscosidades diminuem com a agitação. Em contraste, uma mistura de amido de milho e água, às vezes chamada Oobleck e usado para algumas receitas de limo, exibe espessamento do estresse - você pode empurrar lentamente a mão para dentro do oobleck, mas ele fica rígido se for tocado rapidamente.

Ao contrário da viscosidade dinâmica, viscosidade cinemática mede a resistência ao fluxo apenas sob a influência da gravidade e é usado principalmente para fluidos newtonianos. Viscosidade cinemática υ é a proporção da viscosidade dinâmica η e a densidade de massa ρ do líquido:

υ = η/ρ

A viscosidade cinemática tem unidades CGS de cm²/ s, chamado Stokes (St), em homenagem ao matemático irlandês Sir George Gabriel Stokes, que trabalhou muito na mecânica dos fluidos. Por causa da faixa de valores para a maioria dos fluidos, a viscosidade cinemática é mais convenientemente expressa em centistokes (cSt), onde 1 cSt = 0,01 St.

Nos Estados Unidos, a viscosidade cinemática é frequentemente descrita como viscosidade Saybolt, expressa como Saybolt Universal Seconds (SUS) ou Saybolt Seconds Universal (SSU). A viscosidade Saybolt, também chamada de viscosidade SSU, é medida com um viscosímetro Saybolt, que aquece o líquido até a temperatura desejada e o derrama através de um orifício calibrado.

As temperaturas de teste padrão são 77, 100, 122 e 210 graus Fahrenheit (25,0, 37,8, 50,0 e 98,9 graus Celsius). O tempo em segundos para 60 mL do líquido fluir pelo orifício é o SSU.

Em seu documento ASTM D2161-19, a American Society for Testing and Materials definiu como converter entre a viscosidade cinemática υ em centistokes e SSU t em segundos. O método é derivado empiricamente e, conseqüentemente, é um tanto complexo. De forma simplificada, a conversão de SSU em cSt usa as seguintes equações para diferentes faixas de viscosidade de SSU:

υ = 0,226_t_ - 195 /t (32 < t < 100)

υ = 0,220_t_ - 135 /t (t> 100)

Converter a viscosidade cinemática em SSU requer a relação inversa, que pode ser obtida usando a solução da equação quadrática:

t = [-b + SQRT (b² - 4ac)] / [2a]

Onde: b = -υ em centistokes (cSt)

a = 0,226 e c = -195 (1 ≥ υ ≥ 20.63)

a = 0,220 e c = -135 (20,63> υ > 52)

Se a viscosidade cinemática υ = 30 centistokes:

1. Determine os termos a, bec: a = 0,226, b = -30 e c = -195.
2. Calcule b² = 900.00.
3. Calcule 4ac = 4 × 0,226 × -195 = -176,28.
4. Calcule 2a = 2 × 0,226 = 0,452.
5. Calcule SQRT (b² -4ac) = √1076,28 = 32,81.
6. Calcular a viscosidade SSU t = [-b + SQRT (b² -4ac)] / [2a] = 138,9 segundos.