Name: Sınırlanmamış ve Sınırlı Yüzey Aktif Bazlı Kesme Viskoelastik Sıvılarda Küresel Parçacıkların Yerleşme Hızının Deneysel Ölçümü (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-01-03T19:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 28 s
Description: Keşfedin yüzey aktif bazlı viskoelastik sıvılarda küresel parçacıkların yerleşme hızını ölçme yöntemini. Bu teknik, akışkan dinamiği ve reoloji alanlarında parçacık davranışlarını anlamak için kritik öneme sahiptir.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Yazarlar, mali destek için DOE ve RPSEA'ya ve Austin Teksas Üniversitesi'nde Hidrolik Kırma ve Kum Kontrolü JIP'ye sponsor olan şirketlere (Air Liquide, Air Products, Anadarko, Apache, Baker Hughes, BHP Billiton, BP America, Chevron, ConocoPhillips, ExxonMobil, Ferus, Halliburton, Hess, Linde Group, Pemex, Pioneer Natural Resources) minnettarlar. , Praxair, Saudi Aramco, Schlumberger, Shell, Southwestern Energy, Statoil, Weatherford ve YPF).

1. Sıvıların Hazırlanması
Bu deneysel çalışma için polimer içermeyen, viskoelastik, iki bileşenli, yüzey aktif bazlı bir sıvı sistemi kullanılmaktadır. Bu sıvı sistemi, hidrolik kırma tedavileri için birçok üretim alanında petrol ve gaz kuyularında kullanılmıştır44,45. Bu akışkan sistemi optik olarak şeffaf olduğu ve reolojinin iki bileşenin konsantrasyonları ve oranları sistematik olarak değiştirilerek kontrol edilebildiği için bu çalışma için kullanılmaktadır. Akışkan sistemi, A bileşeni olarak bir anionik yüzey aktif maddeden (sodyum ksilen sülfonat gibi) ve B bileşeni olarak katyonik bir yüzey aktif maddeden (N,N,N-trimetil-1-octadecamonium klorür gibi) oluşur.
<ol><li>Damıtılmış suya belirli bir A bileşeni konsantrasyonu ekleyin ve uygun karıştırmayı sağlamak için bir havai karıştırıcı kullanarak yüksek devirde karıştırın. 2-3 dakika karıştırmasına izin verin.</li>
	<li>Bu karışıma belirli bir B bileşeni konsantrasyonu ekleyin ve 2-3 dakika daha karışmasına izin verin.</li>
	<li>Hava kabarcıklarını boşaltmak için karışımı 2-6 saat dinlendirin. Not: Son sıvı karışımı optik olarak şeffaftır. Bu çalışma için farklı konsantrasyonlarda yedi sıvı karışımı kullanılmaktadır. Konsantrasyonlar, çok çeşitli viskozitelerde sıvı karışımı elde etmek için seçilir.</li>
</ol>2. Sınırsız Sıvılarda Yerleşme Hızlarının Ölçütlen 5
1-5 mm arasında değişen çaplarda cam küreler kullanılır.
<ol><li>Cam kürelerin çapını ölçmek için yüksek çözünürlüklü bir mikroskop kullanın. Kürelerin pürüzsüz yüzeylere sahip olduğundan ve mükemmele yakın küreler olduğundan emin olun.</li>
	<li>Sıvıyı, sınırlama duvarlarının parçacıkların çökeltme hızı üzerinde bir etkisi olmadığından emin olmak için parçacıkların çapının en az 25 katını taşıyan cam kaplarda saklayın.</li>
	<li>Laboratuvar termometresi kullanarak oda sıcaklığını ve sıvı sıcaklığını kaydedin. Sıcaklığın ölçümü önemlidir, çünkü sıvının reolojik ölçümleri çökeltme deneyinin yapıldığı sıcaklıkta yapılmalıdır.</li>
	<li>Kabın yanına bir metre çubuğu yerleştirin.</li>
	<li>Cam parçacığını yavaşça sıvıya batırın ve yerleşmesine izin verin. Yerleştirme işlemini yüksek çözünürlüklü bir video kamera ile kaydedin.</li>
	<li>Bir görüntü analizi uygulaması kullanarak kaydedilen videodan farklı zaman adımlarında parçacığın konumunu izleyin. Not: Bu çalışmada ,'Tracker' adlı bir yazılım uygulaması kullanılır (<a href="http://www.cabrillo.edu/~dbrown/tracker/" target="_blank">http://www.cabrillo.edu/~dbrown/tracker/</a>).</li>
	<li>Parçacığın zamana karşı dikey konumunu çizin ve hattın eğiminden terminal yerleştirme hızını hesaplayın.</li>
	<li>Tekrarlanabilirliği sağlamak için denemeyi en az 3 kat benzersiz koşullar kümesi altında tekrarlayın. Farklı ölçümler için görüntü analizini gerçekleştirin ve hata çubukları kullanarak belirli bir sıvıdaki belirli bir parçacık çapı için yerleştirme hızını bildirin.</li>
	<li>Farklı çaplı parçacıklar için yukarıdaki adımları tekrarlayın ve çökeltme hızlarını kaydedin. Çökeltme hızını parçacık çapına karşı çizin. Not: Şekil 1, bir sıvıda beş farklı boyutta parçacığın yerleşme hızını gösterir.
</li>
</ol>3. Paralel Duvarlar Arasındaki Sıvılar için Yerleşme Hızlarının Ölçümü
Paralel duvarların varlığındaki yerleşme hızlarını ölçmek için Pleksiglastan yapılmış iki deneysel hücre kullanılır.
<ol><li>Hücreyi tasarlarken ve inşa ederken, duvarların pürüzsüz ve birbirine mükemmel bir şekilde paralel olduğundan emin olun. Duvarların ortogonal paralel duvarlara etkisinin olmadığından emin olmak için hücrelerin en boy oranını düşük tutun. Not: Bu çalışmada iki hücredeki duvarlar arasındaki boşluk sırasıyla 3,6 mm ve 8 mm'dir. Şekil 2 bir deneysel hücrenin şemasını göstermektedir.</li>
	<li>Hücreyi sıvı ile doldurun ve hücredeki parçacığı giriş/çıkış portunda hafifçe serbest bırakın. Giriş/çıkış portunun lastik bir durdurucu ile kapatılmasını ve hücrenin ortasına ulaşana kadar parçacığın yerleşmesini sağlar.</li>
	<li>Bu noktada, hücreyi dikkatlice dikey olarak konumlandırın ve parçacığın yerleşmesine izin verin.</li>
	<li>Hücrenin yanına bir metre çubuğu yerleştirin ve yüksek çözünürlüklü video kamerayı kullanarak yerleştirmeyi kaydedin.</li>
	<li>Laboratuvar termometresi kullanarak oda sıcaklığını ve sıvı sıcaklığını kaydedin. Bu önemlidir çünkü sıvının reolojik ölçümleri bu sıcaklıkta yapılmalıdır.</li>
	<li>Sınırsız yerleştirme hızı ölçümlerinde olduğu gibi, yazılım uygulaması 'Tracker'daki yerleştirme hızını ölçün. Tekrarlanabilirliği sağlamak ve her ölçümde hata çubukları elde etmek için ölçümleri en az üç kez tekrarlayın.</li>
</ol>4. Sıvıların Reolojik Karakterizasyonu
<ol><li>Kesme hızının bir fonksiyonu olarak sıvının viskozitesini ölçmek için sabit kesme viskozitesi ölçümlerini gerçekleştirin. Not: Bu çalışmada, çift duvarlı eşmerkezli silindir fikstürüne sahip TA Instruments tarafından ARES reometresi (iç kap çapı: 27,95 mm, bob çapı içinde: 29,50 mm, bob çapı dışında: 32,00 mm, dış bardak çapı: 34,00 mm, bob uzunluğu: 32,00 mm) kullanılır.
</li>
	<li>Kesme oranını 0,1-800 sn-1 arasında değiştirin ve 10 noktada/on yılda ölçümler alın. Kabın sıcaklığının, yerleştirme deneyinin aynı sıvıda yapıldığı sıcaklıkla aynı olduğundan emin olun. Şekil 3, günlük günlüğü çiziminde bir akışkan örneği için viskozite ile kesme oranını gösterir.</li>
	<li>Aynı sıvı için, parçacıkların yerleştirme deneylerinde karşılaştıkları kesme hızı aralığını hesaplayın. 2V/dp 20,23 ile tanımlanan yüzey ortalama parçacık kesme hızını kullanın, burada V parçacığın çökelme hızıdır ve dp parçacık çapıdır. </li>
	<li>Viskoziteye karşı kesme hızı grafiğindeki bu kesme hızları aralığına μ=Kφn-1güç yasası eğrisi takın. Günlük günlüğü çiziminde bu sığdırma düz bir çizgi olacaktır. K (akış tutarlılığı indeksi) ve n (akış davranışı dizini) parametrelerini belirleyin. K ve n sıvıların viskozitesini ölçer. Şekil 3, aynı arsaya sığdırılan güç yasasını göstermektedir.</li>
	<li>0,1-100 rad/sn frekans aralığında dinamik salınımlı kesme ölçümlerini gerçekleştirin ve elastik modül, G' ve viskoz modül, G'' ölçün. 10 noktada/on yılda ölçüm alın. Şekil 4'te sıvı örneği için G' ve G'' gösterilir.</li>
	<li>Bu verilerden G''/G' olmak üzere iki modüllünün oranını hesaplayın. Bir regresyon analizi kullanarak modüler oranını bir Maxwell modeline sığdırın ve sıvının gevşeme süresini (φ) hesaplayın. Bir Maxwell modeli için iki modül oranı için denklem46,47' dir:</li>
</ol><img alt="Equation 12" fo:src="/files/ftp_upload/50749/50749eq12highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50749/50749eq12.jpg"> Sıvının gevşeme süresi, sıvının esnekliğini ölçen bir süredir. Gevşeme süresinden daha fazla, daha elastik sıvıdır. Şekil 5, Maxwell uyumu ile birlikte sıvı örneği için G ''/G''sini gösterir. Bağlantı, frekans aralığı üzerindeki varyans ölçüsünün toplamını en aza indirerek gerçekleştirilir. <img alt="Equation 13" fo:src="/files/ftp_upload/50749/50749eq13highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50749/50749eq13.jpg">
5. Elastikiyetin Sınırsız Yerleşme Hızları Üzerindeki Etkisinin Belirlenmesi
<ol><li>V∞VE tarafından sınırsız sıvıdaki bir parçacığın deneysel çökeltme hızını gösterir, burada '∞VE' unconfined viskoelastik sıvıları ifade eder. Bu deneysel yerleşme hızını, güç kanunu parametrelerine dayalı görünür viskozite verilerine dayanarak hesaplanan çökeltme hızı (V∞INEL) ile karşılaştırın. Renaud ve arkadaşları tarafından geliştirilen ifadeleri kullanın. V∞INELhesaplamak için 1. İfadeler Giriş bölümünde belirtilmiştir. '∞INEL', tanımlanmamış inelastik sıvıları ifade eder.</li>
	<li>V∞EL/V∞INEL oranını hesaplayın ve hız oranı olarak orana bakın. Hız oranının değeri, esnekliğin yerleşme hızı üzerindeki etkisini göstermektedir. 1'den büyük hız oranı, sıvı esnekliği nedeniyle hız artışı / sürükleme azalmasını önerir. 1'den küçük hız oranı, sıvı esnekliği nedeniyle hız azaltma/sürükleme artışı olduğunu göstermektedir.</li>
	<li>Farklı çapındaki parçacıkların farklı romatoloji akışkanlarındaki yerleşim hızı üzerindeki elastikiyetin etkisini gözlemlemek için farklı sıvılar için parçacık çapının bir işlevi olarak hız oranını çizin. Şekil 6, sıvılardan birinde parçacık çapının bir fonksiyonu olarak hız oranını göstermektedir.</li>
</ol>6. Paralel Duvarların Yerleşme Hızlarındaki Gerilik Etkisinin Ölçülmesi
<ol><li>Paralel duvarların varlığında yerleşme hızını bölerek belirli bir çap parçacığı için Fw, V∞VE'yi sınırsız sıvıdaki çökeltme hızına bölerek duvar faktörünü hesaplayın, V∞VE.</li>
	<li>Belirli bir sıvı için, parçacık çapının duvar aralığı oranına bir işlevi olarak duvar faktörlerini çizin, r. Şekil 7, sıvılardan birine yerleşen parçacıkların duvar faktörlerini göstermektedir. Arsa, hapsedici duvarların yerleşme hızı üzerindeki gerilik etkisini ölçmeye yardımcı olur. Duvar faktörünü düşürün, duvar geriliği etkisini daha yüksek.</li>
</ol>

<ol><li>Renaud, M., Mauret, E., Chhabra, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Power-law+fluid+flow+over+a+sphere%3A+average+shear+rate+and+drag%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Power-law fluid flow over a sphere: average shear rate and drag.</a> 82, 1066-1070 (2004).</li>
<li>Clift, R., Grace, J. R., Weber, M. E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aClift%2C+R+%22Bubbles%2C+Drops+and+Particles%22">Bubbles, Drops and Particles</a>. , Academic Press. New York. (1978).</li>
<li>Khan, A. R., Richardson, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+resistance+to+motion+of+a+solid+sphere+in+a+fluid%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Eng.+Sci%22%5BJournal%5D)">The resistance to motion of a solid sphere in a fluid.</a> Chem. Eng. Sci. 62, 135-150 (1987).</li>
<li>Zapryanov, Z., Tabakova, S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aZapryanov%2C+Z+%22Dynamics+of+Bubbles%2C+Drops+and+Rigid+Particles%22">Dynamics of Bubbles, Drops and Rigid Particles</a>. , Kluwer Academic Publishers. Dordrecht, The Netherlands. (1999).</li>
<li>Michaelides, E. E. Chapter 2. Analytical expressions for the motion of particles. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMichaelides%2C+EE+%22Transport+Processes+in+Bubbles+Drops+and+Particles%22">Transport Processes in Bubbles Drops and Particles</a>. DeKee, D., Chhabra, R. P. , 2nd edition, Taylor & Francis. New York. (2002).</li>
<li>Michaelides, E. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrodynamic+force+and+heat%2Fmass+transfer+from+particles%2C+bubbles+and+drops+-+the+Freeman+Scholar+Lecture%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Fluids+Engineering+%28AMSE%22%5BJournal%5D)">Hydrodynamic force and heat/mass transfer from particles, bubbles and drops - the Freeman Scholar Lecture.</a> Journal of Fluids Engineering (AMSE. 125, 209-238 (2003).</li>
<li>Der Faxen, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Widerstand+gegen+die+Bewegung+einer+starren+Kugel+in+einer+z%C3%A4hen+Fl%C3%BCssigkeit%2C+die+zwischen+zwei+parallelen+ebenen+W%C3%A4nden+eingeschlossen+ist%29%5BTitle%5D)+AND+%22Annalen+der+Physics%22%5BJournal%5D)">Widerstand gegen die Bewegung einer starren Kugel in einer zähen Flüssigkeit, die zwischen zwei parallelen ebenen Wänden eingeschlossen ist).</a> Annalen der Physics. 68, 89-119 (1922).</li>
<li>Bohlin, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+drag+on+a+sphere+moving+in+a+viscous+fluid+inside+a+cylindrical+tube%5BTitle%5D)+AND+%22Trans+Royal+Insitute+of+Technology+Stockholm%22%5BJournal%5D)">On the drag on a sphere moving in a viscous fluid inside a cylindrical tube.</a> Trans Royal Insitute of Technology Stockholm. 155, (1960).</li>
<li>Miyamura, A., Iwasaki, S., Ishii, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+wall+correction+factors+of+single+solid+spheres+in+triangular+and+square+cylinders%2C+and+parallel+plates%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Multiphase+Flow%22%5BJournal%5D)">Experimental wall correction factors of single solid spheres in triangular and square cylinders, and parallel plates.</a> International Journal of Multiphase Flow. 7, 41-46 (1981).</li>
<li>Tullock, D. L., Phan-Thien, N., Graham, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Boundary+element+simulations+of+spheres+settling+in+circular%2C+square+and+triangular+ducts%5BTitle%5D)+AND+%22Rheol.+Acta%22%5BJournal%5D)">Boundary element simulations of spheres settling in circular, square and triangular ducts.</a> Rheol. Acta. 31, 139-150 (1992).</li>
<li>Chhabra, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wall+effects+on+terminal+velocity+of+non-spherical+particles+in+non-Newtonian+polymer+solutions%5BTitle%5D)+AND+%22Powder+Technology%22%5BJournal%5D)">Wall effects on terminal velocity of non-spherical particles in non-Newtonian polymer solutions.</a> Powder Technology. 88, 39-44 (1996).</li>
<li>Chhabra, R. P. Chapter 2. Wall effects on spheres falling axially in cylindrical tubes. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aChhabra%2C+RP+%22Transport+Processes+in+Bubbles+Drops+and+Particles%22">Transport Processes in Bubbles Drops and Particles</a>. Dekes, D., Chhabra, R. P. , 2nd edition, Taylor & Francis. New York. (2002).</li>
<li>Chhabra, R. P. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aChhabra%2C+RP+%22Bubbles%2C+Drops%2C+and+Particles+in+Non-Newtonian+Fluids%22">Bubbles, Drops, and Particles in Non-Newtonian Fluids</a>. Francis, S. econded.,T. aylor& , Florida. (2007).</li>
<li>Dazhi, G., Tanner, R. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+drag+on+a+sphere+in+a+power+law+fluid%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Non-Newtonian+Fluid+Mechanics%22%5BJournal%5D)">The drag on a sphere in a power law fluid.</a> Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. 17, 1-12 (1984).</li>
<li>Tripathi, A., Chhabra, R. P., Sundararajan, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Power-law+fluid+over+spheroidal+particles%5BTitle%5D)+AND+%22Industrial+%26+Engineering+Chemistry+Research%22%5BJournal%5D)">Power-law fluid over spheroidal particles.</a> Industrial & Engineering Chemistry Research. 33, 403-410 (1994).</li>
<li>Graham, D. I., Jones, T. E. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Settling+and+transport+of+spherical+particles+in+power-law+fluids+at+finite+Reynolds+number%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Non-Newtonian+Fluid+Mechanics%22%5BJournal%5D)">Settling and transport of spherical particles in power-law fluids at finite Reynolds number.</a> Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. 54, 465-488 (1994).</li>
<li>Tripathi, A., Chhabra, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Drag+on+spheroidal+particles+in+dilatant+fluids%5BTitle%5D)+AND+%22AIChE%22%5BJournal%5D)">Drag on spheroidal particles in dilatant fluids.</a> AIChE. 41 (3), 728-731 (1995).</li>
<li>Missirlis, K. A., Assimacopoulos, D., Mitsoulis, E., Chhabra, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wall+effects+for+motion+of+spheres+in+power-law+fluids%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Non-Newtonian+Fluid+Mechanics%22%5BJournal%5D)">Wall effects for motion of spheres in power-law fluids.</a> Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. 96 (3), 459-471 (2001).</li>
<li>Dallon, D. S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22A+drag+coefficient+correlation+for+spheres+settling+in+Ellis+fluids+%5BPh.D.+%5D%22">A drag coefficient correlation for spheres settling in Ellis fluids [Ph.D. Dissertation]</a>. , University of Utah. Salt Lake City, Utah. (1967).</li>
<li>Uhlherr, P. H. T., Le, T. N., Tiu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+inelastic+power-law+fluids+using+falling+sphere+data%5BTitle%5D)+AND+%22Canadian+Journal+of+Chemical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Characterization of inelastic power-law fluids using falling sphere data.</a> Canadian Journal of Chemical Engineering. 54, 497-502 (1976).</li>
<li>Machac, I., Lecjaks, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wall+Effect+for+a+Sphere+Falling+Through+a+Non-Newtonian+Fluid+in+a+Rectangular+Duct%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Engineering+Science%22%5BJournal%5D)">Wall Effect for a Sphere Falling Through a Non-Newtonian Fluid in a Rectangular Duct.</a> Chemical Engineering Science. 50 (1), 143-148 (1995).</li>
<li>Kelessidis, V. C., Mpandelis, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurements+and+prediction+of+terminal+velocity+of+solid+particles+falling+through+stagnant+pseudoplastic+liquids%5BTitle%5D)+AND+%22Powder+Technology%22%5BJournal%5D)">Measurements and prediction of terminal velocity of solid particles falling through stagnant pseudoplastic liquids.</a> Powder Technology. 147, 117-125 (2004).</li>
<li>Shah, S. N., Fadili, Y. E., Chhabra, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+model+for+single+spherical+particle+settling+velocity+in+power+law+%28visco-inelastic%29+fluids%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Multiphase+Flow%22%5BJournal%5D)">New model for single spherical particle settling velocity in power law (visco-inelastic) fluids.</a> International Journal of Multiphase Flow. 33, 51-66 (2007).</li>
<li>Rodrigue, D., DeKee, D., Chan Man Fong, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+slow+motion+of+a+spherical+particle+in+a+Carreau+fluid%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Engineering+Communications%22%5BJournal%5D)">The slow motion of a spherical particle in a Carreau fluid.</a> Chemical Engineering Communications. 154, 203-215 (1996).</li>
<li>Darby, R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDarby%2C+R+%22Chemical+Engineering+Fluid+Mechanics%22">Chemical Engineering Fluid Mechanics</a>. , 2nd edition, Marcel dekker. New York. (2001).</li>
<li>Shah, S. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proppant+settling+correlations+for+non-Newtonian+fluids%5BTitle%5D)+AND+%22Society+of+Petroleum+Engineers+Journal%22%5BJournal%5D)">Proppant settling correlations for non-Newtonian fluids.</a> Society of Petroleum Engineers Journal. 22 (2), 164-170 (1982).</li>
<li>Shah, S. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proppant-settling+correlations+for+non-Newtonian+Fluids%5BTitle%5D)+AND+%22Society+of+Petroleum+Engineers+Production+Engineering+Journal%22%5BJournal%5D)">Proppant-settling correlations for non-Newtonian Fluids.</a> Society of Petroleum Engineers Production Engineering Journal. 1 (6), 446-448 (1986).</li>
<li>The formulation of milling fluids for efficient hole cleaning: an experimental investigation. Paper SPE 38819. Ford, J. T., Oyeneyin, M. B., et al. European Petroleum Conference, 1994 Oct 25-27, London, U.K, , (1994).</li>
<li>Acharya, A., Mashelkar, R. A., Ulbrecht, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flow+of+inelastic+and+viscoelastic+fluids+past+a+sphere%2C+Part+II%3A+Anomalous+separation+in+the+viscoelastic+fluid+flow%5BTitle%5D)+AND+%22Rheological+Acta%22%5BJournal%5D)">Flow of inelastic and viscoelastic fluids past a sphere, Part II: Anomalous separation in the viscoelastic fluid flow.</a> Rheological Acta. 15, 471-478 (1976).</li>
<li>Acharya, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Viscoelasticity+of+crosslinked+fracturing+fluids+and+proppant+transport%5BTitle%5D)+AND+%22SPE+Production+Engineering%22%5BJournal%5D)">Viscoelasticity of crosslinked fracturing fluids and proppant transport.</a> SPE Production Engineering. 3, 483-488 (1988).</li>
<li>Chhabra, R. P., Uhlherr, P. H. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Creeping+motion+of+spheres+through+shear-thinning+elastic+fluids+described+by+the+Carreau+viscosity+equation%5BTitle%5D)+AND+%22Rheological+Acta%22%5BJournal%5D)">Creeping motion of spheres through shear-thinning elastic fluids described by the Carreau viscosity equation.</a> Rheological Acta. 19 (2), 187-195 (1980).</li>
<li>Bush, M. B., Phan-Thien, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Drag+force+on+a+sphere+in+creeping+motion+through+a+Carreau+model+fluid%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Non-Newtonian+Fluid+Mechanics%22%5BJournal%5D)">Drag force on a sphere in creeping motion through a Carreau model fluid.</a> Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. 16 (3), 303-313 (1984).</li>
<li>Broadbent, J. M., Mena, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Slow+flow+of+an+elastico-viscous+fluid+past+cylinders+and+spheres%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Engineering+Journal%22%5BJournal%5D)">Slow flow of an elastico-viscous fluid past cylinders and spheres.</a> Chemical Engineering Journal. 8, 11-19 (1974).</li>
<li>Sigli, D., Coutanceau, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+finite+boundaries+on+the+slow+laminar+isothermal+flow+of+a+viscoelastic+fluid+around+a+spherical+obstacle%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Non-Newtonian+Fluid+Mechanics%22%5BJournal%5D)">Effect of finite boundaries on the slow laminar isothermal flow of a viscoelastic fluid around a spherical obstacle.</a> Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. 2, 1-21 (1977).</li>
<li>Brule, B. H. A. A. V. D., Gheissary, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+fluid+elasticity+on+the+static+and+dynamic+settling+of+a+spherical+particle%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Non-Newtonian+Fluid+Mechanics%22%5BJournal%5D)">Effects of fluid elasticity on the static and dynamic settling of a spherical particle.</a> Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. 49, 123-132 (1993).</li>
<li>Walters, K., Tanner, R. I. Chapter 3. The Motion of a Sphere through an Elastic Fluid.. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWalters%2C+K+%22Transport+Processes+in+Bubbles%2C+Drops+and+Particles%22">Transport Processes in Bubbles, Drops and Particles</a>. Chhabra, R. P. D. eK. ee,D. .,, DeKee, D. , Hemisphere. New York. (1992).</li>
<li>McKinley, G. H. Chapter 14. Steady and transient motion of spherical particles in viscoelastic liquids. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMcKinley%2C+GH+%22Transport+Processes+in+Bubbles%2C+Drops+and+Particles%22">Transport Processes in Bubbles, Drops and Particles</a>. DeKee, D., Chhabra, R. P. , 2nd edition, Taylor & Francis. New York. (2002).</li>
<li>Chhabra, R. P., Tiu, C., Uhlherr, P. H. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+study+of+wall+effects+on+the+motion+of+a+sphere+in+viscoelastic+fluids%5BTitle%5D)+AND+%22Canadian+Journal+of+Chemical+Engineering%22%5BJournal%5D)">A study of wall effects on the motion of a sphere in viscoelastic fluids.</a> Canadian Journal of Chemical Engineering. 59, 771-775 (1981).</li>
<li>Jones, W. M., Price, A. H., Walters, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+motion+of+a+sphere+falling+under+gravity+in+a+constant+viscosity+elastic+liquid%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Non-Newtonian+Fluid+Mechanics%22%5BJournal%5D)">The motion of a sphere falling under gravity in a constant viscosity elastic liquid.</a> Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. 53, 175-196 (1994).</li>
<li>Navez, V., Walters, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+note+on+settling+in+shear-thinning+polymer+solutions%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Non-Newtonian+Fluid+Mechanics%22%5BJournal%5D)">A note on settling in shear-thinning polymer solutions.</a> Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. 67, 325-334 (1996).</li>
<li>Huang, P. Y., Wall Feng, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((effects+on+the+flow+of+viscoelastic+fluids+around+a+circular+cylinder%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Non-Newtonian+Fluid+Mechanics%22%5BJournal%5D)">effects on the flow of viscoelastic fluids around a circular cylinder.</a> Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. 60, 179-198 (1995).</li>
<li>Sugeng, F., Tanner, R. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+drag+on+spheres+in+viscoelastic+fluids+with+significant+wall+effects%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Non-Newtonian+Fluid+Mechanics%22%5BJournal%5D)">The drag on spheres in viscoelastic fluids with significant wall effects.</a> Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. 20, 281-292 (1986).</li>
<li>Malhotra, S., Sharma, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Settling+of+Spherical+Particles+in+Unbounded+and+Confined+Surfactant-Based+Shear+Thinning+Viscoelastic+Fluids%3A+An+Experimental+Study%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Engineering+Science%22%5BJournal%5D)">Settling of Spherical Particles in Unbounded and Confined Surfactant-Based Shear Thinning Viscoelastic Fluids: An Experimental Study.</a> Chemical Engineering Science. 84, 646-655 (2012).</li>
<li>Zhang, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluids+for+Fracturing+Subterranean+Formations.U.S%5BTitle%5D)+AND+%22US+patent%22%5BJournal%5D)">Fluids for Fracturing Subterranean Formations.U.S.</a> US patent. , 6,468,945 (2002).</li>
<li>Gupta, D. V. S., Leshchyshyn, T. T., Hlidek, B. T. Surfactant gel foam/emulsions: History and field application in the western Canadian sedimentary basin. SPE Annual Technology Conference and Exhibition, 2005 Oct 9-12, Dallas, , Dallas. (2005).</li>
<li>Ferry, J. D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFerry%2C+JD+%22Viscoelastic+Properties+of+Polymers%22">Viscoelastic Properties of Polymers</a>. , 2nd edition, John Wiley & Sons, Inc.. USA. (1970).</li>
<li>Yesilata, B., Clasen, C., McKinley, G. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nonlinear+shear+and+extensional+Flow+dynamics+of+wormlike+surfactant+solutions%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Non-Newtonian+Fluid+Mechanics%22%5BJournal%5D)">Nonlinear shear and extensional Flow dynamics of wormlike surfactant solutions.</a> Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. 133, 73-90 (2006).</li>
</ol>

Yazarlar, bu yayının amacının parçacıkların yerleşmesini ölçmek için deneysel prosedürün görsel gösterimi olduğunu belirtmek isterler. Ayrıntılı sonuçlar ve analizler için okuyucular daha önceki yayına başvurmalıdır43.

Deneysel çalışma, düzleştirici viskoelastik sıvılardaki küresel parçacıkların yerleşim hızlarının sınırlanmamış ve sınırlı koşullar altında ölçüldüğünü belirlemeye odaklanmaktadır. Yerleşme hızlarının tekrarlanabilir ölçümlerini elde etmek için ayrıntılı deneysel prosedür sunulmuştur. Sonuçlar, sıvı elastikiyetinin yerleşme hızını artırabileceğini veya azaltabileceğini göstermektedir. Duvarlar yerleşme üzerinde gerilik etkisi uygular ve bu etki duvar faktörleri açısından ölçülür.
Deneylerden ö...

Sıvılardaki parçacıkların süspansiyonları, farmasötik üretim, atık su arıtımı, uzay itici reenjeksiyonu, yarı iletken işleme ve sıvı deterjan üretimi gibi uygulamalarda karşılaşılmıştır. Petrol endüstrisinde, viskoelastik kırılma sıvıları hidrolik kırıklarda proppantları (tipik olarak kum) taşımak için kullanılır. Proppantların pompalanması durdurulması üzerine kırığı açık tutun ve hidrokarbonların geri akması için iletken bir yol sağlayın.
Parçacıkların yerleştirilmesi, sıvının reolojisi ve yoğunluğu, parçacıkların büyüklüğü, şekli ve yoğunluğu ve sınırlı duvarların etkisi ile yönetilir. Sürünen akış rejiminde bir Newton sıvısına yerleşen küresel bir parçacık için, yerleşme hızı 1851'de Stokes tarafından türetilen Stokes denklemi tarafından verilir. Daha yüksek Reynolds sayılarındaki sürükleme kuvvetini hesaplamak için ifadeler sonraki araştırmacılar tarafından2-6. Sınırlama duvarları, parçacıklar üzerinde gerilik etkisi uygulayarak yerleşme hızlarını azaltır. Duvar faktörü, Fw, sınırlandırılmamış koşullar altında sınırlanan duvarların varlığında terminal yerleştirme hızının çökeltme hızına oranı olarak tanımlanır. Duvar faktörü, hapsedici duvarların gerilik etkisini ölçendir. Çok çeşitli Reynolds sayıları üzerinde farklı kesit tüplerinde Newton sıvılarına yerleşen küreler için duvar faktörlerini belirlemek için birçok teorik ve deneysel çalışma literatürdemevcuttur 7-13. Sonuç olarak, Newton sıvılarındaki kürelerdeki sürüklenmeyi belirlemek için geniş bir bilgi gövdesi vardır.
Özellikle viskoelastik sıvılar olmak üzere, Yenimyen olmayan sıvılardaki parçacıkların yerleşme hızının belirlenmesine yönelik geçmiş çalışmalar daha az tamamlanmaktadır. Çeşitli sayısal tahminler14-18 ve deneysel çalışmalar19-24 inelastik güç-hukuk sıvılarında bir küre üzerindeki sürükleme kuvvetini belirlemek için literatürde mevcuttur. Tripathi ve arkadaşlarının teorik tahminlerini kullanarak. 15 ve Tripathi ve Chhabra17, Renaud ve ark. 1, inelastik güç-hukuk sıvılarındaki sürükleme katsayısını(CD)hesaplamak için aşağıdaki ifadeleri geliştirdi.
RePL<0.1 için (sürünen akış rejimi)
<img alt="Equation 1" fo:src="/files/ftp_upload/50749/50749eq1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50749/50749eq1.jpg"> burada X(n) sürükleme düzeltme faktörü13 'dür. RePL,aşağıdaki gibi tanımlanan bir güç yasası sıvısına düşen bir kürenin Reynolds numarasıdır:
<img alt="Equation 2" fo:src="/files/ftp_upload/50749/50749eq2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50749/50749eq2.jpg"> burada f sıvının yoğunluğudur. Sürükleme düzeltme faktörü aşağıdaki denklem1ile donatılmıştır:
<img alt="Equation 3" fo:src="/files/ftp_upload/50749/50749eq3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50749/50749eq3.jpg"> Sürükleme katsayısı tanımı kullanılarak, yerleştirme hızı şu şekilde hesaplanır:
<img alt="Equation 4" fo:src="/files/ftp_upload/50749/50749eq4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50749/50749eq4.jpg"> 0.1 için<RePL<100
<img alt="Equation 5" fo:src="/files/ftp_upload/50749/50749eq5highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50749/50749eq5.jpg"> burada X, yüzey alanının parçacığın öngörülen alanına oranıdır ve küreler için 4'e eşittir. CD0, Denklem 1 , CD∞ tarafından verilen Stokes bölgesindeki sürükleme katsayısıdır (RePL < 0.1),Newton bölgesindeki sürükleme katsayısının değeridir (RePL > 5 x 102)ve 0.44'e eşittir. β, b, k parametreleri şu şekilde ifade edilir:
<img alt="Equations 6-8" fo:src="/files/ftp_upload/50749/50749eq6-8highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50749/50749eq6-8.jpg"> αo = 3 ve α, X(n) ile ilgili ortalama kesme hızının düzeltmesidir:
<img alt="Equation 9" fo:src="/files/ftp_upload/50749/50749eq9highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50749/50749eq9.jpg"> Yerleştirme hızını hesaplamak için boyutsuz grup Nd 25 kullanılır:
<img alt="Equation 10" fo:src="/files/ftp_upload/50749/50749eq10highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50749/50749eq10.jpg"> Nd, yerleştirme hızından bağımsızdır ve açıkça hesaplanabilir. Bu değer ve Denklem 5, RePL'deki sürükleme katsayısı ifadesi kullanılarak yinelemeli olarak çözülebilir. Yerleştirme hızı daha sonra aşağıdakiler kullanılarak hesaplanabilir:
<img alt="Equation 11" fo:src="/files/ftp_upload/50749/50749eq11highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50749/50749eq11.jpg"> Denklemler 1-9'daki ifadeler 1 ≥ n ≥ 0.4 değerleri için elde edilen teorik tahminlere dayanıyordu. Chhabra13, yukarıdaki ifadelerden elde edilen tahminleri Shah26-27 (n 0.281-0.762 arasında değişen) ve Ford ve ark.'ın deneysel sonuçlarıyla karşılaştırdı. 28 (n 0.06-0.29 arasında değişik). İfadelerin sürükleme katsayılarını doğru tahmin etmek için gösterildiği gösterilmiştir. Bu analizlere dayanarak, yukarıdaki formülasyon, küresel parçacıkların 1 ≥ n ≥ 0,06 için inelastik güç-hukuk sıvılarındaki çökeltme hızını hesaplamak için kullanılabilir. Bu tahmin edilen inelastik güç-hukuk sıvılarındaki yerleşme hızı, sıvı elastikiyetinin yerleşme hızı üzerindeki etkisini belirlemek için güç-hukuk viskoelastik sıvılarındaki deneysel hız ile karşılaştırılır. Ayrıntılı adımlar bir sonraki bölümde belirtilmiştir.
Viskoelastik sıvılardaki parçacıkların yerleşme hızının belirlenmesi de farklı araştırmacılar tarafından değişen gözlemlerle araştırma konusu olmuştur; (i) Sürünen akış rejiminde kesme inceltme efektleri viskoelastik etkileri tamamen gölgede bırakıyor ve yerleşme hızları tamamen viskoz teorilerle mükemmel bir şekilde uyuşmaktadır29-32, (ii) parçacık deneyimi sürünen akış rejiminde ve dışında bir sürükleme azaltma ve yerleştirme hızları elastikiyet nedeniyle artar30,33,34, (iii) sıvı esnekliği nedeniyle yerleşme hızı azaltır35. Walters ve Tanner36, Boger sıvıları (sabit viskozite elastik sıvılar) elastikiyeti için düşük Weissenberg sayılarında sürükleme azalmasına ve ardından daha yüksek Weissenberg sayılarında sürükleme artışına neden olduğunu özetledi. McKinley37, kürenin ardından gelen uzatma etkilerinin weissenberg sayılarında sürüklenme artışına neden olduğunu vurguladı. Chhabra13, parçacıkların sınırsız ve sınırlı viskoelastik sıvılara yerleştirilmesine ilişkin önceki çalışmaların kapsamlı bir incelemesinin ardından, teorik gelişmelerde kesme hızına bağımlı viskozitenin gerçekçi bir tanımını sıvı esnekliği ile birleştirmenin zorluğunu vurgulamıştır. Küresel parçacıkların yerleşmesi üzerindeki duvar etkilerinin incelenmesi de son yıllarda bir araştırma alanı olmuştur38-42. Bununla birlikte, tüm çalışmalar silindirik tüplerdeki küresel parçacıkların yerleştirilmesi üzerine yapılmıştır. Paralel duvarlar arasındaki viskoelastik sıvılara yerleşen küresel parçacıklar için veri mevcut değildir.
Bu çalışma, kürelerin kesme inceltici viskoelastik sıvılara yerleştirilmesini deneysel olarak incelemeye çalışır. Bu deneysel çalışmanın amacı, sıvı elastikiyetinin, kesme inceltme ve duvarların, kesme inceltme viskoelastik sıvılarda küresel parçacıkların yerleşme hızı üzerindeki etkisini anlamaktır. Bu makale, bazı temsili sonuçlarla birlikte bu çalışma için kullanılan deneysel yöntemlere odaklanmıştır. Analizlerle birlikte ayrıntılı sonuçlar daha önceki bir yayında bulunabilir43.

<table><tbody><tr><td>Cam Mikro</td><td>Küreler Whitehouse Scientific</td><td>#GP1750</td><td>Farklı elek fraksiyonlarında mevcuttur.</td></tr><tr><td>Reometre</td><td>TA Instruments</td><td>ARES</td><td>Dinamik ve statik ölçümler alabilen herhangi bir standart reometre</td></tr><tr><td>Anyonik Yüzey Aktif Madde (Bileşen A)</td><td></td><td>Tescilli sıvı</td><td>Hidrolik kırılma için petrol sahası hizmetlerinde kullanılır. Sodyum Ksilen Sülfonat ikame olarak kullanılabilir.</td></tr><tr><td>Katyonik Yüzey Aktif Madde (Bileşen B)</td><td></td><td>Tescilli sıvı</td><td>Hidrolik kırılma için petrol sahası hizmetlerinde kullanılır. N, N, N-Trimetil-1-Oktadekamonyum Klorür ikame olarak kullanılabilir.</td></tr></tbody></table>

sınırlanmamış ve sınırlı yüzey aktif bazlı kesme viskoelastik sıvılarda küresel parçacıkların yerleşme hızının deneysel Ölçümü

Experimental Measurement of Settling Velocity of Spherical Particles in Unconfined and Confined Surfactant-based Shear Thinning Viscoelastic Fluids

Yüzey aktif bazlı kesme inceltme viskoelastik (VES) sıvılarındaki küresel parçacıkların terminal çökeltme hızlarını ölçmek için deneysel bir çalışma gerçekleştirilir. Ölçümler, paralel duvarlar arasındaki sınırsız sıvılara ve sıvılara yerleşen parçacıklar için yapılır. Çok çeşitli reolojik özelliklere sahip VES sıvıları hazırlanır ve reolojik olarak karakterize edilir. Reolojik karakterizasyon, viskoz ve elastik özellikleri ölçmek için sırasıyla sabit kesme viskozitesi ve dinamik salınımlı kesme ölçümlerini içerir. Sınırsız koşullar altında yerleşme hızları, parçacıkların çapının en az 25 katını çapına sahip gagalarla ölçülür. Paralel duvarlar arasındaki yerleşme hızlarını ölçmek için, farklı duvar aralığına sahip iki deneysel hücre inşa edilir. Değişen boyutlardaki küresel parçacıklar sıvılara hafifçe bırakılır ve yerleşmesine izin verilir. İşlem yüksek çözünürlüklü bir video kamera ile kaydedilir ve parçacığın yörüngesi görüntü analiz yazılımı kullanılarak kaydedilir. Terminal yerleştirme hızları verilerden hesaplanır.
Elastikiyetin sınırsız sıvılardaki yerleşme hızı üzerindeki etkisi, deneysel yerleşme hızı ile Renaud ve arkadaşlarının inelastik sürükleme tahminleri tarafından hesaplanan yerleşme hızı karşılaştırılarak ölçülür. 1 Sonuçlar, sıvıların elastikiyetinin yerleşme hızını artırabileceğini veya azaltabileceğini göstermektedir. Azaltma/artırmanın büyüklüğü, sıvıların reolojik özelliklerinin ve parçacıkların özelliklerinin bir işlevidir. Hapseden duvarların yerleşme üzerinde gerilik etkisine neden olduğu gözlenir ve gerilik duvar faktörleri açısından ölçülür.

Deneyler, benzersiz K, n ve φ değerlerine sahip yedi farklı sıvı karışımında beş farklı çaplı parçacık için gerçekleştirilir. Şekil 1, bir sıvıdaki parçacık çapının bir işlevi olarak yerleşme hızını gösterir. Hata çubukları üç ölçümdeki değişkenliği gösterir. Deney sırasında ölçülen oda sıcaklığı 23 °C'dir. Çökeltme hızlarının parçacık çapı ile arttığı gözlenebilir. Şekil 3, ...

Bu makale, yüzey aktif bazlı kesme inceltme viskoelastik sıvılarındaki küresel parçacıkların terminal çökeltme hızlarını ölçmek için deneysel prosedürü göstermektedir. Çok çeşitli reolojik özellikler üzerindeki sıvılar hazırlanır ve paralel duvarlar arasındaki sınırsız sıvılarda ve sıvılarda bir dizi parçacık boyutu için çökeltme hızları ölçülür.

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

An experimental study is performed to measure the terminal settling velocities of spherical particles in surfactant based shear thinning viscoelastic ...

Bu prosedürün genel amacı, farklı reolojik özelliklere sahip, sınırsız ve sınırlı sürfaktan bazlı viskoelastik sıvılardaki küresel parçacıkların terminal çökelme hızlarını ölçmektir. Bu, geniş bir reolojik özellikler yelpazesi elde etmek için farklı konsantrasyonlarda sürfaktan bazlı viskoelastik sıvılar hazırlanarak gerçekleştirilir. İkinci adım, geniş bir sıvı reolojik özellikler aralığında, parçacıktan çok daha büyük çaplı beherler içindeki sınırsız sıvılarda parçacıkların çökelme hızlarını ölçmektir.Ardından, partiküllerin çökelme hızı, pleksiglastan yapılmış paralel plakalı bir deney hücresi içindeki paralel duvarların varlığında ölçülür. Son adım, akışkanların radyolojik özelliklerini ölçmektir. Bir ter kullanılarak, özellikler partiküllerin çökelme hızlarıyla ilişkilendirilir.Nihayetinde bu deney, sınırsız ve sınırlı viskoelastik sürfaktan akışkanlardaki çökelme hızlarının, bu akışkanların reolojik özelliklerinin bir fonksiyonu olarak ölçülmesine yardımcı olur. Elde edilen veriler, akışkan elastikiyetinin çökelme hızları üzerindeki etkisinin nicelleştirilmesi için temel oluşturabilir. Bu yöntemin görsel olarak gösterilmesi, diğer laboratuvarların deneylerimizde gösterdiklerimizi yeniden üretebilmelerini sağlamak açısından gereklidir.Hidrolik çatlatma, ilaç endüstrisinde üretim, yarı iletken işleme ve benzeri birçok pratik uygulama için bu ölçümlerde yüksek doğruluk sağlamak son derece önemlidir. Parçacık çökelmesi ve viskoelastik akışkanlara ilişkin doğru deneysel sonuçlar, elastikiyetin parçacıklar üzerindeki sürüklenme etkisini hesaplayan sayısal simülasyonların doğrulanması için temel oluşturabilir. İlk adım olarak, bu deneyde kullanılacak olan iki bileşenli, optik olarak şeffaf viskoelastik akışkanları hazırlayın.Bileşenlerden biri iyonik bir sürfaktan olan sodyum ksilen sülfonattır. Diğer bileşen ise iyonik bir sürfaktan olan NNN trimetil oktadesil amonyum klorürdür. Sürfaktan konsantrasyonlarını değiştirmek ve farklı viskozite aralıkları elde etmek için distile su kullanın.İstenen miktardaki distile suya anyonik sürfaktan ekleyerek başlayın. Karıştırmanın ardından, bu karışıma katyonik sürfaktan ekleyin ve iki ila üç dakika daha karıştırın. Karışım hazırlandıktan sonra, ölçüm öncesinde hava kabarcıklarının çıkması için karışımı iki ila altı saat dinlendirin, çapları bir ila beş milimetre arasında değişen cam küreler temin edin.Kürelerin çaplarını ölçmek, pürüzsüz ve neredeyse kusursuz olduklarından emin olmak için yüksek çözünürlüklü bir mikroskop kullanın. Sınırlayıcı duvarların boncukların çökelme hızları üzerindeki etkisini en aza indirmek için, viskoelastik sıvıyı, çapı kullanılacak kürelerin çapının en az 25 katı olan cam bir kaba yerleştirin.Bir laboratuvar termometresi ile oda sıcaklığını ve sıvı sıcaklığını kaydedin; kabın kenarı boyunca bir metre cetveli sabitleyin. Sıvı içindeki parçacığın hareketini kaydetmek için tripod üzerine monte edilmiş yüksek çözünürlüklü bir kamera kullanın. Cam bir küreyi nazikçe sıvının içine daldırın ve çökerken serbest bırakın.Kayıt işlemi tamamlandığında süreci kaydedin. Kürenin farklı zamanlardaki konumunu takip etmek için bir görüntü analiz programı kullanın. Kürenin dikey konumunu zamanın bir fonksiyonu olarak grafikleyin.Ardından, doğrunun eğiminden terminal çökelme hızını hesaplayın. Aynı koşullar altında, aynı küre ile deneyi en az üç kez tekrarlayın. Daha sonra aynı adımları farklı çaplardaki küreler için tekrarlayın.Toplanan verileri, bu örnekte olduğu gibi çökelme hızlarına karşı küre çapını grafiklemek için kullanın; hata çubukları, her bir küre için yapılan üç ölçümdeki değişkenliği göstermektedir. Çökelme hızının, küre çapı parametresiyle birlikte arttığına dikkat edin. Bu ölçüm için, duvarları birbirine tamamen paralel olan ve üst ile alt kısımlarında erişim portları bulunan pürüzsüz pleksiglastan bir hücre oluşturun.Bu hücrenin duvarları arasında sekiz milimetrelik bir boşluk bulunmaktadır; boşluk ile yatay uzunluk arasındaki oran küçük olmalıdır. Erişim portlarından birini mühürleyin ve hücreyi viskoelastik akışkanla doldurun. Yüksek çözünürlüklü kamera kayıt için hazır durumdayken, bir laboratuvar termometresi kullanarak oda sıcaklığını ve akışkan sıcaklığını kaydedin, ardından hücreyi yan tarafına yerleştirin.Cam bir boncuğu port aracılığıyla hücrenin içine nazikçe bırakın ve portu kauçuk bir tıpayla kapatın. Kürenin çökelmesine ve hücrenin ortasına ulaşmasına izin verin. Hücreyi, kürenin çökelmesini sağlayacak şekilde dikey hale gelecek biçimde döndürün.Bir metre cetvel yerleştirin. Kürenin hareketini yüksek çözünürlüklü video kamera ile kaydedin. Çökelme hızını daha önce olduğu gibi belirlemek için görüntü analiz programını kullanın.Sıvıyı karakterize etmek için, viskozitesini kayma hızının bir fonksiyonu olarak ölçmek amacıyla bir TER kullanın. Öncelikle, kabın sıcaklığının deney sırasında ölçülen sıcaklıkla aynı olduğundan emin olun. Ardından, kayma hızını saniyede 0,1 ile saniyede 800 arasında değiştirin.Çökelme deneylerindeki akışkan ve küreler için ondalık başına en az 10 ölçüm alın. Burada tanımlanan yüzey ortalamalı partikül kayma hızını hesaplayın. V çökelme hızı ve DP küre çapıdır.Ardından, viskozite için kayma hızında bir güç yasası eğrisi tanımlayın. K akış tutarlılık indeksi ve N akış davranış indeksi olsun. Bu eğriyi, hesaplanan kayma hızına yakın değerler için viskoziteye karşı kayma hızı grafiğine uydurun.0,1 rad/s ile 100 rad/s arasındaki frekans aralığında dinamik osilatuar kayma ölçümleri gerçekleştirerek karakterizasyona devam edin.Dekad başına minimum 10 noktada elastik modülü ve viskoz modülü ölçün, ardından akışkanın relaksasyon süresini belirlemek için modül oranını bir Maxwell modeline uydurun. Sınırlanmamış inelastik bir akışkandaki çökelme viskozitesini bularak akışkan elastikiyetinin etkisini araştırmaya başlayın. Bunu; karakterizasyon çalışmalarından elde edilen K ve n değerlerini, akışkan yoğunluğunu ve Reynolds sayısını kullanarak yapın.Bir güç yasası akışkanında düşen bir küre için, sınırsız bir akışkandaki deneysel çökelme hızının güç yasası viskozitesine dayalı çökelme hızına oranı olarak tanımlanan hız oranını hesaplayarak devam edin. k ve n değerlerini kullanarak, hız oranını farklı akışkanlar için küre çapının bir fonksiyonu olarak grafiğe dökün. Bu durumda, daha küçük küreler bir sürükleme azalması yaşarken, daha büyük küreler yaşar.Sürüklenme artışı, duvarlar mevcutken gerçekleşen çökelme hızının, sınırsız akışkan içindeki çökelme hızına bölünmesiyle belirli bir çapa sahip küre için duvar faktörünü belirler. Belirli bir akışkan grafiği için, duvar faktörleri burada gösterildiği gibi küre çapının duvar aralığına oranı R'nin bir fonksiyonu olarak çizilir. Bu veriler, R değerinin artışıyla duvar faktörlerinin azaldığını göstermektedir. Bu durum, küre çapları duvar aralığıyla kıyaslanabilir hale geldikçe duvar geciktirme etkilerinin arttığını ortaya koymaktadır.Newtonyen akışkanların aksine, duvar faktörünün R değerinde benzersiz olmadığını ve duvar açıklığına bağlı olduğunu gözlemleyin. Bu prosedürü uygularken, akışkan reolojisinin sıcaklığın güçlü bir fonksiyonu olduğunu hatırlamak önemlidir. Deneyin gerçekleştirildiği sıcaklık doğru bir şekilde kaydedilmeli ve akışkan reolojisi aynı sıcaklıkta ölçülmelidir.Deneycinin, gliserol gibi iyi anlaşılan çözeltilerde, sınırsız bir akışkan içindeki partiküllerin çökelmesi gibi bazı model sistemler üzerinde bu deneyleri yaparak ölçümlerin doğruluğunu ve tekrarlanabilirliğini kontrol etmesi çok önemlidir. Ayrıca, ölçümlerin tekrarlanabilirliği ve hassasiyeti hakkında bir fikir edinebilmeniz için bu ölçümleri üç veya dört kez tekrarlamanız da önemlidir.

experimental-measurement-settling-velocity-spherical-particles

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Bu protokol yerinde hayvan oluşturulan akımlarının ölçümü için tasarlanmış bir kendi kendine yeten sualtı velosimetri cihazları (SCUVA) nasıl kullanılacağı hakkında yönergeler sağlar. Buna ek olarak, bu protokol tarla koşullarında yarattığı zorluklar adresleri ve operatör hareket, hayvanlar konumu, tahmin ve SCUVA yönü içerir.

Kantitatif Ölçüm In situ</emBağımsız Sualtı velosimetri Aparatı (SCUVA)> Akımlar

Bir kesme hücre kesme hız-hız gradyanı düzleminde küçük açı nötron saçılımı ölçümleri için geliştirilmiştir ve karmaşık akışkanları karakterize etmek için kullanılır. Hız gradyanı yönünde uzaysal çözülmüş kesme-bant ölçümleri malzemelerin araştırılması için mümkündür. Uygulamalar koloidal dispersiyonların araştırmalar, polimer çözeltiler, ve kendinden düzenlenen yapılar yer alır.

1-2 Düzlem Flow-Küçük Açı Nötron Saçılma kullanma Malzeme Mikroyapı altında Akış Ölçme

Konfokal mikroskopi çekici süspansiyonlar için model sistemler olarak incelenmiştir hareketsiz resim ve koloit akıcı polimer karışımları için kullanılır. Görüntü analizi algoritmaları geometrik hapsi nedeniyle değişiklikleri ölçmek kolloidal parçacıkları için yapısal ve dinamik ölçümleri hesaplamak için kullanılır.

Kuşatılmış Quiescent ve akan Koloidno polimer Karışımlarının Eşodaklı Görüntüleme

Yüksek konsantrasyonlu süspansiyonların sağlam ve uygulamaya uygun reolojik karakterizasyonu için bir protokol sunulmuştur. Güneş hücresi üretiminde serigrafi baskı uygulaması için kullanılan gümüş pastalar model sistem olarak kullanılmaktadır.

Son derece Konsantre Süspansiyonlarının reolojik Karakterizasyonunda Zorluklar - Ekran-baskı Gümüş Pastaları için bir Vaka Çalışması

El yazması, hareketli parçacıkların görüntü analizi ile izlendiği yatay yüklü tortu nakil deneylerinin iletimi için bir protokol sunmaktadır. Deney tesisi, çalıştırma gerçekleştirme ve veri işleme prosedürleri ve nihayet bazı kavramsal kanıt-proof sonuçları burada sunulmuştur.

Yatak Yüklü Deneylerde Görüntü Tabanlı Lagrangian Parçacık İzleme

Moleküler hidrodinamik oluşum yoğun sıvılar içinde çalışmak için deneysel olarak erişilebilir bir analog yöntem sunulmaktadır. Teknik partikül imaj velosimetri sıkıştırılmış, yüksek-restitüsyon tahıl kazık kullanır ve doğrudan, makroskopik gözlem dinamik süreçlerin bilinen ve güçlü etkileşim, yüksek yoğunluk gaz ve sıvı var tahmin sağlar.

Moleküler hidrodinamik süreçlerinde yoğun gaz ve sıvı için Analog bir makroskopik yüntem

Yeni başlayan parçacık hareket tek bir boncuk tortu yatak geometriye Laminer türbülanslı akış için bir fonksiyonu olarak karakterize için iki farklı yöntem sunulmaktadır.

Görsel olarak bağlı normal yüzeylerde yeni başlayan parçacık çekimde karakterizasyonu: çalkantılı koşullarına Laminer üzerinden

Burada açıklanan teknik parçacık kinematik ve türbülans akar düşük parçacık konsantrasyonları ile eşzamanlı olarak ölçmek için düşük maliyetli ve nispeten basit bir yöntem sunar. Türbülans partikül imaj velosimetri (PIV) ölçülür ve parçacık kinematik bir örtüşen alan bakış açısı yüksek hızlı kamera ile elde edilen görüntüler üzerinden hesaplanır.

Eş zamanlı ölçüm türbülans ve akış görüntüleme teknikleri kullanarak parçacık kinematik

Ortaya çıkan kabarcık yöntemi (EBM) ve iplik kabarcığı yöntemi (SBM) kullanılarak denge yüzey gerilimi (EST) değerlerini belirlemek için iki protokol, havaya karşı yüzey aktif madde içeren sulu faz için sunulmuştur.

Alan Pertürbasyon Testleri ile Denge Yüzey Gerilim Değerlerinin Doğru Belirlenmesi

Bu protokol, gümüş sazan solungaç rakers (GR) üzerinde bulunan mukus reoloji karakterizasyonunu gerçekleştirmek için bir yöntem sunar. Viskozite, depolama ve kayıp modülü ölçülerek elde edilen GR-mukusun viskoelastik özellikleri, GR'lerdeki filtre besleme mekanizmasını anlamak için belirgin verim stresi açısından değerlendirilir.

Gümüş Sazan, Hipoftalmichthys molitrix Gill Raker Mucus Makro-Reoloji Karakterizasyonu

Bu yazıda, ara yüz morfolojisini görselleştirirken ara yüz gerilimi ve yüzey dilatasyonel reolojisinin eşzamanlı ölçümlerini yapmak için bir mikrotensiyometre/konfokal mikroskobun tasarımı ve çalışması anlatılmaktadır. Bu, teknoloji ve fizyolojide önemli olan arayüzlerin yapı-özellik ilişkilerinin gerçek zamanlı olarak inşasını sağlar.

Dinamik Arayüzlerin Konfokal Mikroskopi Görselleştirmesi için Mikrotensiyometre

Keşfedin yüzey aktif bazlı viskoelastik sıvılarda küresel parçacıkların yerleşme hızını ölçme yöntemini. Bu teknik, akışkan dinamiği ve reoloji alanlarında parçacık davranışlarını anlamak için kritik öneme sahiptir.

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

Daha fazla video keşfet