P O L I T E C H N I K A P O Z N A Ń S K A Wydział Technologii Chemicznej Instytut Technologii i Inżynierii Chemicznej Zakład Inżynierii i Aparatury Chemicznej
LABORATORIUM Z INŻYNIERII CHEMICZNEJ-OPERACJI ROZDZIELANIA ZAWIESIN
NAZWISKO I IMIĘ Rosiński Marcin
Rok akademicki	Rok studiów	Nr ćwiczenia	Grupa
2006/07	III	2	A
Data oddania	Sprawdził	Zwrot	Ocena
8 III 2007	dr inz. P. Agacinski
TEMAT ĆWICZENIA Badanie własności reologicznych płynów newtonowskich i nienewtonowskich
UWAGI

1. Wstęp teoretyczny

Reologia jest dziedziną wiedzy zajmująca się badaniem odpowiedzi substancji rzeczywistych na naprężenia. Jest ona nauką zajmującą się prawie wszystkimi aspektami odkształcenia ciał rzeczywistych pod wpływem naprężeń zewnętrznych. Obejmuje ona zarówno zjawisko nieodwracalnego przepływu, jak również inne przypadki deformacji, które mogą prowadzić, lub też nie, do permanentnej zmiany wzajemnego położenia elementów danej substancji.

Reologia składa się z następujących działów:

• reologia fenomenologiczna (inaczej zwana makroreologią ) - zajmuje się ciałami rzeczywistymi w skali makro. Zaniedbuje ona rzeczywistą , molekularną strukturę materii i posługuje się koncepcją ośrodka stałego. Ze względu na ten sposób podejścia równania opisujące zaobserwowane zjawiska zawierają współczynniki, które muszą być wyznaczone doświadczalnie.

• reologia strukturalna ( inaczej zwana mikroreologią ) - zajmuje się związkami, jakie występują pomiędzy rzeczywistą strukturą mikroskopową substancji a jej właściwościami reologicznymi.

• reometria - zajmuje się ona ilościowym wyznaczaniem własności reologicznych na drodze doświadczalnej.

• reologia stosowana - obejmuje zagadnienia odkształcenia i przepływu substancji o złożonych właściwościach reologicznych w układach geometrycznych o znaczeniu praktycznym.

Reologia jest nauką zajmującą się zachowaniem substancji rzeczywistych, które w trakcie odkształcania wykazują więcej niż jedną podstawową własność reologiczną, taką jak sprężystość lub lepkość.

Zgodnie z równaniem Newtona:

τ = η * γ

gdzie:η jest dynamicznym współczynnikiem lepkości. W danej temperaturze i pod danym ciśnieniem dynamiczny współczynnik lepkości η jest stały.

Wykres zależności naprężenia stycznego τ od szybkości ścinania γ jest dla płynu newtonowskiego linią prostą przechodzącą przez początek układu współrzędnych.

Wszystkie płyny, dla których krzywa płynięcia τ = f(γ) w danej temperaturze i pod danym ciśnieniem nie jest linią prostą przechodzącą przez początek układu współrzędnych, są nazywane płynami nienewtonowskimi.

2. Pomiary i obliczenia

Tabela wyników opracowana w oparciu o obliczenia wykonane w programie MS Excel.

y [1/s]	Temperatura
		22		32
		alfa
		Zakres 1	Zakres 2	Zakres 1	Zakres 2
1,5	-0,6	5,69	-4	5,69
2,7	1,6	5,69	-2,7	5,69
3	2,5	5,69	-1,9	5,69
4,5	5,2	5,69	-0,5	5,69
5,4	7	5,69	0,2	5,69
8,1	12,3	5,69	2,5	5,69
9	13,2	5,69	3,3	5,69
13,5	19,8	5,69	6,8	5,69
16,2	24	5,69	9,5	5,69
24,3	36,2	5,69	15,3	5,69
27	40,6	5,69	17,7	5,69
40,5	61,3	5,69	27,7	5,69
48,66	74,1	5,69	34,8	5,69
72,9	98,5	5,69	52,9	5,69
81	59,6	7,8	59,5	5,69
121,5	59,6	14,1	91	5,69
145	59,6	17,7	98,5	5,69
218,7	59,6	28,7	98,8	5,69
243	59,6	32,3	59,6	13,8
364,5	59,6	50,7	59,6	23,4
437,4	59,6	61,4	59,6	28,8
656	59,6	94,1	59,6	45,5
729	59,6	98,4	59,6	51,2
1312	59,6		59,6	95,1
y [1/s]	tał [Pa]	eta [Pa*s]	tał [Pa]	eta [Pa*s]
1,5	-3,414	-2,276	-22,76	-15,173333
2,7	9,104	3,371852	-15,363	-5,69
3	14,225	4,741667	-10,811	-3,6036667
4,5	29,588	6,575111	-2,845	-0,6322222
5,4	39,83	7,375926	1,138	0,2107407
8,1	69,987	8,64037	14,225	1,7561728
9	75,108	8,345333	18,777	2,0863333
13,5	112,662	8,345333	38,692	2,8660741
16,2	136,56	8,42963	54,055	3,3367284
24,3	205,978	8,476461	87,057	3,5825926
27	231,014	8,556074	100,713	3,7301111
40,5	348,797	8,612272	157,613	3,891679
48,66	421,629	8,664797	198,012	4,0692972
72,9	560,465	7,688134	301,001	4,1289575
81	464,88	5,739259	338,555	4,1796914
121,5	840,36	6,916543	517,79	4,2616461
145	1054,92	7,27531	560,465	3,8652759
218,7	1710,52	7,821308	562,172	2,5705167
243	1925,08	7,92214	822,48	3,3846914
364,5	3021,72	8,290041	1394,64	3,8261728
437,4	3659,44	8,366347	1716,48	3,9242798
656	5608,36	8,549329	2711,8	4,1338415
729	5864,64	8,044774	3051,52	4,1858985
1312			5667,96	4,3200915

Krzywa płyniecia wykreślona na podstawie danych obliczonych dla wspołczynnika alfa w ZakresieI

Krzywa płyniecia wykreślona na podstawie danych obliczonych dla wspołczynnika alfa w ZakresieII

Współczynnika τ [Pa] obliczyłem dzięki zależności podanej w skrypcie, która określa się wzorem :

gdzie :

„z” - jest to odpowiedni współczynnik przeliczeniowy dla danego układu pomiarowego w naszym przypadku był to układ „ S/S1 ” i odpowiednio wynosi dla Zakresu 1 wskazań aparatury to 5,69 a dla Zakresu 2 to 59,6 ,

„ α ” - jest to współczynnik, który odczytywaliśmy z aparatury

Wartośc lepkości dynamicznej η [Pa*s] obliczylem ze wzoru Newtona :

, z którego po przekształceniu otrzymujemy … :

Równanie można zastosować, dlatego iż krzywa płynięcia jest funkcją liniową, na podstawie regresji liniowej znalazłem równanie kierunkowe, którego współczynniki potwierdziły w przybliżeniu wartości lepkości.

3. Wnioski

Otrzymane wyniki pozwoliły na przeprowadzenie stosownych obliczeń, dzięki którym moglem wykreślić odpowiednie wykresy, i ocenić z jakim medium miałem do czynienia. Na pierwszy rzut oka była to ciecz, o lepkości większej niż woda, otrzymane wartości i krzywe (( wykresy wykonałem dla obydwu zakresów osobno, ponieważ w przypadku umieszczenie całego zakresu wartości zaobserwowalem różnice w nachyleniu prostych , wartości nadal można uśrednic dla danych temperatur i osiągnąc ten sam rezulat gdyby rysowac i wyznaczac za pomoca regresji liniowej dla całego zakresu )) oznaczają , iż na pewno była to ciecz ponieważ jej lepkości maleje wraz ze wzrostem temperatury. Pytaniem jest z jakim typem cieczy mieliśmy do czynienia można przypuszczać, iż jest to ciecz newtonowska.

---