Rheonics Οι αισθητήρες τύπου SR είναι ενσωματωμένα όργανα για τη μέτρηση του ιξώδους και της πυκνότητας ενός ρευστού σε πραγματικό χρόνο, καθώς και της θερμοκρασίας και των παραγώγων αυτών των τιμών. Rheonics προσφέρει το ιξωδόμετρο διεργασίας SRV για τη μέτρηση του ιξώδους και το εν σειρά μετρητή πυκνότητας SRD για τις τιμές πυκνότητας και ιξώδους ενός ρευστού. Και οι δύο αισθητήρες αισθητήρων είναι συμπαγείς, μικρού βάρους και ερμητικά σφραγισμένοι, καθιστώντας τους κατάλληλους για όλες τις βιομηχανικές διεργασίες που περιλαμβάνουν υγρά.

Και οι δύο αισθητήρες SRV και SRD βασίζονται στην τεχνολογία ισορροπημένου στρεπτικού αντηχείου (BTR). Και οι δύο αισθητήρες μετρούν και εξάγουν μετρήσεις ιξώδους για το υγρό με το οποίο έρχονται σε επαφή. Για τα νευτώνεια ρευστά, έχετε το ίδιο ιξώδες ανεξάρτητα από το όργανο που χρησιμοποιείται. Ωστόσο, για μη νευτώνεια ρευστά, αυτό δεν συμβαίνει και διαφορετικά όργανα μετρούν διαφορετικές τιμές ιξώδους - αυτό συχνά δεν οφείλεται στην ανακρίβεια του ίδιου του οργάνου, αλλά στην εξάρτηση από τη διάτμηση του ιξώδους και στο γεγονός ότι διαφορετικά όργανα κάνουν μετρήσεις σε διαφορετικές ρυθμούς διάτμησης.

Λόγω αυτής της διατμητικής εξάρτησης του ιξώδους για μη νευτώνεια ρευστά και για να καταστεί δυνατή κάποια σύγκριση μεταξύ διαφορετικών ιξωδόμετρων (συχνά μεταξύ ιξωδόμετρων διεργασίας όπως SRV και εργαστηριακών οργάνων όπως περιστροφικό ιξωδόμετρο ή ροόμετρο), είναι επιθυμητό να κατανοηθεί ο πραγματικός ρυθμός διάτμησης με τον οποίο το SRV ή SRD κάνει τις μετρήσεις. Η παρακάτω ανάλυση αναφέρει το SRV αλλά ισχύει εξίσου για το SRD.

Το αισθητήριο στοιχείο του αισθητήρα SRV αποτελείται από μια ράβδο και μια μάζα προσαρτημένη στο άκρο του, αυτή η ράβδος και το άκρο είναι κυκλικά και κυλινδρικά. Το άλλο άκρο συνδέεται με το σώμα που περιέχει τους μετατροπείς για διέγερση και αίσθηση.

Ο αισθητήρας δονείται στη στρέψη, οι στρεπτικοί συντονιστές είναι πιο σταθεροί και καλύτερα απομονωμένοι από το μηχανικό τους περιβάλλον. Οι στρεπτικοί συντονιστές που είναι κυλινδρικοί δονούνται παράλληλα με τις δικές τους επιφάνειες. Επηρεάζονται από δυνάμεις διάτμησης και ως εκ τούτου είναι κυρίως ευαίσθητα στις δυνάμεις διάχυσης (ιξώδες απόσβεση) παρά στις επιπτώσεις φόρτισης μάζας (συχνά αναφέρεται επίσης ως αδρανειακή απόσβεση).

Το ιξώδες ενός μη νευτώνειου ρευστού μπορεί να αλλάξει ανάλογα με τον ρυθμό διάτμησης στον οποίο υπόκειται. Αυτό σημαίνει ότι μια ενιαία τιμή ιξώδους δεν μπορεί να συσχετιστεί με αυτού του είδους τα υγρά σε όλες τις καταστάσεις (π.χ. στατικά, που ρέουν με διαφορετικές ταχύτητες). 

Τα εργαστηριακά ιξωδόμετρα συχνά επιτρέπουν στους χρήστες να αλλάζουν τον ρυθμό διάτμησης ή την ταχύτητα περιστροφής με την οποία μετράται το ιξώδες. Rheonics Το SRV και το SRD έχουν ρυθμό διάτμησης συνήθως πολύ υψηλότερο από εκείνο των εργαστηριακών οργάνων και οι χρήστες δεν μπορούν να τον αλλάξουν.

Είναι δυνατόν να έχουμε μια ποιοτική ιδέα σχετικά με το εύρος διάτμησης που αναμένεται για τους αισθητήρες ιξώδους SRV και οι υπολογισμοί φαίνονται σε αυτό το άρθρο. Αυτό βοηθά να προσδιοριστούν (και σε κάποιο βαθμό να ποσοτικοποιηθούν) οι συνθήκες στις οποίες μετράται το ιξώδες και να συσχετιστούν οι μετρήσεις με άλλα όργανα.

Ωστόσο, οι πραγματικές συσχετίσεις μεταξύ των μετρήσεων ιξώδους διάτμησης τύπου SR και άλλων εργαστηριακών οργάνων είναι ως επί το πλείστον εμπειρικές και ενδέχεται να μην πληρούν την ποιοτική εκτίμηση. Ο εκτιμώμενος ρυθμός διάτμησης μπορεί να μην ταιριάζει ακριβώς με την τιμή του ιξώδους από ένα ροόμετρο. Σκεφτείτε ότι Rheonics Οι αισθητήρες είναι συσκευές ελέγχου διαδικασίας κάτι περισσότερο από έναν απλό αισθητήρα ιξώδους με έμφαση στην εξαιρετικά υψηλή επαναληψιμότητα και την αναπαραγωγιμότητα των μετρήσεων με απαράμιλλη ανάλυση (συχνά 10-100 φορές υψηλότερη από τα όργανα εργαστηρίου).

Υπάρχουν δύο παράμετροι που είναι οι πιο σημαντικές για την εκτίμηση της διάτμησης που είναι το πλάτος της ταχύτητας και το πάχος της οριακής στρώσης. Είναι απαραίτητο να υπολογίσετε τις ακόλουθες παραμέτρους.
Η διατμητική τάση δίνεται από:

Εξίσωση 1: Διατμητική τάση.

Για ένα Νευτώνειο ρευστό, το η είναι μια υλική σταθερά χαρακτηριστικό του ρευστού, ∂v/∂x είναι ο ρυθμός διάτμησης στο ρευστό Εφαρμόζοντας τις εξισώσεις Navier-Stokes, λύνοντας υπό περιοδικές, μονοαξονικές συνθήκες, η λύση για το πλάτος της ταχύτητας είναι:

Εξίσωση 2: Πλάτος Ταχύτητας

Που:

• x: απόσταση από τον τοίχο του αισθητήρα
• V: πλάτος ταχύτητας στην επιφάνεια του αισθητήρα, R είναι η ακτίνα του άκρου
• δ: είναι το πάχος του οριακού στρώματος
• i: είναι τετραγωνική ρίζα -1

The πάχος οριακής στρώσης μπορεί να βρεθεί με την εξίσωση:

Εξίσωση 2: Πάχος οριακής στρώσης

• η: δυναμικό ιξώδες
• ω: γωνιακή συχνότητα
• ρ: πυκνότητα υγρού

Λαμβάνοντας υπόψη ότι στο x=2δ η ταχύτητα πέφτει στο 13 % της τιμής στην επιφάνεια του αισθητήρα. Ο ρυθμός διάτμησης γ=∂v(0)/∂x στην επιφάνεια του αισθητήρα (x=0) ακολουθεί:

Εξίσωση 4: Ρυθμός διάτμησης

Όπου το πλάτος ταχύτητας V(R) (5) δίνεται από:

 Εξίσωση 5: Πλάτος Ταχύτητας

• R: Απόσταση από τον άξονα δόνησης έως την επιφάνεια του αισθητήρα
• φ: Εύρος γωνιακής δόνησης.

Η άκρη από το SRV εκτελεί μια ημιτονοειδή περιστροφική δόνηση φ ως προς τον άξονα συμμετρίας του.

 Εξίσωση 5: Ημιτονοειδής Περιστροφική Δόνηση

Για το SRV, η ταχύτητα V(R) είναι περίπου 50 mm/s και η συχνότητα είναι 7500 Hz → ω=2π x 7500

Η παράμετρος V(R) είναι ανεξάρτητο από το ιξώδες, αλλά το πάχος του οριακού στρώματος του ρευστού δ αυξάνει. Το παρακάτω γράφημα δείχνει τη συμπεριφορά του ρυθμού διάτμησης σε σχέση με το ιξώδες και δείχνει τη μεταβολή του ρυθμού διάτμησης τόσο με το ιξώδες όσο και με την πυκνότητα του υπό διερεύνηση ρευστού.