تُظهر العديد من السوائل، إن لم يكن معظمها، سلوكًا غير نيوتوني. ويُقال إن السائل غير نيوتوني عندما تعتمد لزوجته المقاسة على معدل القص الذي يتم به القياس.

تُعرَّف اللزوجة بأنها نسبة إجهاد القص إلى معدل القص عندما يتعرض سائل ما لقص منتظم، كما هو موضح تخطيطيًا في الشكل 1:

عندما تتناسب قوة السحب (إجهاد القص) طرديًا مع سرعة الصفيحة السفلية (معدل القص)، يُطلق على السائل اسم سائل نيوتوني. وتتناسب لزوجته طرديًا مع نسبة قوة السحب إلى السرعة. لذا، لا تعتمد اللزوجة على سرعة القص؛ إذ يزداد إجهاد القص ببساطة لمواكبة معدل القص. وكلما زادت نسبة إجهاد القص إلى معدل القص، زادت اللزوجة (الخطان المستقيمان في الشكل 2 أدناه).

من أنواع السلوك غير النيوتوني الشائعة في العديد من السوائل انخفاض اللزوجة المقاسة مع ازدياد معدل القص في مقياس اللزوجة. يُعرف هذا السلوك بظاهرة ترقق القص. تبدأ نسبة إجهاد القص إلى معدل القص في سائل ترقق القص مرتفعة، ثم تتناقص مع ازدياد معدل القص. في الشكل 2 أعلاه، يبدأ منحنى إجهاد القص مقابل معدل القص لسائل ترقق القص موازيًا لمنحنى السائل ذي اللزوجة العالية، وينتهي موازيًا لمنحنى السائل ذي اللزوجة المنخفضة. يصبح السائل أقل لزوجة كلما زادت سرعة القص.

تُظهر معظم السوائل علاقة غير خطية بين إجهاد القص ومعدل القص. وهذا يعني أن اللزوجة المقاسة تعتمد على نوع مقياس اللزوجة المستخدم. يتميز مقياس اللزوجة الدوراني (SRV) بمعدل قص أعلى بكثير من معظم مقاييس اللزوجة الدورانية والشعرية ومقاييس التدفق الخارجي. لذلك، غالبًا ما يُظهر مقياس اللزوجة الدوراني (SRV) لزوجة مختلفة بشكل ملحوظ عن تلك التي يُظهرها جهاز قياس اللزوجة الدوراني المختبري.

تصف الفقرات التالية قياسات سائل نموذجي ذي لزوجة متغيرة مع معدل القص، وتأثير ذلك على القياسات المباشرة مع Rheonics SRV.

تُظهر محاليل المنظفات المركزة، مثل الشامبو وسائل غسل الأطباق ومنعمات الأقمشة، عادةً سلوكًا مُخفِّفًا للزوجة مع زيادة سرعة دوران المغزل. عند استخدام مقياس لزوجة دوراني، مثل جهاز بروكفيلد دي في، لقياس لزوجتها، تنخفض اللزوجة المُشار إليها مع زيادة سرعة دوران المغزل. يوضح الشكل 3 التالي هذا السلوك المُخفِّف للزوجة مع زيادة سرعة دوران المغزل.

على الرغم من أن معدل القص غير محدد بدقة لمعظم مقاييس اللزوجة، إلا أنه يمكن إثبات أن معدل القص لمقاييس اللزوجة الاهتزازية، مثل Rheonics تتجاوز قيمة SRV مئة ضعف قيمة مقياس اللزوجة الدوراني التقليدي من نوع بروكفيلد أو فان أو غيرهما. وهذا يعني أن SRV يعمل على الجزء العلوي من منحنى معدل القص. وبالتالي، فإن اللزوجة التي يشير إليها أقل بكثير من تلك التي تُقاس في معظم عمليات قياس اللزوجة غير الاهتزازية الأخرى.

عند قياسه بـ Rheonics باستخدام مقياس لزوجة SRV، يُعطي مُنعم الأقمشة قيمة لزوجة مُشار إليها تبلغ 9.7 سنتي بواز. تُعزى هذه القيمة المنخفضة إلى الظاهرة نفسها الموضحة في الشكل 1، وهي انخفاض اللزوجة مع زيادة سرعة الدوران. المادة ذات خاصية ترقق القص، ومعدل القص في مقياس SRV أعلى بنحو مئتي ضعف من المعدل الذي يُمكن تحقيقه باستخدام مقاييس اللزوجة الدورانية التقليدية. لذلك، يستحيل الحصول على تطابق عددي بين مقياس SRV ومقاييس اللزوجة الدورانية إلا في حالة السوائل النيوتونية تمامًا، أي السوائل التي لا تتأثر بمعدل القص.

ماذا يعني هذا بالنسبة للتطبيقات التي يكون فيها السائل معتمداً بشكل كبير على القص؟ يعتمد ذلك بشكل كبير على الغرض الذي سيتم استخدام المركبة السطحية للغوص من أجله.

يُستخدم مقياس اللزوجة المدمج عادةً لمراقبة لزوجة المنتج والتأكد من ثباتها. ويمكن للمشغل تعديل معايير العملية للحفاظ على اللزوجة ضمن نطاق محدد. وفي هذه الحالة، قد يكون من الممكن اشتقاق معادلة تحويل تسمح بذلك. Rheonics يجب ربط قراءات SRV بالقياسات المختبرية في ظل ظروف قص محددة.

بدلا من ذلك ، فإن Rheonics يمكن استخدام مستشعر SRV في حلقة تحكم لضبط واحد أو أكثر من معايير العملية تلقائيًا للحفاظ على لزوجة المنتج ضمن حدود محددة. ومن التطبيقات الشائعة في آلات الطباعة الفلكسوغرافية أو الطباعة الغائرة، حيث Rheonics تُستخدم تقنية SRV للحفاظ على لزوجة حبر الطباعة ثابتة.

في كلتا الحالتين، عند مراقبة أو التحكم في السوائل غير النيوتونية، مثل المنتجات التي تحتوي على الصابون والمواد الفعالة سطحياً، يجب تشغيل جهاز قياس لزوجة السوائل (SRV) في سائل يتدفق أمامه. لن يعطي الجهاز قراءات قابلة للتكرار إذا غُمر ببساطة في كأس يحتوي على المنتج. عند استخدامه في خط يحتوي على منتج متدفق، سيعطي استجابة واضحة وقابلة للتكرار لأي تغييرات في لزوجة المنتج.

NOTE: يُعدّ نظام التدفق (الاتساق) عاملاً هاماً للحصول على مراقبة موثوقة ودقيقة في سوائل العمليات غير النيوتونية. يجب تمرير السائل عبر المستشعر مع ضمان اتساق نظام التدفق من خلال الحفاظ على سرعة السائل ومقطعه العرضي متماثلين خلال جميع القياسات.

عند تقييم Rheonics عند استخدام جهاز قياس اللزوجة المعززة (SRV) لقياسات محددة ضمن خط الإنتاج، من الضروري تشغيله في ظروف التشغيل الفعلية. يجب وضع الجهاز في خط الإنتاج الذي يتدفق فيه المنتج، وتسجيل اللزوجة ودرجة الحرارة أثناء تشغيل خط الإنتاج.

من الضروري للغاية عدم تقييم SRV بناءً على القياسات الثابتة. إن وضع صمام SRV في كأس من سائل ثابت لن يعطي عادةً قياسات تتفق مع القياسات التي تم أخذها في خط العملية الفعلي بمعدلات تدفق نموذجية لتشغيل تلك العملية.

بالنسبة للتطبيقات التي يكون فيها الأمر غير واضح ما إذا كان Rheonics ستوفر شركة SRV قياسات مفيدة، يرجى الاتصال بنا. Rheonics لترتيب تجربة لأحد مستشعرات SRV في تطبيقك.