Sınırlanmamış ve Sınırlı Yüzey Aktif Bazlı Kesme Viskoelastik Sıvılarda Küresel Parçacıkların Yerleşme Hızının Deneysel Ölçümü

Bu prosedürün genel amacı, değişen olojiye sahip sınırsız ve sınırlı yüzey aktif madde bazlı viskoelastik sıvılardaki küresel parçacıkların terminal çökelme hızlarını ölçmektir. Bu, çok çeşitli gerçek mantıksal özellikler elde etmek için farklı konsantrasyonlarda yüzey aktif madde bazlı viskoelastik sıvıların hazırlanmasıyla gerçekleştirilir. İkinci adım, çok çeşitli sıvı radyolojik özellikleri boyunca parçacıktan çok daha büyük çaptaki beherlerdeki sınırsız sıvılardaki parçacıkların çökelme hızlarını ölçmektir.

Daha sonra, parçacıkların çökelme hızı, pleksiglastan yapılmış paralel plakalı bir deney hücresinde paralel duvarların varlığında ölçülür. Son adım, sıvıların radyolojik özelliklerinin ölçülmesidir. Bir ter kullanılarak, özellikler parçacıkların çökelme hızları ile ilişkilendirilir.

Sonuç olarak, deney, gerçek mantıksal özelliklerinin bir fonksiyonu olarak sınırsız ve sınırlı viskoelastik yüzey aktif madde sıvılarındaki çökelme hızlarının ölçülmesine yardımcı olur. Veriler, akışkan elastikiyetinin çökelme hızları üzerindeki etkisini ölçmek için temel olabilir. Bu yöntemin görsel olarak gösterilmesi, diğer laboratuvarların deneylerimizde gösterdiğimiz şeyi yeniden üretebilmelerini sağlamak için çok önemlidir.

Hidrolik kırılma, ilaç endüstrisinde üretim, yarı iletken işleme vb. gibi birçok pratik uygulama için bu ölçümlerde iyi bir doğruluk elde etmek son derece önemlidir. Partikül çökelmesi ve viskoelastik sıvılar için doğru deneysel sonuçlar, elastikiyetin partiküller üzerindeki sürtünme üzerindeki etkisini hesaplayan sayısal simülasyonların doğrulanması için daha fazla temel oluşturabilir. İlk adım olarak, bu deneyde kullanılacak iki bileşenli optik olarak şeffaf viskoelastik sıvıları hazırlayın.

Bir bileşen, onik bir yüzey aktif madde olan sodyum ksilen sülfonattır. Diğer bileşen bir onik yüzey aktif madde, NNN trimetil bir Okta de amonyum klorürdür. Yüzey aktif maddeyi, konsantrasyonları değiştirmek ve bir dizi viskoziteyi yaymak için damıtılmış su kullanın.

Gerekli miktarda damıtılmış suya onik yüzey aktif maddeyi ekleyerek başlayın. Karıştırdıktan sonra, katyonik yüzey aktif maddeyi bu karışıma ekleyin ve iki ila üç dakika daha karıştırın. Bir karışım hazırlandıktan sonra, ölçüm için hava kabarcıklarını serbest bırakmak için iki ila altı saat dinlenmeye bırakın, çapları bir ila beş milimetre arasında değişen cam küreler elde edin.

Kürelerin çaplarını ölçmek için yüksek çözünürlüklü bir mikroskop kullanın ve pürüzsüz ve mükemmele yakın olduklarından emin olun. Sınırlayıcı duvarların boncukların çökelme hızları üzerindeki etkisini en aza indirmek için. Viskoelastik sıvıyı, kullanılacak kürelerin çapının en az 25 katı çapında bir cam kap içinde biriktirin.

Oda sıcaklığını ve sıvı sıcaklığını bir laboratuvar termometresi ile kaydedin, kabın yan tarafına bir sayaç çubuğu monte edin. Sıvıdaki parçacığın hareketini kaydetmek için tripod üzerine monte edilmiş yüksek çözünürlüklü bir kamera kullanın. Bir cam küreyi yavaşça sıvıya batırın ve yerleşirken serbest bırakın.

Kayıt tamamlandıktan sonra işlemi kaydedin. Kürenin konumunu farklı zamanlarda izlemek için bir görüntü analiz programı kullanın. Kürenin dikey konumunu zamanın bir fonksiyonu olarak çizin.

Ardından, hattın eğiminden terminal çökelme hızını hesaplayın. Deneyi aynı koşullar altında aynı küre ile en az üç kez tekrarlayın. Ardından farklı çaplardaki küreler için adımları tekrarlayın.

Bu örnekte olduğu gibi, küre çapına karşı çökelme hızlarını çizmek için toplanan verileri kullanın, hata çubukları her küre için üç ölçümdeki değişkenliği gösterir. Küre çapı parametresi ile çökelme hızının arttığına dikkat edin. Bu ölçüm için, birbirine mükemmel şekilde paralel duvarlara ve üstte ve altta bağlantı noktalarına erişen düz bir pleksiglas hücre oluşturun.

Bu hücrenin duvarları arasında sekiz milimetrelik bir boşluk vardır, boşluğun oranı ve yatay uzunluk küçük olmalıdır. Erişim portlarından birini kapatın ve hücreyi viskoelastik sıvı ile doldurun. Yüksek çözünürlüklü kamera kayda hazırken bir laboratuvar termometresi kullanarak oda sıcaklığını ve sıvı sıcaklığını kaydedin, hücreyi yan yatırın.

Hücredeki bir cam boncuğu porttan yavaşça serbest bırakın ve portu lastik bir tıpa ile kapatın. Kürenin yerleşmesine ve hücrenin ortasına ulaşmasına izin verin. Hücreyi dikey olacak ve küre yerleşebilecek şekilde döndürün.

Bir metre yerleştirin. Yüksek çözünürlüklü video kamerayı kullanarak hareket alanını kaydedin. Daha önce olduğu gibi çökelme hızını belirlemek için görüntü analiz programını kullanın.

Sıvıyı karakterize etmek için, viskozitesini saf hızın bir fonksiyonu olarak ölçmek için bir TER kullanın. İlk olarak, kabın sıcaklığının deney sırasında ölçülen sıcaklıkla aynı olduğundan emin olun. Ardından, saf hızı saniyede 0,1'den saniyede 800'e değiştirin.

Çökeltme deneylerindeki sıvı ve küreler için on yılda en az 10 ölçüm yapın. Burada tanımlanan yüzey ortalamalı parçacık kesme hızını hesaplayın. V çökelme hızıdır ve DP küre çapıdır.

Ardından, viskozite için kesme hızında bir güç kilidi eğrisi tanımlayın. K akış tutarlılığı indeksi ve N akış davranışı indeksidir. Bu eğriyi, hesaplanan kesme hızına yakın değerler için viskoziteye karşı kesme hızı grafiğine uydurun.

Dinamik salınım gerçekleştirerek karakterizasyona devam edin. Frekans aralığında saf ölçümler. Saniyede 0.1 rad ila saniyede 100 rad.

Elastik modülü ve viskoz modülü en az on yılda 10 noktada ölçün, ardından sıvının gevşeme süresini belirlemek için mod I'in oranını bir Maxwell modeline uygun hale getirin. Sınırlandırılmamış elastik olmayan bir sıvıda çökelme viskozitesini bularak sıvı elastikiyetinin etkisini araştırmaya başlayın. Bunu, karakterizasyon etütlerinden, sıvı yoğunluğundan ve Reynolds sayısından K ve n'yi kullanarak yapın.

Bir güç yasası sıvısına düşen bir küre için, güç yasası viskozitesine dayalı çökelme hızı üzerinden sınırsız bir sıvıda deneysel çökelme hızı olarak tanımlanan hız oranını hesaplayarak devam edin. K ve n değerlerini kullanarak, farklı sıvılar için küre çapının bir fonksiyonu olarak hız oranını çizin. Bu durumda, daha küçük küreler bir sürtünme azaltma ve daha büyük küreler deneyimi yaşar.

Bir sürükleme geliştirmesi, duvarların varlığında çökelme hızını sınırsız sıvıdaki çökelme hızına bölerek belirli bir çaptaki küre için duvar faktörünü belirler. Belirli bir akışkan grafiği için, burada gösterildiği gibi küre çapının duvar aralığı oranı R'nin bir fonksiyonu olarak duvar faktörleri. Bu veriler, R değerinin artmasıyla duvar faktörlerinin azaldığını göstermektedir.Bu, küre çapları duvar aralığıyla karşılaştırılabilir hale geldikçe duvar geciktirme etkilerinin arttığını göstermektedir.

Duvar faktörünün Newton sıvılarından farklı olarak R değerinde benzersiz olmadığını ve duvar aralığına bağlı olduğunu gözlemleyin. Bu prosedürü denerken, sıvı radyolojisinin sıcaklığın güçlü bir fonksiyonu olduğunu hatırlamak önemlidir. Deneyin gerçekleştirildiği sıcaklık doğru bir şekilde kaydedilmeli ve aynı sıcaklıkta sıvı bilimi ölçülmelidir.

Deneycinin bu deneyleri, iyi anlaşılmış gliserol gibi çözeltiler içinde parçacıkların sınırsız bir sıvıya çökeltmesi gibi bazı model sistemler üzerinde yaparak ölçümlerin doğruluğunu ve tekrarlanabilirliğini kontrol etmesi çok önemlidir. Ölçümlerin tekrarlanabilirliğinin ve ölçümlerin kesinliğinin ne olduğu hakkında bir fikir edinebilmeniz için bu ölçümleri üç veya dört kez tekrarlamak da önemlidir.