밀폐및제한된 계면활성제 기반 전단 점성 비탄성 유체의 구형 입자 의 정착 속도의 실험 적 측정

이 절차의 전반적인 목표는 다양한 논리의 비경계 및 경계 계면활성제 기반 점탄성 유체에서 구형 입자의 말단 침강 속도를 측정하는 것입니다. 이는 광범위한 실제 논리적 특성을 얻기 위해 다양한 농도의 계면활성제 기반 점탄성 유체를 준비함으로써 달성됩니다. 두 번째 단계는 광범위한 유체 방사선 특성에서 입자보다 훨씬 큰 직경의 비커에서 무한한 유체 내 입자의 침강 속도를 측정하는 것입니다.

다음으로, 입자의 침강 속도는 플렉시 유리로 만들어진 평행 판 실험 셀에 평행 벽이 있는 상태에서 측정됩니다. 마지막 단계는 유체의 방사선 특성을 측정하는 것입니다. ter를 사용하면 특성은 입자의 침전 속도와 상관 관계가 있습니다.

궁극적으로 이 실험은 실제 논리적 특성의 함수로서 비경계 및 경계가 있는 점탄성 계면활성제 유체의 침강 속도를 측정하는 데 도움이 됩니다. 이 데이터는 유체 탄성이 침강 속도에 미치는 영향을 정량화하기 위한 기초가 될 수 있습니다. 이 방법의 시각적 시연은 다른 실험실에서 우리가 실험에서 시연하는 것을 재현할 수 있도록 하는 데 필수적입니다.

수압 파쇄, 제약 산업의 제조, 반도체 가공 등과 같은 많은 실제 응용 분야에서 이러한 측정에서 우수한 정확도를 얻는 것이 매우 중요합니다. 입자 침강 및 점탄성 유체에 대한 정확한 실험 결과는 입자에 대한 항력에 대한 탄성의 영향을 계산하는 수치 시뮬레이션을 검증하기 위한 기초를 추가로 형성할 수 있습니다. 첫 번째 단계로, 이 실험에 사용될 두 가지 성분의 광학적으로 투명한 점탄성 유체를 준비합니다.

한 가지 구성 요소는 오닐 계면 활성제, 나트륨 크실렌 설포 네이트입니다. 다른 구성 요소는 오닉 계면 활성제, NNN 트리메틸 1 Okta de 염화 암모늄입니다. 증류수를 사용하여 계면활성제, 농도를 변경하고 다양한 점도에 걸쳐 있습니다.

필요한 양의 증류수에 온오스 계면활성제를 첨가하는 것으로 시작합니다. 혼합 후, 이 혼합물에 양이온성 계면활성제를 첨가하고 추가로 2-3분 동안 혼합합니다. 혼합물이 준비되면 측정을 위해 기포를 방출하기 위해 2-6 시간 동안 그대로 두고, 직경이 1-5 밀리미터 인 유리 구를 얻습니다.

고해상도 현미경을 사용하여 구의 직경을 측정하고 구가 매끄럽고 거의 완벽에 가까운지 확인합니다. 구슬의 침강 속도에 대한 밀폐 벽의 영향을 최소화합니다. 점탄성 유체를 사용할 구 직경의 25배 이상의 직경을 가진 유리 용기에 넣습니다.

실험실 온도계로 실내 온도와 유체 온도를 기록하고 용기 측면을 따라 미터 스틱을 장착합니다. 삼각대에 장착된 고해상도 카메라를 사용하여 유체 내 입자의 움직임을 기록합니다. 유리 구체를 액체에 부드럽게 담그고 가라앉으면 풀어줍니다.

녹음이 완료되면 프로세스를 녹음하십시오. 이미지 분석 프로그램을 사용하여 서로 다른 시간에 구의 위치를 추적할 수 있습니다. 구의 수직 위치를 시간의 함수로 플로팅합니다.

그런 다음 선의 기울기에서 단자 침강 속도를 계산합니다. 동일한 구로 동일한 조건에서 실험을 최소 3회 반복합니다. 그런 다음 직경이 다른 구에 대해 단계를 반복합니다.

수집된 데이터를 사용하여 구 지름에 대한 침강 속도를 플롯하며, 이 예에서 오차 막대는 각 구에 대한 세 가지 측정값의 변동성을 나타냅니다. 침전 속도는 구 지름 매개변수에 따라 증가합니다. 이 측정을 위해 서로 완벽하게 평행한 벽과 상단과 하단에 액세스 포트가 있는 부드러운 플렉시 유리 셀을 구성합니다.

이 셀은 벽 사이에 8mm의 간격이 있으며 간격과 수평 길이의 비율은 작아야 합니다. 액세스 포트 중 하나를 밀봉하고 셀을 점탄성 유체로 채웁니다. 고해상도 카메라를 사용하여 실내 온도와 유체 온도를 기록하고 기록 할 준비가되어 있으며 셀을 옆으로 눕히십시오.

포트를 통해 셀의 유리 구슬을 부드럽게 방출하고 고무 마개로 포트를 밀봉합니다. 구가 가라앉고 세포의 중앙에 도달하도록 합니다. 셀이 수직이 되고 구가 정착할 수 있도록 셀을 회전합니다.

미터를 배치합니다. 고해상도 비디오 카메라를 사용하여 움직임의 영역을 기록하십시오. 이미지 분석 프로그램을 사용하여 이전과 같이 침전 속도를 확인합니다.

유체를 특성화하려면 TER을 사용하여 순전한 속도의 함수로 점도를 측정합니다. 먼저 컵의 온도가 실험 중에 측정된 온도와 동일한지 확인하십시오. 그런 다음 순전히 속도를 초당 0.1에서 초당 800으로 변경합니다.

침강 실험에서 유체와 구체에 대해 10년당 최소 10회 측정합니다. 여기에 정의된 표면 평균 입자 전단 속도를 계산합니다. V는 침전 속도이고 DP는 구의 지름입니다.

다음으로, 점도에 대한 전단 속도에서 파워 록 곡선을 정의합니다. K는 흐름 일관성 인덱스이고 N은 흐름 동작 인덱스입니다. 이 곡선을 계산된 전단 속도에 가까운 값에 대한 점도 대 전단 속도 플롯에 맞춥니다.

dynamic oscillatory를 수행하여 특성화를 계속합니다. 주파수 범위에 대한 순전한 측정. 초당 0.1 rad에서 초당 100 rad.

탄성 계수와 점성 계수를 10년당 최소 10포인트로 측정한 다음 Maxwell 모델에 대한 mod I의 비율을 피팅하여 유체의 이완 시간을 결정합니다. 제한되지 않은 비탄성 유체에서 침전 점도를 찾아 유체 탄성의 영향을 조사하기 시작합니다. 특성화 연구의 K와 n, 유체 밀도 및 레이놀즈 수를 사용하여 이 작업을 수행합니다.

멱법칙 유체에 속하지 않는 구의 경우, 멱법칙 점도를 기반으로 침전 속도에 대한 무한 유체의 실험적 침전 속도로 정의된 속도 비율을 계산하여 계속합니다. k 및 n 값을 사용하여 속도 비율을 서로 다른 유체에 대한 구 지름의 함수로 플롯합니다. 이 경우 더 작은 구는 항력 감소를 경험하고 더 큰 구는 경험을 경험합니다.

항력 향상은 벽이 있는 곳에서의 침전 속도를 무한 유체의 침전 속도로 나누어 주어진 지름 구에 대한 벽 계수를 결정합니다. 주어진 유체 플롯에 대해 벽 요인은 여기에 표시된 것처럼 구 지름 대 벽 간격 비율 R의 함수로 작용합니다. 이 데이터는 R의 값이 증가함에 따라 벽 계수가 감소한다는 것을 보여주며, 이는 구 직경이 벽 간격과 비슷해짐에 따라 벽 지연 효과가 증가한다는 것을 시사합니다.

벽 계수는 뉴턴 유체와 달리 R 값에서 고유하지 않으며 벽 간격에 따라 달라지는 것을 관찰합니다. 이 절차를 시도하는 동안 유체 방사선학은 온도의 강력한 함수라는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 실험이 수행되는 온도는 정확하게 기록되어야 하며 유체 학은 동일한 온도에서 측정되어야 합니다.

실험가가 잘 알려진 글리세롤과 같은 용액에서 무한한 유체의 입자가 침전하는 것과 같은 일부 모델 시스템에서 이러한 실험을 수행하여 측정의 정확성과 반복성을 확인하는 것이 매우 중요합니다. 또한 이러한 측정을 3-4번 반복하여 측정의 반복성과 측정의 정밀도가 얼마인지 알 수 있도록 하는 것이 중요합니다.