Experimentele meting van de bezinksnelheid van bolvormige deeltjes in ongeconfinieerde en beperkte op oppervlakteactieve stoffen gebaseerde afschuifverdunning visco-elastische vloeistoffen

Het algemene doel van deze procedure is om de terminale snelheid van sferische deeltjes in onbeperkte en beperkte oppervlakteactieve stof gebaseerde visco-elastische vloeistoffen van verschillende ologieën te meten. Dit wordt bereikt door oppervlakteactieve stof gebaseerde visco-elastische vloeistoffen van verschillende concentraties te bereiden om een ​​breed scala aan reële logische eigenschappen te verkrijgen. De tweede stap is het meten van de snelheid van deeltjes in onbeperkte vloeistoffen in bekers met een diameter, veel groter dan het deeltje over een breed scala aan radiologische eigenschappen van de vloeistof.

Vervolgens wordt de snelheid van de deeltjes gemeten in aanwezigheid van parallelle wanden in een experimentele cel met parallelle platen gemaakt van plexiglas. De laatste stap is het meten van de radiologische eigenschappen van de vloeistoffen. Met behulp van een ter, worden de eigenschappen gecorreleerd met de snelheid van deeltjes.

Uiteindelijk helpt het experiment bij het meten van de snelheid in onbeperkte en beperkte visco-elastische oppervlakteactieve vloeistoffen als functie van hun reële logische eigenschappen. De gegevens kunnen de basis vormen voor het kwantificeren van de invloed van vloeistofelasticiteit op de snelheid. Visuele demonstratie van deze methode is essentieel om ervoor te zorgen dat andere laboratoria kunnen reproduceren wat we in onze experimenten demonstreren.

Het is uiterst belangrijk om goede nauwkeurigheid in deze metingen te krijgen voor veel praktische toepassingen zoals hydraulisch fractureren, productie in de farmaceutische industrie, halfgeleiderverwerking enzovoort. Nauwkeurige experimentele resultaten voor deeltjessnelheid en visco-elastische vloeistoffen kunnen verder de basis vormen voor het valideren van numerieke simulaties die het effect van elasticiteit op de weerstand op deeltjes berekenen. Als eerste stap, bereidt u de twee componenten van optisch transparante visco-elastische vloeistoffen voor die in dit experiment worden gebruikt.

Een component is een ionische oppervlakteactieve stof, natrium xyleensulfonaat. De andere component is een ionische oppervlakteactieve stof, NNN trimethyl een Okta de ammoniumchloride. Gebruik gedistilleerd water om de oppervlakteactieve stofconcentraties te variëren en een bereik van viscositeiten te beslaan.

Begin met het toevoegen van de ionische oppervlakteactieve stof aan de vereiste hoeveelheid gedistilleerd water. Na het mengen, voegt u de kationische oppervlakteactieve stof toe aan dit mengsel en mengt u nog eens twee tot drie minuten. Zodra een mengsel is bereid, laat u het twee tot zes uur rusten om luchtbellen vrij te maken voor de meting, verkrijg glazen bollen met diameters variërend van een tot vijf millimeter.

Gebruik een hoogwaardige microscoop om de diameters van de bollen te meten en ervoor te zorgen dat ze glad en bijna perfect zijn. Om het effect van de begrenzende wanden op de snelheid van de bollen te minimaliseren. Deponeer de visco-elastische vloeistof in een glazen container met een diameter van minimaal 25 keer de diameter van de te gebruiken bollen.

Noteer de kamertemperatuur en de vloeistoftemperatuur met een laboratoriumthermometer. Monteer een meterstok langs de zijkant van de container. Gebruik een hoogwaardige camera gemonteerd op een statief om de beweging van het deeltje in de vloeistof vast te leggen. Dompel een glazen bol voorzichtig in de vloeistof en laat deze los terwijl deze zich nestelt.

Noteer het proces zodra de opname voltooid is. Gebruik een beeldanalyseprogramma om de positie van de bol op verschillende tijdstippen te volgen. Plot de verticale positie van de bol als functie van de tijd.

Bereken vervolgens de terminale snelheid uit de helling van de lijn. Herhaal het experiment onder dezelfde omstandigheden met dezelfde bol minstens drie keer. Herhaal vervolgens de stappen voor bollen met verschillende diameters.

Gebruik de verzamelde gegevens om de snelheid versus de diameter van de bol te plotten, zoals in dit voorbeeld, de foutstaven suggereren de variabiliteit in de drie metingen voor elke bol. Let op dat de snelheid toeneemt met de parameter van de boldiameter. Bouw voor deze meting een cel van glad plexiglas met wanden die perfect parallel aan elkaar zijn en toegangspoorten aan de boven- en onderkant.

Deze cel heeft een opening van acht millimeter tussen de wanden, de verhouding van de opening en de horizontale lengte moet klein zijn. Verzegeld een van de toegangspoorten en vul de cel met visco-elastische vloeistof. Noteer de kamertemperatuur en de vloeistoftemperatuur met behulp van een laboratoriumthermometer met de hoge resolutiecamera klaar om op te nemen, plaats de cel op zijn zijkant.

Laat voorzichtig een glazen bol in de cel los via de poort en verzegel de poort met een rubberen stop. Laat de bol zich nestelen en het midden van de cel bereiken. Draai de cel zodat deze verticaal staat en de bol zich kan nestelen.

Plaats een meterstok langs de zijkant van de cel en neem de beweging van de bol op met behulp van de hoge resolutie videocamera. Gebruik het beeldanalyseprogramma om de snelheid te bepalen zoals eerder.

Gebruik een TER om de viscositeit van de vloeistof te meten als functie van de scheurgraad. Zorg ervoor dat de temperatuur van de cup hetzelfde is als de gemeten temperatuur tijdens het experiment. Varieer vervolgens de scheurgraad van 0,1 per seconde tot 800 per seconde.

Neem minimaal 10 metingen per decennium voor de vloeistof en bollen in de neerslagexperimenten. Bereken de oppervlaktegemiddelde deeltjesschuurgraad gedefinieerd hier. V is de snelheid en DP is de diameter van de bol.

Definieer vervolgens een vermogensvergrendelingscurve in de scheurgraad voor de viscositeit. Met K als stromingsconsistentie-index en N als stromingsgedragsindex. Pas deze curve toe op de viscositeit versus scheurgraadgrafiek voor waarden in de buurt van de berekende scheurgraad.

Ga door met de karakterisering door dynamische oscillerende. Schuurmetingen over het bereik van frequenties uit te voeren. 0,1 rad per seconde tot 100 rad per seconde.

Meet de elastische modulus en de stroperige modulus op minimaal 10 punten per decennium en pas vervolgens de verhouding van de mod I aan een Maxwell-model aan om de