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黏度計

儀器Q&A

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Q:何謂黏度計以及黏度測試原理的分類?黏度計單位換算?黏度計應用測試樣品分類?

 

A:

黏度儀是將液體濃稠度轉換為數字,材料的流動與形變研究,
其中包含彈性、黏度和塑性,使用者能清楚了解自身產品特性,
並加以開發測試或控制品質,廣泛應用於測定油脂、油漆、
塗料、塑膠、食品、藥物、黏著劑…等
例如:牛奶約2.6cP、橄欖油約71cP、澱粉糖漿約100000cP,
目前市面上黏度計種類分為三大類:毛細管、旋轉式、音叉式(超音波式)黏度計
 

毛細管黏度計(Capillary Viscometer):

毛細管黏度計係通過測定流過毛細管中的流體流速、
毛細管出口與入口間的時間差(Sec),未求得流體黏度值(單位:Cst、mm2/s)
 
η = k x △t 
k(毛細管常數值)

△t(時間差)
 

旋轉式黏度計(Rotational Viscometer):

旋轉式黏度計之原理是以轉子Spindle(迴轉筒)浸入要量測之液體中,
當轉子轉動時,與樣品之間所形成之阻力,藉由運算而取得黏度數值(單位:cP、mPa·S)
  
 η = % x Factor
%(扭力值)
Factor(Ex: Brookfield,選用Spindle,rpm,黏度計Type - LV/RV/HA/HB 所對應之係數)

 

音叉式黏度計:

黏度計探測器內有一個彈片。
通電後﹐彈片產生機械振動,振幅與樣品的黏度和密度有關,
已知密度可經由公式計算出黏度值

  

   

超音波式黏度計(Ultrasonic Viscometer):

係利用黏度計之探頭(Probe),將其沉浸入樣品之固定深度,
產生之超音波振福(高頻)受被測物其黏滯性影響,
為維持原有之振福(Blank - 空氣),
須加大其功率,藉由功率(能量)之改變程度,來加以演算黏度之高低
(PS:此原理類似 Torsion Oscillation Principle)

 

 
 
黏度計單位換算:
1cP = 1mPa.s/1P = 100cP = 1dPa.s/1Pa.s = 10P = 1000cP = 1000 mPa.s
 
黏度一般可分為兩類:牛頓流體與非牛頓流體
 
牛頓流體:
不論流體所受的力如何,流體都能繼續流動,
例如:水矽油,礦物油等。對於牛頓流體來說,
黏度只與溫度和壓力有關,與流體所受的力無關
例如:水約1cP、牛奶約2.6cP、橄欖油約71cP、蓖麻油約600cP
 
非牛頓流體:
只要一攪拌,後面就會出現一個缺,或導致流體變得稀薄,
黏度的下降使它流動得更多,例如:高分子聚合物溶液、
聚合物熔融體(熔融狀態的塑膠)、泡沫溶液、懸浮液、乳液、
膏體(如瀝青)和一些生物流體(如血液)…等
例如:煉乳約1600cP、番茄醬約4300cP、純蜂蜜約7600cP、漿糊約31000cP
 
非牛頓流體可以分為擬塑性、膨脹性、塑性、搖變性與流變性

 
  • 擬塑性:特性為當減速增加時,會伴隨流速的減少,例如:油漆、乳液等(shear thinning)
  • 膨脹性:其特性為流速隨著剪數的增加而增加,例如:泥漿、糖果混合物、玉米澱粉水等(shear thickening)
  • 塑性:此類行為如同固體處在靜電環境中,在流體流動前,我們就必須先施予力量(屈服力),例如:番茄醬(其產值造成番茄醬無法直接從罐子倒出,除非我們先搖動或敲擊)塑性流體包含有牛頓流體、擬塑性流體、膨脹性流體特性
  • 搖變性:流體在相同剪力下,其黏度會隨著時間增加而下降
  • 流變性:與搖變相反,流體在相同剪力下,其黏度隨時間增加而增加


 
 

黏度計 / 流變儀推薦型款:

Brookfield DVE 數位式黏度計,Brookfield DV2T 數位式黏度計

     

 

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