1. Configuration:
* Deux cylindres concentriques: Le cylindre intérieur est suspendu dans le cylindre extérieur, avec un petit écart entre eux rempli de liquide testé.
* Capteur de moteur et de couple: Le cylindre intérieur est connecté à un moteur qui le fait tourner à une vitesse contrôlée. Un capteur de couple mesure la force nécessaire pour maintenir cette rotation.
2. Principe d'opération:
* Débit de fluide: Au fur et à mesure que le cylindre intérieur tourne, il traîne le liquide dans l'espace avec. Cela crée un gradient de vitesse à travers l'écart, entraînant une contrainte de cisaillement.
* Contrainte de cisaillement et taux de cisaillement: La contrainte de cisaillement (τ) est proportionnelle au couple (T) appliqué au cylindre intérieur et inversement proportionnel au rayon (R) et à la hauteur (H) du cylindre::
* τ =(2t) / (πr²h)
* fluides newtoniens: Pour les fluides newtoniens, la contrainte de cisaillement est directement proportionnelle à la vitesse de cisaillement (γ̇). Cette relation est définie par la viscosité du fluide (μ):
* τ =μγ̇
* Fluides non newtoniens: Pour les fluides non newtoniens, cette relation est plus complexe et peut être représentée par une courbe d'écoulement, qui trace la contrainte de cisaillement contre le taux de cisaillement.
3. Mesurer le taux de cisaillement:
* Vitesse angulaire: La vitesse du moteur est utilisée pour calculer la vitesse angulaire (Ω) du cylindre intérieur.
* Calcul du taux de cisaillement: Le taux de cisaillement (γ̇) est calculé sur la base de la vitesse angulaire et de la largeur d'espace (d) entre les cylindres:
* γ̇ =(ωr) / d
* Courbe de flux: En faisant varier la vitesse du moteur et en enregistrant le couple correspondant, une plage de taux de cisaillement et de contraintes de cisaillement peut être obtenue, permettant la création d'une courbe d'écoulement pour le fluide.
4. Avantages des viscoscomeurs de cylindres concentriques:
* Plage de taux de cisaillement large: Peut mesurer les taux de cisaillement sur une large gamme, de faible à haut.
* Mesures précises: Fournit des mesures relativement précises de la viscosité.
* polyvalent: Peut être utilisé pour une variété de types de liquide, y compris les liquides newtoniens et non newtoniens.
* Contrôle de la température: Permet des mesures de température contrôlées.
5. Limites:
* Effets finaux: L'écoulement près des extrémités des cylindres peut affecter les mesures, en particulier à de faibles taux de cisaillement.
* Propriétés fluides: La précision de la mesure dépend des propriétés rhéologiques du fluide (par exemple, viscosité, thixotropie et limite d'élasticité).
* Nettoyage: Un nettoyage approfondi est essentiel entre les mesures pour éviter la contamination.
En résumé, un viscostomètre du cylindre concentrique fonctionne en faisant tourner un cylindre intérieur et en mesurant le couple résultant. Ce couple, ainsi que les dimensions du cylindre et la vitesse de rotation, est utilisé pour calculer le taux de cisaillement et déterminer le comportement de viscosité ou d'écoulement du fluide.
