Máy đo độ nhớt là dụng cụ đo lưu lượng chất lỏng và độ nhớt của chất lỏng. Độ nhớt của chất lỏng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất sử dụng, cho dù là bơm hay đường ống, hoặc cách mẫu đó nhúng và phủ.
Do đó, phép đo độ nhớt áp dụng cho nhiều loại vật liệu, bao gồm: Dầu, nhựa, sơn, lớp phủ, chất kết dính, sáp, nhựa đường Đo độ nhớt và tính chất chảy còn được ứng dụng trong sản xuất các mặt hàng tiêu dùng quen thuộc như đồ ăn thức uống, kem đánh răng, mỹ phẩm và dầu gội đầu.
Ví dụ về các ứng dụng này bao gồm:
Theo dõi độ nhớt của mứt và xi-rô trong quá trình sản xuất gia vị thực phẩm, để đảm bảo các lô đồng nhất
Phân tích đặc tính dòng chảy của sữa khi thiết kế hệ thống đường ống cho sữa Đo cách dầu động cơ chảy khi ở các điều kiện nhiệt độ khác nhau Kiểm tra độ nhớt của mực cho máy in phun. Độ nhớt rất quan trọng trong việc bôi trơn máy móc. Nếu nó quá thấp, sẽ có quá nhiều tiếp xúc và do đó gây mài mòn giữa các bộ phận bên trong. Nếu nó quá cao, nó có thể buộc máy phải làm việc nhiều hơn, để vượt qua lực cản bên trong của chất bôi trơn đối với dòng chảy.
Hãy cùng tìm hiểu về độ nhớt cũng như là phương pháp đo, công cụ, thiết bị để biết được độ nhớt của mẫu, của vật liệu.
1. Độ nhớt là gì?
Độ nhớt là thước đo khả năng chống lại chuyển động của vật liệu khi bạn tác dụng lực lên nó.
Ví dụ, nếu bạn bóp một tuýp kem đánh răng, kem đánh răng sẽ chảy ra dễ dàng như thế nào?
Có một công thức để đo độ nhớt: Độ nhớt = ứng suất tuyệt đối / tốc độ cắt.
Bạn biểu thị kết quả của công thức này bằng centipoise (cP). Centipoise tương đương với 1 mPa s (millipascal giây).
Biểu thức trên áp dụng cho độ nhớt tuyệt đối. Đối với độ nhớt động học, phép đo sẽ khác, như chúng tôi sẽ giải thích sau.
Ứng suất tuyệt đối là lực trên một đơn vị diện tích mà bạn cần để di chuyển một lớp chất lỏng so với lớp khác
Tốc độ cắt là thước đo sự thay đổi tốc độ trong chuyển động của các lớp trung gian, đối với nhau.
Đối với nhiều chất lỏng, ứng suất gây ra dòng chảy tỷ lệ thuận với tốc độ biến dạng cắt. Ứng suất tuyệt đối chia cho tốc độ cắt là hằng số đối với một chất lỏng nhất định, ở một nhiệt độ cụ thể.
Hằng số này là độ nhớt động hoặc độ nhớt tuyệt đối. Nhưng bạn cũng có thể gọi nó đơn giản là độ nhớt của vật liệu.
ĐỘ NHỚT CÁC CHẤT
Một cách đơn giản để xem độ nhớt là độ dày của chất lỏng, nhưng khi bạn nhìn vào chất lỏng có mật độ khác nhau, cách mô tả rõ ràng nhất về độ nhớt là khả năng chống chảy.
2. Tại sao đo độ nhớt lại quan trọng?
Các điều kiện xử lý vật liệu rất quan trọng, cả trong quá trình sản xuất và sử dụng.
Độ nhớt của vật liệu cũng là một phép đo gián tiếp hữu ích về các đặc tính của nó, chẳng hạn như trọng lượng phân tử và mật độ. Những đặc tính vật liệu này có thể ảnh hưởng đến hành vi dòng chảy.
Đo độ nhớt là một phần quan trọng trong kiểm soát chất lượng và tính nhất quán của lô sản phẩm.
Việc đo độ nhớt cũng rất quan trọng vì không phải tất cả các chất lỏng đều hoạt động theo cùng một cách.
Nhìn chung, có hai loại: Newton và phi Newton.
Newtonian đề cập đến Định luật Độ nhớt của Newton, là công thức được thiết lập để đo lường độ nhớt.
Trong chất lỏng Newton, độ nhớt không đổi, bất kể sự thay đổi của tốc độ trượt.
Ví dụ về chất lỏng Newton điển hình bao gồm nước và dầu động cơ.
Tuy nhiên, trong chất lỏng phi Newton, độ nhớt thay đổi. Những chất lỏng này bao gồm các loại sau: Nhựa, Thixotropic, chất làm loãng,…
Một ví dụ hàng ngày về chất lỏng phi Newton là sốt cà chua, khi bạn lắc chai, chất lỏng này sẽ trở nên chảy nước. Sốt cà chua có đặc tính cắt mỏng, vì độ nhớt của nó giảm khi bạn tăng ứng suất cắt.
Độ nhớt động học và tuyệt đối
– Có hai cách thể hiện độ nhớt: độ nhớt động học và độ nhớt tuyệt đối.
+ Có thể đo độ nhớt động học bằng cách quan sát khả năng chống chảy của chất lỏng dưới tác dụng của trọng lực.
+ Đo độ nhớt tuyệt đối bằng cách đo khả năng chống chảy này dưới tác dụng của một lực bên ngoài và được kiểm soát.
– Phép đo của hai biểu thức độ nhớt này cũng khác nhau.
+ Độ nhớt động học được đo bằng centistokes (CSt)
+ Độ nhớt tuyệt đối được đo bằng centipoise (cP).
3. Những yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt?
Độ nhớt của chất lỏng phủ thuộc vào những yếu tố nào?
Độ nhớt chất lỏng phụ thuộc vào 2 yếu tố là: Áp suất và nhiệt độ.
Khi thay đổi nhiệt độ tương đối nhỏ sẽ dẫn đến một sự thay đổi đáng kể về độ nhớt.Bởi khi nhiệt độ tăng cao, các phân tử dầu nhờn sẽ di chuyển nhanh hơn, do vậy lực ma sát nội phân tử giữ chúng tăng lên và kết quả là độ nhớt tăng lên
Xem xét kiểm soát nhiệt độ trên độ nhớt là điều cần thiết trong việc đánh giá các nguyên liệu sẽ phải chịu sự thay đổi nhiệt độ trong sử dụng, chế biến chẳng hạn như các loại dầu động cơ, mỡ bôi trơn, chất kết dính và nóng chảy.
Ngoài ra, một tính chất quan trọng đáng chú ý của độ nhớt của một hỗn hợp nhiều thành phần là tính chất không cộng tính. Đây là một tính chất cần được quan tâm khi tiến hành pha trộn nhiều thành phần có độ nhớt khác nhau. Vì khi pha trộn độ nhớt thực tế bao giờ cũng thấp hơn độ nhớt tính toán theo lý thuyết trung bình thể tích của các thành phần hỗn hợp.
Độ nhớt của chất lỏng có thể được đo theo ISO 3219 bằng nhớt kế hay máy đo đọ nhớt. Khả năng thứ hai là đo bằng máy đo lưu biến.
4. Có những loại máy đo độ nhớt nào?
Có hai phương pháp cơ bản để đo độ nhớt: Một đối tượng đi qua một vật liệu đứng yên, hoặc vật liệu chảy qua hoặc đi qua một đối tượng đứng yên.
Với một trong hai phương pháp, ghi lại thời gian cần thiết để hoạt động diễn ra, đo lường lực cản dòng chảy.
– Sử dụng một trong hai phương pháp này, có nhiều loại nhớt kế:
+ Mao quản, hoặc thủy tinh, nhớt kế
+ Máy đo độ nhớt quay
+ Bóng rơi và nhớt kế piston rơi.
+ Máy đo độ nhớt đo độ nhớt Newton.
Ngoài ra còn có các máy đo lưu biến để đo độ nhớt phi Newton.
4.1. Máy đo độ nhớt mao quản
Bạn sẽ thường tìm thấy máy đo độ nhớt mao quản trong môi trường phòng thí nghiệm. Đây là một ống thủy tinh hình chữ u (còn có tên gọi khác là nhớt kế ống chữ u).
Quá trình đo độ nhớt bao gồm việc bạn ngâm ống thủy tinh trong bể được kiểm soát nhiệt độ, thường ở 40 hoặc 100°C.
Có một chỉ số thời gian chính xác cho việc này, được đo bằng giây, là khoảng thời gian cần thiết để một lượng chất lỏng cố định chảy trong ống chữ u, giữa hai điểm được đánh dấu.
Bạn đạt được dòng chảy này thông qua lực hút hoặc trọng lực.
Sau khi bạn có phép đo này, sau đó bạn nhân nó với một hằng số, cụ thể cho loại ống bạn đang sử dụng sẽ tính toán:
Độ nhớt động học (nếu sử dụng phương pháp hút), hoặc Độ nhớt tuyệt đối (nếu sử dụng lực hấp dẫn)
4.2. Máy đo độ nhớt quay
Loại máy đo độ nhớt này sử dụng một thiết bị quay, được gọi là trục chính, mà bạn nhấn chìm nó trong chất lỏng mà bạn đang kiểm tra.
Sau đó, mô-men xoắn trên trục quay của trục chính sẽ đo lực cản của chất lỏng đối với dòng chảy.
Máy đo độ nhớt quay đo độ nhớt tuyệt đối của chất lỏng.
Một phiên bản phổ biến của loại nhớt kế này là nhớt kế Brookfield và một phiên bản cải tiến hơn là nhớt kế Stabinger.
Điều này sử dụng một trục chính được điều khiển bằng điện từ để tạo ra chuyển động quay trong chất lỏng, loại bỏ yếu tố ảnh hưởng đến ma sát ổ trục của trục chính có động cơ.
4.3. Máy đo độ nhớt bóng rơi và pít-tông rơi
Đây không phải là phương pháp phổ biến để đo độ nhớt. Trong các thử nghiệm đo độ nhớt của quả cầu rơi và quả cầu rơi xuống, một quả cầu hoặc quả cầu rơi xuống chất lỏng, và bạn đo thời gian giữa các điểm được đánh dấu.
Tuy nhiên, để làm được điều này, bạn phải biết vận tốc đầu cuối, kích thước và mật độ của viên bi hoặc pít-tông mà bạn đang sử dụng.
Ngoài ra còn có các máy đo độ nhớt kỹ thuật số. Các máy được áp dụng những công nghệ hiện đại để tạo ra một thiết bị đo độ nhớt tuyệt vời, chính xác giúp tối ưu hóa quy trình, thao tác đo độ nhớt
4.4. Máy đo lưu biến
Lưu biến học là nghiên cứu về dòng chảy của vật chất, thường ở trạng thái lỏng, nhưng nó cũng có thể áp dụng cho một số chất rắn. Nó kiểm tra cách các vật liệu phản ứng liên quan đến dòng chảy, để phản ứng lại một lực tác dụng.
Về mặt kỹ thuật, độ nhớt thuộc danh mục kỹ thuật rộng hơn của tính lưu biến.
Máy đo lưu biến là lý tưởng để đo độ nhớt của chất lỏng phi Newton. Chúng hoạt động trên các nguyên tắc tương tự như máy đo độ nhớt, nhưng có ứng dụng rộng hơn.
Điều này là do chất lỏng phi Newton có các đặc tính lưu biến, phức tạp hơn chất lỏng Newton, làm thay đổi độ nhớt của chúng khi bạn tác dụng lực lên chúng.
5. Ứng dụng của máy đo độ nhớt
Máy đo độ nhớt và máy đo lưu biến ứng dụng trong nhiều lĩnh vực thuộc cả trong nghiên cứu và sản xuất.
Ví dụ như là:
– Dược phẩm, công nghệ sinh học và nghiên cứu lâm sàng
– Hóa dầu và dầu mỏ
– Đồ ăn thức uống
– Hóa chất
– Làm đẹp và mỹ phẩm
– Pháp y
– Kiểm tra môi trường
– Nghiên cứu và phát triển sản xuất.
Dưới đây là một số ví dụ về việc áp dụng các phép đo độ nhớt trong các ngành công nghiệp khác nhau.
– Trong sản xuất, nghiên cứu chất kết dính (Adhensive)
Điều quan trọng là đo độ nhớt trong quá trình sản xuất chất kết dính. Tùy thuộc vào loại chất kết dính và ứng dụng cuối cùng của nó, nó sẽ cần chảy ở một tốc độ tối ưu nhất định.
Chất kết dính có độ nhớt thấp chảy tự do hơn so với chất kết dính có độ nhớt cao. Đối với một số người, đối tượng sẽ là để chất kết dính bám chắc hơn vào một chỗ, đối với những người khác, sẽ lan rộng hơn.
– Thực phẩm
Trong ngành công nghiệp thực phẩm, phép đo độ nhớt có thể giúp tối đa hóa hiệu quả sản xuất và đảm bảo hiệu quả chi phí.
Khi các sản phẩm được đưa vào đường ống như một phần của quy trình sản xuất, độ nhớt sẽ ảnh hưởng đến tốc độ truyền tải này và thời gian các loại thực phẩm khác nhau mất bao lâu để đông cứng hoặc khô hoặc mất bao lâu để phân phối chúng vào bao bì.
Độ nhớt có thể có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sản xuất thực phẩm và nó là một yếu tố chính trong kết cấu của thực phẩm.
Bất kỳ sự không thống nhất nào về lô hàng đều có thể dẫn đến các sản phẩm không đáp ứng các tiêu chuẩn của người tiêu dùng.
– Dầu
Độ nhớt rất quan trọng trong dầu. Nó sẽ xác định hiệu quả bịt kín của dầu và tốc độ tiêu thụ của nó.
Độ nhớt của dầu ảnh hưởng đến nhiệt độ liên quan đến ma sát nhiệt của ổ trục, bộ bánh răng và xi lanh. Nó sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả của máy móc, cũng như tốc độ khởi động và chạy nhanh hay chậm của máy móc ở các nhiệt độ khác nhau.
Bạn đo độ nhớt động học của dầu, đánh giá chỉ số độ nhớt (VI). Dầu có VI cao hơn sẽ hiệu quả hơn, dẫn đến tiêu thụ ít hơn và giảm hao mòn trong bôi trơn.
Một yếu tố khác để đo lường trong dầu là khả năng chống cắt trong quá trình bôi trơn thủy động.
Điều quan trọng là độ nhớt của dầu phải phù hợp với điều kiện nhiệt độ, tốc độ và tải trọng của các bộ phận được bôi trơn.
– Bê tông xây dựng
Trong ngành công nghiệp bê tông, độ nhớt dẻo và ứng suất chảy của bê tông rất quan trọng đối với khả năng thi công và đổ bê tông của nó.
Tính chất lưu biến của bê tông xác định chất lượng cơ học, độ bền và chất lượng tổng thể của nó.
Để đảm bảo tính bền vững của kết cấu bê tông và tính năng sử dụng của bê tông khi thi công thì bê tông phải có độ nhớt phù hợp.
– Trong mỹ phẩm
Trong ngành mỹ phẩm và làm đẹp, đo độ nhớt là một yếu tố quan trọng trong kiểm soát chất lượng.
Ví dụ, son dưỡng môi phải có độ nhớt cao để đảm bảo nó bám chặt vào da và bảo vệ da.
Mặt khác, sương mù cơ thể cần độ nhớt thấp để chảy tự do và đều từ bộ phân phối của nó.
Khi các công ty mỹ phẩm mô tả các sản phẩm là sang trọng, thì những sản phẩm này có nhiều khả năng yêu cầu độ nhớt cao hơn để củng cố ấn tượng này.
Bạn có thể kiểm tra độ nhớt của nhiều hợp chất mỹ phẩm gốc dầu và nước bằng nhớt kế mao quản vì đây là chất lỏng Newton. Nhưng các hợp chất khác sẽ có các đặc tính phi Newton, do đó cần thử nghiệm lưu biến.
Do đó, điều quan trọng là chọn đúng loại máy đo độ nhớt, hoặc máy đo lưu biến, cho phạm vi nhu cầu của bạn.
6. Làm thế nào để bạn chọn một máy đo độ nhớt?
Như chúng ta đã thấy, có rất nhiều ứng dụng cho máy đo độ nhớt và máy đo lưu biến.
Bạn nên cân nhắc những yếu tố nào khi chọn dụng cụ đo độ nhớt?
Bạn cần đo loại độ nhớt nào, độ nhớt tuyệt đối, độ nhớt động học hay cả hai?
Bạn sẽ tiến hành công việc của mình ở đâu, trong môi trường phòng thí nghiệm, khi đang di chuyển hay ở nơi nào khác?
Các vật liệu mà bạn muốn đo sẽ phức tạp hoặc đa dạng như thế nào?
Nói chung, máy đo lưu biến là dụng cụ linh hoạt hơn và đắt tiền hơn so với máy đo độ nhớt, nhưng máy đo lưu biến sẽ đo chất lỏng phi Newton.
7. H2TECH – đơn vị cung cấp máy đo độ nhớt, máy đo độ lưu biến uy tín, chất lượng
H2TECH – đơn vị hàng đầu cung cấp đa dạng nhiều dòng máy đo độ nhớt từ nhiều hãng uy tín trên thế giới. Trong đó, Toki Sangyo, Lamy Rheology,… đang nhận được nhiều sự quan tâm.
Máy đo độ nhớt
Với nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực cung cấp thiết bị, H2TECH tự tin có thể đáp ứng mọi yêu cầu, đem lại sự hài lòng cho khách hàng
CÔNG TY CP THIẾT BỊ KHOA HỌC H2TECH Chuyên cung cấp các thiết bị phòng thí nghiệm – Thiết kế phòng lab Chúng tôi hợp tác lâu dài dựa trên uy tín, chất lượng và hỗ trợ cho khách hàng một cách tốt nhất Hotline: 028.2228.3019 Email: salesadmin@h2tech.com.vn Webside: https://h2tech.com.vn https://thietbihoasinh.vn
