Płyny nienewtonowskie i zjawisko tiksotropii

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Płyny nienewtonowskie i zjawisko tiksotropii"

Marcin Ostrowski
5 lat temu
Przeglądów:

1 Płyny nenewtonowske zjawsko tksotrop

2 ) Krzywa newtonowska, lnowa proporcjonalność pomędzy szybkoścą ścnana a naprężenem 2) Płyny zagęszczane ścnanem, naprężene wzrasta bardzej nż proporcjonalne do wzrostu szybkośc ścnana. Tradycyjne układy take nazywa sę dylatacyjnym 3) Układy rozrzedzane ścnanem, naprężena wzrastają mnej nż proporcjonalne do wzrostu szybkośc ścnana, tradycyjne nazywane pseudoplastycznym 4) Płyn lepkoplastyczny Bnghama 5) 6) płyny lepkoplastyczne, z nelnową krzywą płynęca grancą płynęca 2

3 = 0 + c n Model Herschela-Bulkleya (krzywe 5-6) = 0 + Model Bnghama (krzywa 4) = n c Model potęgowy Ostwalda-de Waele (krzywe -3) 3

4 4 Uogólnony płyn newtonowsk ( ) const = = + = = < = p n c = = n c

5 ) n = płyn newtonowsk 2) n < rozrzedzane ścnanem 3) n > zagęszczane ścnanem 0 5

6 6 ( ) ( ) = + = 0 exp p p t w przypadku produktów spożywczych często nemożlwe jest zastosowane prostych model wykładnczych, dlatego De Kee Turcotte zaproponowal następującą modyfkację równana potęgowego dla płynów rozrzedzanych ścnanem: dla płynów zagęszczanych ścnanem można zapsać analogczne: ( ) ( ) [ ] = + = 0 exp p p t

7 W wynku otrzymuje sę rozkłady parametrów ( ) p t p ( ) = + [ ( t ) ] = 0 exp p p 7

8 Oznacza to, że lepkość produktów spożywczych ne jest prostą funkcją szybkośc ścnana. W przypadku wodnych roztworów hydrokolodów, zależność lepkośc od szybkośc ścnana ne może być opsana za pomocą klku składnków sumy. Istneje wele przyczynków kształtujących lepkość tych złożonych układów. 8

9 Wszystke roztwory hydrokolodów są układam zagęszczanym ścnanem 9

10 W skomplkowanych układach bopolmerów występuje slne, wzajemne oddzaływane pomędzy cząsteczkam. Stablność struktury zależy od stanu w jakm on sę znajduje W stane spoczynku struktura powstaje, natomast jeżel układ zostane poddany ścnanu seć przestrzenna może ulec rozpadow. 0

11 Przy danej szybkośc ścnana ustala sę węc równowaga dynamczna pomędzy szybkoścą rozpadu tworzena struktury. Zjawsko to znajduje odbce w zachowanu lepkośc, która zmena sę w czase dążąc do wartośc równowagowej. Zależność lepkośc od czasu dla płynu tksotropowego można wyjaśnć przystosowywanem sę struktury układu do aktualnych warunków ścnana. Z tego też powodu Cheng Evans zaproponowal wprowadzene pewnej welkośc fenomenologcznej opsującej loścowo stan struktury płynu. W ten sposób powstała koncepcja parametru strukturalnego l zwana teorą pojedynczej struktury płynu tksotropowego. Zgodne z ną lepkość substancj przy lamnarnym przepływe ścnającym zależy ne tylko od szybkośc ścnana _ale od chwlowego stanu struktury, który można opsać za pomocą parametru strukturalnego.

12 Zmany w czase lepkośc % kleku skrob kukurydzanej. 2

13 Szybkość zman tego parametru zależy od szybkośc ścnana chwlowej jego wartośc: d λ = dt f ( t,, λ) przy czym jeżel λ= struktura jest wykształcona, natomast w przypadku gdy λ=0 struktura jest całkowce znszczona. W momence przyłożena naprężeń ścnających ustala sę równowaga pomędzy szybkoścą nszczena odbudowy struktury co można zapsać za pomocą równana pseudoodwracalnej reakcj: dλ = f λ dt b d (, λ, t) = a ( λ) c λ, ( 0) = w którym a, b, c, d są stałym charakterystycznym dla analzowanego układu. 3

14 4 ( ) ( ),,, = n k t t λ λ ( ) ( ) ( ) ( ) + = = 0 exp,,, p p t t t λ λ Zmany lepkośc w czase wywołane zachowanem struktury można zapsać za pomocą równana uogólnonego płynu newtonowskego równana pseudoreakcj z parametrem strukturalnym: Perwszy składnk loczynu odpowada za zmany w czase a drug charakteryzuje analzowany płyn. Dla układów spożywczych często należy zastosować złożone równane płynu:

15 % roztwór ksantanu w 0,M KCl zmena charakter reologczny ze wzrostem szybkośc ścnana. 5

16 Skutk zman lepkośc układu w czase: 2,5 2,5, Pa góra dół 0, , s Krzywe płynęca w dół w górę ne pokrywają sę tworzą ramona pętl hsterezy. Pole powerzchn pomędzy ramonam odzwercedla lość energ jaką zmagazynował lub oddał układ. 6

17 % roztwór ksantanu w 0,M KCl zmena charakter reologczny ze wzrostem szybkośc ścnana. 7

18 8

19 9

20 20

21 2

22 22

23 23

Podobne dokumenty

RUCH OBROTOWY Można opisać ruch obrotowy ze stałym przyspieszeniem ε poprzez analogię do ruchu postępowego jednostajnie zmiennego.

RUCH OBROTOWY Można opisać ruch obrotowy ze stałym przyspieszeniem ε poprzez analogię do ruchu postępowego jednostajnie zmiennego. RUCH OBROTOWY Można opsać ruch obrotowy ze stałym przyspeszenem ε poprzez analogę do ruchu postępowego jednostajne zmennego. Ruch postępowy a const. v v at s s v t at Ruch obrotowy const. t t t Dla ruchu