Rheonics Type-SR 센서는 유체의 점도와 밀도는 물론 온도와 이러한 값의 파생물을 실시간으로 측정하는 인라인 기기입니다. Rheonics 점도를 측정하는 SRV 공정 점도계와 유체의 밀도 및 점도 값을 측정하는 인라인 밀도계 SRD를 제공합니다. 두 센서 프로브 모두 작고 가벼우며 밀봉되어 있어 액체와 관련된 모든 산업 공정에 적합합니다.

SRV 및 SRD 센서는 모두 균형 비틀림 공진기(BTR) 기술을 기반으로 합니다. 두 센서 모두 접촉하는 유체의 점도를 측정하고 출력합니다. 뉴턴 유체의 경우 사용된 기기에 관계없이 동일한 점도를 얻습니다. 그러나 비뉴턴 유체의 경우에는 그렇지 않으며 다양한 기기가 서로 다른 점도 값을 측정합니다. 이는 종종 기기 자체의 부정확성으로 인한 것이 아니라 점도의 전단 의존성과 서로 다른 기기가 서로 다른 측정을 수행한다는 사실로 인해 발생합니다. 전단율.

비뉴턴 유체에 대한 점도의 전단 의존성으로 인해 그리고 다양한 점도계(종종 SRV와 같은 공정 점도계와 회전 점도계 또는 레오미터와 같은 실험실 장비 간) 간의 비교를 가능하게 하기 위해 SRV가 발생하는 유효 전단 속도를 이해하는 것이 바람직합니다. 또는 SRD가 측정을 수행 중입니다. 아래 분석에서는 SRV에 대해 언급하지만 SRD에도 동일하게 유효합니다.

SRV 센서의 감지 요소는 막대와 끝에 부착된 질량으로 구성되며, 이 막대와 팁은 원형 및 원통형입니다. 다른 쪽 끝은 여기 및 감지용 변환기가 포함된 본체에 연결됩니다.

센서는 비틀림으로 진동하며, 비틀림 공진기는 더 안정적이고 기계적 환경으로부터 더 잘 격리됩니다. 원통형 비틀림 공진기는 자체 표면에 평행하게 진동합니다. 이는 전단력의 영향을 받기 때문에 질량 부하 효과(종종 관성 감쇠라고도 함)보다는 소산력(점성 감쇠)에 주로 민감합니다.

비뉴턴 유체의 점도는 전단율에 따라 변할 수 있습니다. 이는 단일 점도 값이 모든 상태(예: 정적, 다른 속도로 흐르는)에서 이러한 종류의 유체와 연관될 수 없음을 의미합니다. 

실험실 점도계를 사용하면 점도가 측정되는 전단 속도나 회전 속도를 변경할 수 있는 경우가 많습니다. Rheonics SRV 및 SRD는 일반적으로 실험실 장비의 전단율보다 훨씬 높으며 사용자는 이를 변경할 수 없습니다.

SRV 점도 센서에 대해 예상되는 전단 범위에 대한 질적 아이디어를 가질 수 있으며 계산이 이 문서에 나와 있습니다. 이는 점도가 측정되는 조건을 검증하고 어느 정도 정량화하고 판독값을 다른 장비와 연관시키는 데 도움이 됩니다.

그러나 Type-SR 점도 측정 전단과 다른 실험실 장비 간의 실제 상관 관계는 대부분 경험적이며 정성적 추정을 충족하지 못할 수 있습니다. 추정된 전단율은 레오미터의 점도 값과 정확하게 일치하지 않을 수 있습니다. 그것을 고려 Rheonics 센서는 매우 높은 반복성과 비교할 수 없는 분해능(종종 실험실 장비보다 10-100X 더 높음)으로 측정의 재현성에 중점을 둔 단순한 점도 센서 이상의 공정 제어 장치입니다.

전단 추정에 가장 중요한 두 가지 매개변수는 속도 진폭과 경계층 두께입니다. 다음 매개변수를 계산해야 합니다.
전단 응력은 다음과 같이 지정됩니다.

방정식 1: 전단 응력.

뉴턴 유체의 경우, θ는 유체의 재료 상수 특성이고, ∂v/∂x는 유체의 전단 속도입니다. Navier-Stokes 방정식을 적용하여 주기적인 단축 조건에서 풀면 속도 진폭에 대한 해는 다음과 같습니다.

방정식 2: 속도 진폭

뉴턴 유체의 경우, θ는 유체의 재료 상수 특성이고, ∂v/∂x는 유체의 전단 속도입니다. Navier-Stokes 방정식을 적용하여 주기적인 단축 조건에서 풀면 속도 진폭에 대한 해는 다음과 같습니다.

• x: 센서 벽으로부터의 거리
• V: 센서 표면의 속도 진폭, R은 팁의 반경
• δ: 경계층 두께입니다
• i: -1의 제곱근입니다

XNUMXD덴탈의 경계층 두께 다음 방정식으로 찾을 수 있습니다.

방정식 2: 경계층 두께

• η: 동점도
• ω: 각주파수
• ρ: 유체밀도

그걸 고려해서 x=2δ 속도는 센서 표면 값의 13%로 떨어집니다. 전단율 γ=∂v(0)/∂x 센서 표면(x=0)에서는 다음과 같습니다.

방정식 4: 전단율

여기서 속도 진폭 V(R)(5)은 다음과 같이 지정됩니다.

 방정식 5: 속도 진폭

• R: 진동축에서 센서 표면까지의 거리
• φ: 각진동 진폭.

SRV의 팁은 정현파 회전 진동을 수행합니다. φ 대칭축에 대해.

 방정식 5: 사인파 회전 진동

SRV의 경우 속도 V(R)는 약 50mm/s이고 주파수는 7500Hz → Ω=2π x 7500입니다.

매개 변수 V(R) 점도와는 무관하지만 유체의 경계층 두께 δ 증가합니다. 다음 그래프는 전단율 대 점도 거동을 보여주고 조사 중인 유체의 점도와 밀도에 따른 전단율 변화를 보여줍니다.