رئولوژی دوغاب

تعداد بازدید: 3235
چهارشنبه 03 دي 1393

رئولوژی دوغاب

رئولوژی دوغاب (Slip Rheology) در علم سرامیک از اهمیت زیادی برخوردار است زیرا توسعه تاریخی سرامیک ها بر محور قابلیت تغییر شکل بدنه های پلاستیک حاوی رس و تبدیل آن ها به اشکال متنوع استوار بوده است. امروزه نیز تکنولوژی ساخت سرامیک ها تا حد زیادی از این ویژگی بهره برداری می کند.

هنگامی که یک مایع سیلان می‌کند همه قسمت‌ های آن حرکت نموده و به صورت پی‌ در پی صفحات مولکولی آن روی یکدیگر می‌لغزند. بنابراین ویسکوزیته یا گرانروی از اصطکاک درونی مایع ناشی می‌شود و براساس سرعت جریان یک مایع در داخل یک لوله با فشار معین اندازه‌گیری می‌شود. برای یک لوله با مقطع دایره‌ای داریم:

bold eta bold equals bold left parenthesis bold πR to the power of bold 4 bold ΔP bold right parenthesis bold divided by bold left parenthesis bold 8 bold LV bold right parenthesis

ΔP= اختلاف فشار

R= شعاع سطح مقطع

L= طول لوله

ولی به جهت متغیر بودن سرعت برشی از یک نقطه به نقطه‌ ی دیگر خطا در رابطه فوق وجود دارد. هدف از اندازه‌گیری ویسکوزیته بیان نحوه ارتباط بین تنش برشی و سرعت برشی می‌باشد. زمانی که نمودار تغییرات تنش برشی یک دوغاب برحسب سرعت برشی به صورت یک خط راست باشد گفته می‌شود این دوغاب رفتار نیوتنی دارد و در این حالت شیب نمودار ویسکوزیته می‌باشد.

bold eta bold equals bold f bold divided by bold y

f= تنش برشی

y= سرعت برشی

لازم به ذکر است که آنالیز توزیع اندازه ذرات برای دوغاب‌ های با رفتار شبه نیوتنی یک اندازه متوسط 0.42 میکرون را نشان می‌دهد که به اندازه ذرات پودرهای صنعتی می‌باشد. در اکثریت موارد دوغاب‌ها رفتار غیرنیوتنی از خود نشان می‌دهند و منحنی تغییرات تنش برشی - سرعت برشی به شکل محدب و یا مقعر است. به عبارتی ویسکوزیته با تغییر در میزان سرعت برشی تغییر می‌ کند که می‌ تواند به دلیل تشکیل یک ساختار ترکیبی در داخل دوغاب باشد. اگر با افزایش سرعت برشی ویسکوزیته افزایش یابد دوغاب را دیلاتانت می‌ نامند. دوغاب‌ های آلومینا، کوارتز و بعضی رس‌ ها از این نوع هستند. دلیل این رفتار می‌تواند جایگیری آب بین ذرات سوسپانسیون در تنش‌های برشی بالا باشد. چنان چه با افزایش سرعت برشی دوغاب ویسکوزیته کاهش یابد رفتار دوغاب را سودوپلاستیک یا شبه پلاستیک می‌نامیم.

برای یک دوغاب با یک درصد معین از ذرات جامد، ویسکوزیته معرف حالت یا وضعیت دوغاب از نظر لخته‌ شدگی می‌باشد. لازم به ذکر است که ویسکوزیته با توجه به نسبت τ(t)/D(t) اندازه‌گیری می‌شود که τ(t) و D(t) به ترتیب تنش برشی و سرعت برشی دوغاب در لحظه t می‌باشند.

هر اندازه ویسکوزیته دوغاب بالاتر باشد دانسیته نمونه ریخته‌ گری شده کمتر خواهد بود. برای دوغاب‌های با ویسکوزیته پایین معمولا هر اندازه درصد ذرات جامد داخل دوغاب بالاتر باشد دانسیته نمونه خام نیز بالاتر خواهد بود. برای یک دوغاب نسبتا رقیق رفتار تغییر شکل آن نزدیک به رفتار یک سیال نیوتنی بوده و ویسکوزیته آن مستقل از سرعت برشی محلول می‌باشد. برای یک چنین محلولی رابطه انشتین به صورت زیر برقرار می‌باشد:

bold eta bold divided by bold eta subscript bold o bold equals bold exp bold left parenthesis bold 2 bold. bold 5 bold phi bold divided by bold left parenthesis bold 1 bold minus bold K subscript bold phi bold right parenthesis bold right parenthesis

 

φ= درصد حجمی ذرات کروی در سوسپانسیون

=Kφضریب مربوط به واکنش‌ های بین ذره‌ای که به طور قابل توجهی مرتبط به توزیع اندازه ذرات می‌ باشد .1.35

اما برای دوغاب‌ های خیلی رقیق که نیروی بین ذره‌ای صفر فرض می‌شود رابطه انشتین به صورت زیر بیان می‌شود:

bold eta bold divided by bold eta subscript bold o bold equals bold 1 bold plus bold 2 bold. bold 5 bold V

V= کسر حجمی ذرات جامد

ηo = ویسکوزیته مایع بدون ذرات سرامیکی

طبق رابطه فوق دیده می‌شود که کسر حجمی ذرات روی ویسکوزیته نقش مهمی داشته و اندازه و شکل ذرات معمولا در پراکندگی ذرات تأثیر گذارند. یک دوغاب رقیق به دلیل عدم نیروی بین ذره‌ای و عدم فلوکولاسیون نمونه‌ های همگن بهتری تولید می‌ کند، اما زمان خشک کردن طولانی‌ تر بوده و به همین دلیل در صنعت ترجیح داده می‌شود که دوغاب با درصد ذرات جامد بالا استفاده شود تا در انرژی لازم برای خشک کردن صرفه‌جویی شده و نمونه‌های با دانسیته بالاتری به دست آید.

برای دوغاب‌های با درصد بالای ذرات جامد (50-65)% احتمال لخته شدن در سرعت‌های برشی کم وجود دارد. به عبارتی زمانی که سرعت برش کاهش یابد ویسکوزیته افزایش می‌یابد. از طرف دیگر با افزایش سرعت برش باز افزایش ویسکوزیته مشاهده شده است. این حالت دوگانه می‌تواند مربوط به تبدیل حالت جاری شدن دوغاب از نوع لایه‌ای به نوع بی‌نظم باشد و در حقیقت نیروهای برشی بر نیروهای الکترواستاتیکی غلبه دارند. منظور از رفتار تیکسوتروپیک برای یک دوغاب این است که بعضی از دوغاب‌ها با درصد ذرات جامد نسبتا بالا با ساکن شدن سفت شده اما با به همه زدن آن مجددا سیال می‌شوند. این خاصیت وابسته به زمان می‌باشد. ویسکوزیته بالا نه تنها جاری شدن دوغاب‌ را مشکل نموده بلکه با لخته‌شدگی دوغاب دانسیته کم و تخلخل‌های نسبتا بزرگ برای نمونه خام حاصل می‌شود. از طرفی بدنه خام همگن نبوده و یک گرادیان دانسیته در جهت موازی با جهت کشیدگی مایع به دیواره قالب ایجاد می‌شود. در حقیقت تجمع ذرات باعث افزایش اندازه مؤثر ذرات در سوسپانسیون شده که به دنبال آن یک جدایش مطابق با اندازه دانه صورت گرفته که از همگنی و یکنواختی بدنه خام می‌کاهد. اگر دوغاب به طور کامل پایدار نباشد احتمال افزایش ویسکوزیته در طی زمان فرآیند و یا در ضمن هوازدایی وجود دارد. ویسکوزیته دوغاب باید نحوی باشد که جذب آب توسط قالب نه به صورت خیلی سریع و نه خیلی کند انجام گیرد در غیر این‌صورت مشکل‌ساز خواهد بود.

منابع و پیوندها

گردآوری شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن

مهدی کلانتر، سرامیک های سازه ای دما بالا، انتشارات دانشگاه یزد، 1387.

اف مور، مبانی شکل دادن سرامیک ها جلد اول رئولوژی سیستم های سرامیکی، ترجمه دکتر علیرضا میرحبیبی، پژوهشکده صنایع رنگ ایران، 1380.

صفحه مهندسی مواد و متالورژی

مجله علمی ویکی پی جی

 

برداشت از مطالب سایت با ذکر منبع بلامانع است

لغات و اصطلاحات رئولوژی دوغاب

Rheology رئولوژی
Slip دوغاب
Viscosity ویسکوزیته (گرانروی)
Newtonian Fluid سیال نیوتنی
Non-Newtonian Fluid سیال غیر نیوتنی
رئولوژی دوغاب سرامیکی
Slip Rheology
رئولوژی دوغاب چیست
برچسب ها: رئولوژیدوغابشکل دهیشکل دادن سرامیک هاشکل دهی سرامیک هاسرامیک
دریافت نشان عالی ارزش آفرینی ملی شرکت پاکمن در پنجمین کنگره برند ملی، اقتدار ملی
حضور پاکمن و دریافت نشان عالی ارزش آفرینی ملی شرکت پاکمن در پنجمین کنگره برند مل ...بیشتر
پاکمن; حامی دومین کنفرانس بین المللی نقش مهندسی مکانیک در ساخت و ساز شهری
پاکمن; حامی دومین کنفرانس بین المللی نقش مهندسی مکانیک در ساخت و ساز شهری که در ...بیشتر
هجدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان تهران 97
هجدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان تهران 97   ...بیشتر
هفدهمین نمایشگاه بین المللی تاسیسات ساختمان و سیستم های سرمایشی و گرمایشی تهران 97
هفدهمین نمایشگاه بین المللی تاسیسات ساختمان و سیستم های سرمایشی و گرمایشی تهران ...بیشتر
هفدهمین نمایشگاه صنعت ساختمان و صنایع وابسته مازندران 97
بیستمین نمایشگاه صنعت ساختمان و صنایع وابسته مازندران 97   ...بیشتر
تقویم نمایشگاه های بین المللی سال 1397
نمایشگاه به عنوان يكی از مهمترين بخش های تجاری و اقتصادی ایران با بهره مندی از ف ...بیشتر
دوازدهمین نمایشگاه ساختمان و تاسیسات گرمایشی و سرمایشی زنجان 97
بیستمین نمایشگاه ساختمان و تاسیسات گرمایشی و سرمایشی زنجان 97   ...بیشتر
بیستمین نمایشگاه بین المللی ساختمان شیراز 97
بیستمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان شیراز 97   ...بیشتر
هفدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان و راهسازی بیرجند
هفدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان و راهسازی بیرجند 97     ...بیشتر
شانزدهمین نمایشگاه ساختمان و سیستم های گرمایشی و سرمایشی کرمانشاه
شانزدهمین نمایشگاه صنعت ساختمان و سیستم های سرمایشی و گرمایشی کرمانشاه 97 &nb ...بیشتر
یازدهمین نمایشگاه بین المللی سیستم های سرمایشی و گرمایشی ارومیه 97
چهاردهمین نمایشگاه بین المللی سیستم های گرمایشی و سرمایشی ارومیه 97   ...بیشتر
راندمان بویلر
شاخص های مؤثر در محاسبات راندمان بویلر، یکی از اساسی ترین ضوابط مؤثر در ارتقا سط ...بیشتر
کتاب موتورخانه بخار شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: موتورخانه بخار/ ق ...بیشتر
مقررات ملّي ساختمان ايران مبحث نوزدهم
دانلود فایل PDF مقررات ملی ساختمان ایران-مبحث نوزدهم-صرفه جویی در مصرف انرژی ...بیشتر
راه اندازی سختی گیر نیمه اتوماتیک رزینی
دستور العمل راه اندازی سختی گیر های نیمه اتوماتیک رزینی سختی گیرهای رزینی از ...بیشتر
جانمایی بویلر در موتورخانه
براي عملکرد مناسب بويلرها و تجهيزات وابسته بايد فضاي کافي را در موتورخانه به آن ...بیشتر
کتاب انتخاب بویلر شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: انتخاب بویلر/ قرب ...بیشتر
مراحل آموزش و نگهداری دیگ های بخار سیار
مقدمه از دیرباز استفاده از تجهیزات مولد بخار در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت ...بیشتر
معرفی کتابچه دیگ آبگرم شرکت پاکمن
راه اندازی آموزش و بهره برداری از   Hot Water Boilers   ...بیشتر
معرفی کتابچه موتور خانه استخر
نام مقاله: کتابچه موتور خانه استخر نام نویسنده: دپارتمان پژوهش شرکت پاکمن ...بیشتر
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار براي استفاده بهينه از بویلر ...بیشتر