Як перетворити сантистоки на SSU

В'язкість є мірою опору рідини потоку і обумовлена ​​внутрішнім опором руху. Рідина з низькою в'язкістю, подібно до води, легко тече у порівнянні з такою з високою в'язкістю, як мед. Загалом, в'язкість для рідини зменшується із збільшенням температури. Наприклад, мед дуже в’язкий, якщо він холодний, і він буде сочитися з банки, якщо ви спробуєте його вилити. Хоча нагрійте мед, і його стає легко розливати.

Якщо ви уявляєте шари рідиноподібних аркушів паперу, складених в сноп, сила на одиницю площі, прикладена по довжині кожного аркуша (називайте це х-напрямок), щоб перемістити один шар повз іншого - це напруга зсуву (F/A). Зміна швидкості рідини з відстанню, перпендикулярною до прикладеної сили (назвемо це р-напрямок) - це градієнт швидкості (Δ_v_ / Δ_y_) або швидкість зсуву.

Динамічна в'язкість, також відомий як абсолютна в'язкість або просто в'язкість (або η), є відношенням напруги зсуву до швидкості зсуву і має одиниці вимірювання в системі СІ паскаль-секунд (Па-с):

η = (F/A) / (Δ_v_ / Δ_y_)

З точки зору CGS, в'язкість має одиниці врівноваженості (Р), де 1 г-см^-1-s^-1 = 1 P = 0,1 Па-с. Однак урівноваженість незручно велика для більшості рідин, тому сантипуаз (ср) використовується частіше.

Динамічну в'язкість часто вимірюють за допомогою обертального віскозиметра, який використовує прядильний зонд, занурений у зразок рідини. Залежно від характеру тесту, зондом може бути циліндр, сфера, диск або якась інша форма. В'язкість визначається силою, необхідною для обертання зонда з обраною швидкістю. Оскільки в'язкість змінюється залежно від температури, будь-який значущий опис в'язкості також повинен включати температуру.

A Ньютонова рідина, як і вода, має постійну в'язкість, незважаючи на величину напруги зсуву. Неньютонівські рідини мають в'язкість, яка змінюється залежно від величини напруги зсуву.

Фарба, кетчуп та майонез - неньютонівська рідина, яка зазнає стрес-розрідження, що означає, що їх в’язкість зменшується при перемішуванні. На відміну від них, іноді називають суміш кукурудзяного крохмалю та води ооблек і використовується для деяких рецептів слизу, він демонструє посилення стресу - ви можете повільно заштовхнути руку в розпушувач, але він швидко стає жорстким, якщо швидко його вдарити.

На відміну від динамічної в'язкості, кінематична в'язкість вимірює опір потоку лише під впливом сили тяжіння і в основному використовується для ньютонівських рідин. Кінематична в'язкість υ - відношення динамічної в'язкості η і щільність маси ρ рідини:

υ = η/ρ

Кінематична в'язкість має одиниці CGS см²/ с, називається стоки (St), названий на честь ірландського математика сера Джорджа Габріеля Стокса, який багато працював у галузі механіки рідини. Через діапазон значень для більшості рідин кінематична в'язкість зручніше виражається в сантистоках (сСт), де 1 сСт = 0,01 св.

У Сполучених Штатах кінематична в'язкість часто описується як в'язкість Сайболта, виражена як універсальні секунди Сейболта (SUS) або універсальні секунди Сейболта (SSU). В'язкість Сайболта, яку також називають в'язкістю SSU, вимірюється за допомогою віскозиметра Сайболта, який нагріває рідину до бажаної температури і виливає її через калібрований отвір.

Стандартні температури тестування становлять 77, 100, 122 та 210 градусів за Фаренгейтом (25,0, 37,8, 50,0 та 98,9 градусів Цельсія). Час у секундах, протягом якого 60 мл рідини протікає через отвір, є SSU.

У своєму документі ASTM D2161-19 Американське товариство випробувань та матеріалів визначило спосіб перетворення між кінематичною в'язкістю υ в сантистоках та СумДУ т за секунди. Метод виведений емпірично, а отже, він дещо складний. У спрощеній формі для перетворення SSU в cSt використовуються такі рівняння для різних діапазонів в'язкості SSU:

υ = 0,226_т_ - 195 /т (32 < т < 100)

υ = 0,220_t_ - 135 /т (t> 100)

Для перетворення кінематичної в’язкості в SSU потрібна зворотна залежність, яку можна отримати, використовуючи рішення квадратного рівняння:

т = [-b + SQRT (b² - 4ac)] / [2a]

Де: b = -υ в сантистоках (сСт)

a = 0,226 та c = -195 (1 ≥ υ ≥ 20.63)

a = 0,220 і c = -135 (20,63> υ > 52)

Якщо кінематична в'язкість υ = 30 сантистоків:

1. Визначте доданки a, b та c: a = 0,226, b = -30 та c = -195.
2. Обчислити b² = 900.00.
3. Обчисліть 4ac = 4 × 0,226 × -195 = -176,28.
4. Обчисліть 2a = 2 × 0,226 = 0,452.
5. Обчислити SQRT (b² -4ac) = √1076,28 = 32,81.
6. Розрахувати в’язкість SSU t = [-b + SQRT (b² -4ac)] / [2a] = 138,9 секунди.