مقدمه :

برش%%ي تنش مقابل در آن وسيله به سيال كه است ) لزجت( خاصيتي ويسكوزيته

مايع%%ات لزجت اما يابد مي افزايش گازها لزجت دما افزايش .با كند مي مقاومت

داد. توضيح لزجت عوامل بررسي با توان مي را تفاوت اين يابد مي كاهش

مق%%اومت . اين باشد مي مقاومت داراي خود هاي توده حرکت مقابل در فازي هر

براب%%ر در ن%%يز . مايع%%ات باش%%د مي زي%%اد خيلي جامد فاز براي و ناچيز گاز فاز براي

. دهند مي نشان مقاومت خود از خود هاي اليه حرکت

است: عامل دو از ناشي برشي تنش به آنها مقاومت يعني سياالت لزجت

مولكولي جاذبه .نيروي1

مولكولي مومنتوم .تبادل2

و اس%%ت ش%%ده معط%%وف ه%%ا لول%%ه در م%%ايع عب%%ور ب%%ر تحقيقات بيشتر مايعات براي

و قط%ر ب%ا ه%ا الل%ه در مختل%ف س%رعتهاي با مايعات براي نيز موجود روابط بيشتر

ش%%امل تواند مي لوله درون در مايع يک .حرکت اند آمده بدست متفاوت زبريهاي

باشد عمده بخش سه

Laminar) آرام حرکت-1 Flowآرامي ب%%ه م%%ايع هاي اليه حرکت نوع اين ( در

ب%%ه بن%%ا ناحي%%ه اين ط%%ول ياب%%د مي ادام%%ه مايع حرکت و لغزند مي هم برروي

. باشد بلند يا کوتاه تواند مي لوله سطح زبري يا مايع اوليه سرعت

Transition) گذار ناحيه-2 Zoneب%%ه کم کم م%%ايع آرام ح%%رکت ناحي%%ه اين ( در

T و گردد مي تبديل اغتشاشي حرکت کوت%%اه بس%%يار ناحي%%ه اين ط%%ول معم%%وال

. است

را خود آرام حرکت مايع ناحيه اين ( درTorbulent Flow) مغشوش حرکت-3

مي مختلفي جهته%%اي در کتف%%اوتي حرکات داراي مايع ذرات و داده دست از

ح%%رکت هنوز آن در که باشد اي اليه زير داراي است ممکن ناحيه اين شوند

. باشد آرام مايع

جاذب%%ه ن%%يروي ل%%ذا اس%%ت گازه%%ا از نزديك%%تر بس%%يار مولكوله%%ا فاص%%له مايع%%ات در

مايع%%ات ل%%زجت اص%%لي عام%%ل رو اين از اس%%ت مايعات از كمتر گازها در مولكولي

اس%%ت كم بس%%يار مولك%%ولي جاذب%%ه گازه%%ا در ام%%ا اس%%ت مولك%%ولي جاذب%%ه ن%%يروي

است. مولكولي مومنتوم تبادل از ناشي عمدتا برشي تنش به گازها مقاومت

مج%%اورت در ک%%ه زي%%رين ه%%اي الي%%ه و گردن%%د مي لوله وارد اوليه سرعت با مايعات

ه%%ا الي%%ه اين مج%%اور ه%%اي الي%%ه گ%%ردد مي صفر سرعتشان هستند لوله هاي ديواره

ت%%ز ب%%االتر هاي اليه و شود مي کاسته شان اوليه سرعت از ساکن هاي اليه متاثراز

از کمتر تاثير اين ولي شود مي کاسته سرعتشان ها اليه اين تاثير تحت ها اليه اين

س%رعت ک%ه ج%ايي تا شود مي کاسته قبلي اليه تاثير اين همينطور است قبلي اليه

. است مرزي اليه پايان آنجا و شود مي اوليه سرعت با بربر سيال

ي%ا و کنن%د پي%دا ت%داخل م%رزي ه%اي الي%ه که باشد کم آنقدر لوله قطر است ممکن

ه%%اي الي%%ه ح%%تي که باشند داشته فاصله هم از آنقدر لوله هاي ديواره است ممکن

. نرسند هم همديگر به مرزي

T را آنه%ا بازدازن%%دگي نيروي و را ها اليه تاثير اين Shear ي%%ا برش%%ي ن%%يروي اص%%طالحا

Stressنماد با و شود مي ناميده τشود مي داده نشان .

. ارتفاع تغييرات به سرعت تغييرات با است متناسب افقي برشي نيروي اين

دهند مي نشان kinematic viscosity حرکت دراي سياالت براي را ويسکوزيته و

است. زير رابطه داراي و

مي ها لوله در سياالت گرانروي يا روانروي براي مناسبي بسيار معيار ويسکوزيته

بزرگي مقدار مقدار اين هستند بااليي گرانروي داراي که غليظ سيالت براي باشد

روانروي و کنند مي حرکت براحتي که آنهايي براي و اتومبيل روغنهاي مانند است

. آب مانند باشد مي کوچکي مقدار اين دارند خوبي

Dynamic) دينامي%%ک ح%%الت در ويسکوزيته براي ابعادي محاسبات با viscosity)

Pa آن واحد که آورد بدست را آن واحد توان مي . sمش%%ابه بطور يا N.s/m²ي%%ا و

Kg / m.sبا آنرا که است CPدهند مي نمايش نيز .

100 centipoise = 1g/cm.s = 0.1 Pa.s

T آن از مرج%%ع عن%%وان ب%%ه و گيرن%%د مي ان%%دازه معيني دماي در را ويسکوزيته معموال

ش%%ده گيري اندازه درجه20دماي در مقدار اين خالص آب براي کنند مي استفاده

ساير محاسبات مبناي و مرجع آب اين و. cP (at 20°C) 1.0با است برابر و است

. باشد مي مواد ساير براي ها وسکوزيته

Kinematic ب%%راي viscosityواح%%د νسيس%%تم در SIب%%ا براب%%ر m²/sدر و اس%%ت

مي نشانcentistokes (cSبا) هم موارد برخي در يا stokes با برابر همcgs سيستم

دهند

m²/s 0.0001 = s ²/ cm 1= 1 stokes = 100 centistokes

(Viscosity) ویسکوزیته تعیین در موثر پارامترهای

مقدمه :

، ش%%امپو مانند محصوالت و اولیه مواد انواع در ویسکوزیته مقدار تعیینو ها ژل ، دستشویی مایع

نس%%بتا فاکتورهای از یکی و است برخوردار ای ویژه اهمیت از محلولها . است نمونه آنالیز در مهم

. اگ%%ر دارد م%واد نیوت%ونی م%اهیت ب%ا مس%تقیم نسبت ویسکوزیته مقدار)یعنی داشت نیوتونی ماهیت نمونه

ب%ود( مق%دار ص%فر نمون%ه ثق%ل مرک%ز در نیروه%ا برآین%د ی%ا همکنش بر تغییر و سرعت تغییر با ویسکوزیته

مقدار نداشت نیوتونی ماهیت نمونه اگر . اما ماند خواهد ثابت اسپیندلزیادی عوامل به ویسکوزیته

و س%%رعت تغی%%یر ، اس%%پیندل تغی%%یر با جمله . از کرد خواهد پیدا بستگی موادSource تغییر با حتی

. کرد خواهد تغییر نیز سازنده

ک%%امال ک%%ار یک محصوالت و اولیه مواد ویسکوزیته مقدار تعیین نتیجه درتعریف که است تجربی

ع%%وض ش%%امل ک%%ه دارد ط%%والنی پروسه یکSample هر برای محدوده در مختلف های اسپندل کردن

c°25-20 رنج در دم%ا ب%ودن ث%ابت ح%ال عین در و مختلف های سرعت . باشد می

دستگاه خصوصيات

باLV مدل آمريكاBroodfield شركت ويسكومتر دستگاه از ناژو ایران شرکت در مشخصات

DV-II+Vباشد مي سرعت رنج18 خواندن به قادر و است شده استفاده .

تا148ºF- ( 300ºC تا( 572ºF: دما100ºC –

رك p%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%ت : 0-100%

: ويس%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%كوزيته ص%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%حت1.0% ±

+ ت%%%ا149ºC : دم%%%ا ص%%%حت100ºC - :1ºC ±

300ºC150 + تاºC + :2ºC ±(LVDV-II )م%%%%%دل+ : ويس%%%%%كوزيته رنج

6000000CP - 150ºC-40ºC : اپرات%%وري محي%%ط دم%%اي (32ºF-

104ºF).R.H% 80%-20 : اپرات%%وري محي%%ط رط%%وبت : non - Condensing at

mosphere

. شود كاليبره سازنده شركت توسط يكبار سالي بايد ویسکومتر دستگاه

تعاریف :

ش%%ده ايج%%اد فل%%وي به سيال مقاومت : نسبت(Viscosity): ويسكوزيته. نامند مي ويسكوزيته را

ب%%ا ت%%ا ش%%ود وارد اسپيندل بر است الزم كه : نيرويي(Torque): گشتاورنمونه در ويسكوزيته به توجه

بچرخد.

ي%%ا(mpas) ثاني%%ه پاس%%كال ميلي ي%%اCentipoise (cp): ويس%%كوزيته واحدShear Stress.است

: دستگاه شرح

: است زير قسمتهاي شامل ويسكومتر

ک%%ه دارد وج%%ودSpindel بنام چرخشي : محورهای(Spindel): اسپيندلويسكوزيته ، نمونه هرچه

. رود مي باالتر اسپيندل شماره باشد داشته باالتري

و نمون%%ه حاوي ظرف ، آن سايز و سرعت به نمونه درSpindel چرخشگشتاور ميزان به

(Torque)دارد بستگي .

. است شده تعبيه دستگاه بدنه درSpindel از محافظت : براي گارد

ب%%اال . دم%%اي دارد زي%%ادي بس%%تگي دم%%ا ب%%ه : ويس%%كوزيته دم%%ا سنس%%ور .پس دهد مي نشان پائين را ويسكوزيته

. كنيد توجه آناليز هاي نمونه در دما رنج به بايد

گاردوسنس%%ور ك%%ه كنيد استفاده250ml بشر يك : از نمونه حاوي ظرف خط تا )دقيقا اسپيندل و دما

. گيرند قرار آن اسپيندل( در روي نشانه

ه%%ای نمون%%ه در ویس%%کوزیته مق%%دار تع%%یین ک%%ه داش%%ت توج%%ه : بای%%د مهم در باید مقایسه حالت در یا و مشابه

. باشد یکسان کامال شرایط

ویسکوزیته رنج آوردن بدست روش

مق%%دار تع%%یین . ب%%رای کنی%%د ش%%روع اس%%پندل ش%%ماره ت%%رین پ%%ائین -از1 ارجحیت شماره ترین پائین ویسکوزیته

. دارد

، پ%%ائین ه%%ایRPM در خصوص%%ا ویسکوزیته تعیین برای مرحله هر -در2زمان ربع یک حداقل

. بگذارید

ب%%ا متناس%%ب ، سرعت تغییر نسبت اگر ، اسپندل شماره تعیین از -پس3 می نشان ، بود ویسکوزیته تغییر

و اس%%ت برخوردار یکنواختی ترکیب از و دارد نیوتونی ماهیت نمونه دهد: عبارتی به

∆ RRM ~ ∆ Viscosity

هم%%ه و ه%%ا اس%%پندل همه با . سپس دهید تشکیل را ویسکوزیته -جدول4 را نمونه ویسکوزیته سرعتها

ج%%دول در هس%%تند%50 ب%%االی ترک دارای که را مقادیری فقط و گرفته. کنید یادداشت

را س%%رعت ب%%االترین و ت%%رک باالترین که اسپندل ترین پائین انتخاب -با5 رنج داراست جدول در

. کنید انتخاب نمونه برای را ویسکوزیته

جدول رسم

كنيد. رسم زير شكل به جدولي ويسكوزيته درست مقدار تعيين براي

تاريخآزمايش

نمونه شمارهناماسپيندل

(ويسكوزيته سرعتCP(

دماترك % )Cº(

.... و Torque ، س%%رعت مقادير و كنيد شروع كم شماره با اسپيندلي از كنيد يادداشت باال درجدول را

داراي ك%ه كني%د انتخ%اب را اي ويس%كوزيته ش%ده خوان%ده مق%ادير بين از. باشد ترك و سرعت باالترين

50 ب%%االي ت%%رك و س%%رعت اس%%ت به%%تر و نيست قبول قابل10 زير تركبه قادر دستگاه . اگر باشند

. دهد مي نشان راEEEE حروف نباشد ويسكوزيته مقادير خواندن

: دستگاه يابي عيب

اس%%تفاده ميتوان زير روشهاي از يك هر از نتايج صحت از اطمينان براي. كرد

برگ%%ه در آنها ويسكوزيته مقادير كه را موادي ويسكوزيته يكبار - ماهي1 با ، است شده داده آناليز

. نمائي%%د مقايس%%ه س%%پس و گرفت%%ه اندازه ، شده داده دماي رنج به توجه حدود يك در بايد ويسكوزيته مقدار

باشد.

روز ه%ر هفت%ه ي%ك بم%دت را معم%ولي غلظت با نمونه يك -ويسكوزيته2 بايد هفته يك . در بگيريد اندازه

. باشد ناچيز تغييرات

. دهي%%د ق%%رار گ%%يري ان%%دازه م%%ورد س%%اعت س%%ه م%%دت ب%%ه را -نمون%%ه3 انتخاب است آن مناسب كه را اسپيندلي

يادداش%%ت را نتايج ربع يك به ربع يك ويسكومتر جدول كشيدن با و كردهنبايد ساعت سه طول . در كنيد

كنيد تكرار را آزمايش همين بعد . روز كند تغيير ويسكوزيته مقدار

. آيد بدست مشابهي نتايج بايد

تم%%اس س%%ازنده شركت با نرسيديد نتيجه به كارها اين دادن انجام با اگر. كنيد حاصل

دستگاه از نگهداري

. ب%%راي بخورن%%د ض%%ربه نباي%%د و هس%%تند حس%%اس بس%%يار ها -اسپيندل4-1خورنده مواد از نبايد آنها شستن

مخص%%وص ج%%اي در كردن خشك و آب با شستن از . پس كرد استفاده . دهيد قرار خود

را آنRO آب محت%%وي س%%ت پي ب%%ا و نكني%%د ب%%از را گ%%ارد وقت -هيچ4-2 . هميشه نمائيد خشك و شسته

. نخورد دستگاه بدنه به آب باشيد مواظب

ببندي%%د را گرداننده محور مخصوص سياه پيچ حتما كار پايان از -پس4-3

به احتمالي هاي ضربه از تا

. شود محافظت آن

: آب گرانروی

نمودار تابعیت گرانروی آب به دما :

دما

°[C]

گرانروی

[Pa·s]

101.308 × 10−3

201.003 × 10−3

307.978 × 10−4

406.531 × 10−4

505.471 × 10

−4

604.668 × 10−4

704.044 × 10−4

803.550 × 10−4

903.150 × 10−4

100

2.822 × 10−4

]گرانرویPa·s]

گرانروی

[cP]

40.306−10 × 3.06استون

40.604−10 × 6.04بنزن

× to 4 3خون10−31,37

castor oil0.985985

corn syrup1.38061380.6

ethanol1.074 × 10−31.074

ethylene glycol

1.61 × 10−216.1

1.51500گلیسرول

HFO-3802.0222022

101.526 × 1.526جیوه

−3

40.544−10 × 5.44متانول

10 × 1.863نیتروبنزن−31.863

40.158−10 × 1.58 مایع نیتروژن

propanol1.945 × 10−31.945

08181. زیتون روغن

101 × 1082.3 × 2.3قیر

1

سولفوریکاسید

2.42 × 10−224.2

40.894−10 × 8.94آب

: گازها

گازC

[K]

T0

[K]

μ0

[10-6 Pa s]

120هوا291.1

518.27

111نیتروژن300.5

517.81

127اکسیژن292.2

520.18

کربندی اکسید

240293.1

514.8

118288.117.2 کربن

5مونوکسید

72هیدروژن293.8

58.76

370آمونیاک293.1

59.82

گوگرددی اکسید

416293.6

512.54

27319 79.4هلیم

آزمايش: شرح

گلیسرول مولکولی شعاع تعیین هدف آزمايش اين در

ک%%ار این انج%%ام . جهت میباش%%د ویس%%کوزیته طری%%ق از

و م%%والر75/0 ، موالر5/0، موالر25/0 محلول چهار

تهی%%ه لی%%تر میلی100 ان%%دازه ب%%ه گلیسرول از موالر1

و ویس%%کومتر کم%%ک ب%%ه را ف%%وق محل%%ول چه%%ار س%%قوط زم%%ان ادام%%ه . در نم%%ودیم

زم%%ان ادام%%ه . در نم%%ودیم محاس%%به پیکنوم%%تر کم%%ک ب%%ه را ی%%ک هر چگالی همچنین

زیر رابطه به توجه با درآخر و کرده محاسبه درویسکومتر نیز را مقطر آب سقوط

آب ویس%کوزیته ص%فر ات%ا و م%ایع ویس%کوزیته ات%ا که ، صفر اتا بر تقسیم اتا مقدار

. نمودیم ثبت جدولی در غلظت حسب بر را میباشد مقطر

: رابطه

رس%%م را غلظت حس%%ب ب%%ر اتاص%%فر به اتا نمودار زیر ی رابطه کمک با نهایت در و

را گلیس%رول مولک%ولی ش%عاع r مق%دار ، خ%ط ش%یب محاس%به از پس و ک%رده

. نمودیم محاسبه

: رابطه

T دستگاه از استفاده هربار براي: آزمایش خطای کاهش جهت مهم نکته چند حتما

ب%%ر بش%%دت ناخالص%%ي وج%%ود چ%%ون ش%%ود شس%%ته نظ%%ر م%%ورد م%%ايع ب%%ا دستگاه بايد

. گذارد مي تاثير ويسکوزيته

حب%%اب وج%%ود چ%%ون نباشد لوله در حبابي هيچ که شود دقت بايد آزمايش بار هر در

م%%واد از استفاده گردد مي معين خطاي باعث و کرده ايجاد اختالل مايع حرکت در

. است موثر بسيار محاسبات دقت در دهد نشان را حباب وجود اينکه براي رنگي

: است آمده زیر جدول در آمده دست به اعداد و نتایج

اتا بر تقسیم اتا

صفر

T به سقوط زمان

ثانیه

D محلول غلظتچگالی

T0مقطر آب سقوط : زمان :

: مقطر آب چگالی

محاسبات :

: خطا منابع

مي آزم%%ايش در موج%%ود خطاه%%اي واقعي مقادير و آزمايش اين نتايج اختالف دليل

و زم%%ان ثبت هنگ%%ام خط%%ادر و آزمايش در دقت عدم از ناشي خطاها اين که باشد

.مس%%لما باش%%د مي آزم%%ايش وس%%ايل معين وخطاه%%اي رفت%%ه بكار مواد خلوص نيز

دارند. بيشتري ويسكوزيته بيشتر گرانروي با مواد

ن%%يز باش%%د.و مي کرنوم%%تر از استفاده در کافي دقت وجود عدم خطا منابع از يکي

. است مختلف درصدهاي براي استفاده هنگام در دستگاه صحيح شستن عدم