Hur konverterar man Centistokes till SSU

Viskositet är ett mått på vätskans motstånd mot flöde och orsakas av det inre motståndet mot rörelse. En vätska med låg viskositet, som vatten, flyter lätt jämfört med en med hög viskositet, som honung. I allmänhet minskar viskositeten för en vätska när temperaturen ökar. Honung, till exempel, är mycket viskös om den är kall och skulle sippra från burken om du försökte hälla den. Värm honungen, men det blir lätt att hälla.

Om du föreställer dig lager av vätskeformiga pappersark staplade i en skiva, kraften per ytenhet, applicerad längs varje ark (kallar det här för x-riktning), att flytta ett lager förbi ett annat är skjuvspänning (F/A). Förändringen av fluidhastigheten med avståndet vinkelrätt mot den applicerade kraften (kallar detta y-riktning) är hastighetsgradienten (Δ_v_ / Δ_y_) eller skjuvhastighet.

Dynamisk viskositet, också känd som absolut viskositet eller bara viskositet (eller η), är förhållandet mellan skjuvspänning och skjuvhastighet och har enheter i SI-systemet av pascal-sekunder (Pa-s):

η = (F/A) / (Δ_v_ / Δ_y_)

I CGS-termer har viskositeten enheter av balans (P), där 1 g-cm^-1-s^-1 = 1 P = 0,1 Pa-s. Kraften är obekvämt stor för de flesta vätskor, men centipoise (cP) används oftare.

Dynamisk viskositet mäts ofta med en roterande viskosimeter som använder en roterande sond nedsänkt i ett vätskeprov. Beroende på testets karaktär kan sonden vara en cylinder, en sfär, en skiva eller någon annan form. Viskositeten bestäms av den kraft som behövs för att rotera sonden med en vald hastighet. Eftersom viskositeten varierar med temperaturen, måste all meningsfull beskrivning av viskositeten också innehålla temperatur.

A Newtons vätskasom vatten har en konstant viskositet trots mängden skjuvspänning. Icke-newtonska vätskor har viskositeter som varierar med storleken på skjuvspänningen.

Måla, ketchup och majonnäs är icke-newtonska vätskor som genomgår stressförtunnande, vilket innebär att deras viskositet minskar under omrörning. Däremot en blandning av majsstärkelse och vatten, ibland kallad oobleck och används för vissa slemrecept, uppvisar stressförtjockning - du kan sakta trycka handen i obleck, men den blir stel om den slås snabbt.

Till skillnad från dynamisk viskositet, kinematisk viskositet mäter motståndet mot flöde endast under påverkan av tyngdkraften och används främst för Newton vätskor. Kinematisk viskositet υ är förhållandet mellan dynamisk viskositet η och massdensiteten ρ av vätskan:

υ = η/ρ

Kinematisk viskositet har CGS-enheter på cm²/ s, kallas stokes (St), uppkallad efter irländsk matematiker Sir George Gabriel Stokes, som gjorde mycket arbete inom flytande mekanik. På grund av värden för de flesta vätskor uttrycks kinematisk viskositet mer bekvämt i centistoke (cSt), där 1 cSt = 0,01 St.

I USA beskrivs kinematisk viskositet ofta som Saybolt-viskositet, uttryckt som Saybolt Universal Seconds (SUS) eller Saybolt Seconds Universal (SSU). Saybolt-viskositet, även kallad SSU-viskositet, mäts med en Saybolt-viskosimeter som värmer vätskan till önskad temperatur och häller den genom en kalibrerad öppning.

Standardtesttemperaturer är 77, 100, 122 och 210 grader Fahrenheit (25,0, 37,8, 50,0 och 98,9 grader Celsius). Tiden i sekunder för att 60 ml vätska ska strömma genom öppningen är SSU.

I sitt dokument ASTM D2161-19 har American Society for Testing and Materials definierat hur man konverterar mellan kinematisk viskositet υ i centistokes och SSU t inom sekunder. Metoden härleds empiriskt och är följaktligen något komplex. I förenklad form använder konvertering av SSU till cSt följande ekvationer för olika intervaller av SSU-viskositet:

υ = 0.226_t_ - 195 /t (32 < t < 100)

υ = 0.220_t_ - 135 /t (t> 100)

Omvandling av kinematisk viskositet till SSU kräver det inversa förhållandet, vilket kan erhållas genom att använda lösningen till den kvadratiska ekvationen:

t = [-b + SQRT (b² - 4ac)] / [2a]

Var: b = -υ i centistokes (cSt)

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

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

Om den kinematiska viskositeten υ = 30 centistoke:

1. Bestäm termerna a, b och c: a = 0,226, b = -30 och c = -195.
2. Beräkna b² = 900.00.
3. Beräkna 4ac = 4 × 0,226 × -195 = -176,28.
4. Beräkna 2a = 2 × 0,226 = 0,452.
5. Beräkna SQRT (b² -4ac) = √1076,28 = 32,81.
6. Beräkna SSU-viskositet t = [-b + SQRT (b² -4ac)] / [2a] = 138,9 sekunder.