8. Reológia3: összetett viselkedés Bigam, ált. Bigam Nem-ewtoi viszkozitás összefoglalása ált. Bigam áamlása csőbe levezetés Kolloid edszeek, biológiai edszeek Reometia plasztikus, ugalmas, viszkózus Számítógépes eszközök -adatfeldolgozás: Excel, Wolfam, Matcad, Matlab -3D modellezés: Asys
Nem-ewtoi viszkozitás: Bigam, általáosított Bigam Newto: Bigam: s = e& t = v s s t t s = & e + s t = v + t Bámely függvéy legelső közelítése elég kis köyezetbe lieáis. Szélesebb tatomáya em lieáis. Ez em íató le az alapmodellekkel, csak függvéykapcsolattal. Általáosított Bigam Hescel-Bulkley: s s t t η: kozisztecia idex : folyásidex τ : folyásatá s = & e + s t = v + t
Nem-ewtoi viszkozitás Newto Bigam ált. Bigam t = v t = v + t t = v + t Szekezeti viszkozitás: < gyökös: vékoyodó, viszk. csökke emulziók, keőcs, festék, papípép Dilatacia: > égyzetes: vastagodó, viszk. ő vizes fövey, PVC paszták, szilikook, agy kocetációjú szuszpeziók csőbe szállításko veszélyes leet Fázis: fizikai vagy kémiai tulajdoság külöbözik Diszpez edsze:eteogé, többfázisú Kolloid: 0 500 m emulzió: folyadékba folyadék jogut, kefí, tojásságája, majoéz, tej,vaj szuszpezió: folyadékba szilád fázis gyümölcslé, bo, fodat, csoki
A viszkozitás változat őméséklettel, yomással,... és álladó v -él idővel mukával aáyosa Tixotópia: teelésko a viszkozitás csökke: ketcup, jogut, agyag, festék degadatio ecoveig iszteézis: ics τv fv-kapcsolat Reopexia: teelésko a viszkozitás ő: edves omok, keméyítő-víz No-Newtoia Costac Recipe: ttp://www.stevespaglesciece.com/lab/expeimets/o-ewtoia-fluid szol: gél: ikább folyadék ikább szilád viselkedés
Tixotópia: ayag viszkozitása csökke yíó igéybevétel, pl. keveés ideje alatt. Ha akeveést megszütetik, egy idő utá kisebb, vagy agyobb eltééssel visszaáll a kiidulási viszkozitás. Akolloid stuktúa gél-szekezet yíással való leombolás utá szol-állapot egeeálódi képes. Példái: kecup, jogut, magai, zselatioldat, méz, tapétaagasztó
Magai: A másodlagos kötőeők által stabilizált álózat alakul ki, ami biztosítja a agy viszkozitást. Ezek a kötőeők olya eősek is leetek, ogy az ayag yugalmi állapotba szilád. A tixotóp élelmiszeek általába zsí vagy olajszeű micellákat tatalmazó kolloid edszeek, de ide tatozik számos kozmetikai temék is balzsamok, csíkos fogkémek. Nyugalmi állapotba a micellák pl. kisméetű olajcseppek közötti vozóeők egy micellaálót alakítaak ki, amit leombol a külső mecaikai eőatás, de az eőatás megszűtével a álószekezet képes egeeálódi. Így a magai yugalmi állapotba szilád, yíásko jól keető folyik, majd ismét yugalmi elyzetbe keülve úja megsziládul. Szembe a vajjal, ami em tixotóp és csak észbe megolvadva keető. www.kemiapotal.u
Tixotópia méése: iszteézis-uok külöböző yíóeőke iszteézis-uok kül. idő alatt azoos v max kül. v max azoos idő alatt
Tixotópia méése: Plasztikus viszkozitás: Változása: Tixotóp letöés együttatója tf. álladó. Redezés és itegálás utá: d pl = - B dt t pl t -t0 := v d pl ª - dt B t t2 pl, 2 -pl, = -Bl t pl = -B l t + c
Kozisztecia-változók Newto-folyadék H-P: p Dp 4 I V = 8 l kozisztecia-változók: 4 IV y = Dp 3 x p ewtoia: = 2 l y = x Ostwald-féle göbe áam = e eő I = U R
Alkalmazás: ált. Bigam közeg csőbe több levezetés em lesz /4 Newto folyadék csőbe való lamiáis áamlásáa a yíófeszültség aáyos a sugáal. Sebességeloszlása paabolikus. t 2p l = Dp Dp t = 2 l 2 p t = v Plasztikus Bigam közeg atáfeszültség alatt em folyik Az azoos sebességgel aladó dugó sugaa számolató: t = v + t l = 2 t Dp t = v + t v ª t ª v ª t ª t v ª ª
egyeletéből fejezzük ki asebességesést: beelyettesítve afeszültségeket deivált egatív: Felaszálva az itegálásiszabályt: mivel: Ált. Bigam közeg sebességpofilja csőbe 2/4 v t t + = d dv t -t = R R d l p d l p R v v Í Î È - + D = - D = - - + Ú 2 2 l Dp = 2 t l Dp = 2 t R K = l p d dv 2 - D = - c a x F dx a x f + + = + Ú x f c x f = + Pimitív fv: Szabályok:
apimitív függvéybe aatáokat beelyettesítve: az azoos sebességgel aladó dugó sugaa és sebessége atéfogatáam általába és a em számoluk az elcsúszó szélső éteggel: dugó szélső dugó 2 R l p v + + - - - + D = R l p v 2 + - + D = R l p v Í Î È - + D = + 2 Ú Ú Ú + = = R V d v d v d v I p p 2 2 0 p l t D = 2 2 V v I = p
Elleőzés Newto folyadéka: Asebességképletbe elyettesítve paabolikus sebességeloszlást és ahage-poiseuille tövéyt kapjuk: = v t t + = v = t 4 2 2 R l p v - D = 4 0 8 2 l p d v I R V D = = Ú p p = 0 t 2 R l p v + + - - - + D = = 0
youtube: Fao Flow Plasztikus folyás: pl. tojásfeéje Time Wap No Newtoia Fluid Szüet Reopexia: teelésko a viszkozitás ő pl. kukoicakeméyítő - víz No-Newtoia Fluid o a Speake Coe
Mit méük: szol folyadék vagy gél szilád állapotú közegek Diszpez edsze: eteogé, többfázisú Kolloid: 0 500 m folyadék közegbe folyadék emulzió sziládba folyadék szilád emulzió folyadékba gáz ab majoéz tejszíab zselé
\ fázis: \ közeg: \ Kolloid edszeek példái gáz folyadék szilád gáz aeoszol Aeoszol: köd Aeoszol: füst folyadék lioszol, liogél Hab: kelt tészta tojásfeéje-, tejszí-, sö-ab Emulzió: tej, vaj, jogut, kefí tojásságája, magai, majoéz Szuszpezió: gyümölcslé, bo, fodat, csoki szilád xeoszol, xeogél Szilád ab: sült tészták selyemcuko Szilád emulzió: sajt kazei, aszpik zselati, zselé pekti, aga-aga, pudig keméyítő Záváy: istat kakaópo, teljes kiőlésű liszt gillázs, csoki Szol: ikább folyadék, Gél: ikább szilád Gélképzők feéje-: kazei tej, zselati kötőszövetből kollagé, szójafeéjék; széidát alapú: pekti pl. alma, aga-aga és kaageátok tegei vöösmoszat, keméyítő széidát, guagumi guabab magja
Biológiai edszeek viselkedése még boyolultabb A legegyszeűbb edszeek, pl. a vé, mit viszkoelasztikus kolloid diszpezió eológiai tulajdoságai is sok köülméytől függeek. A plazma és a vétéfogat felét kitevő vöösvétestek d=7 8 μm, =2 3 μm, 5 millió/mm 3 yugalmi állapotú aggegációja almozódása utá, yíóeó atásáa, övekvő sebességesésél a dezaggegáció étegeke botás miatt a viszkozitás 0,Pa s és a defomálatóság csökke. víze η= cetipoise= mpa s. A viszkozitás függ io-kocetációtól, cuko-, megfőzött állati poteiek-, omogéezett tej- ezimatása kazei beépülés, többszööse telítetle, idogéezett olajok fogyasztásától, más szóval midetől. Az elaszticitás omális működés eseté a véáam sebességével eyé csökke. Ugyaakko pusztá a vésejtek defomálatóságáak csökkeése, a ajszáleek miatt magas véyomást okoz. A vé eológiai jellemzőiek változása sok betegség következméye és oka.
Reometia /3: Plasztikus tulajdoságok ipai méése kozisztométe VR[s]=t adott őm. és távolsága teülés-méő ejtőasztal beto vizsgálatáa Casagage csésze Jeike: t s
Reometia vizsgálati módszeei Statikus vizsgálat: álladó eőatás mellett a Jt=εt/σ 0 ézékeység lágyság ceep compliace álladó defomáció mellett a μt=σt/ε 0 elaxációs modulus elaxatio modulus Diamikus amoikus vagy impulzus teelés: gejesztő eő agszóó, ultaag jeladó atásáa εt defomáció defomáció csegőedukto eseté σt feszültség méése
Reometia 2/3: Rugalmas tulajdoságok Rugalmas és viszkoelasztikus edszeeket vizsgálak úzó-, yomó-, ajlító- / yíó-, csavaó- teeléssel.
Peetométeek: keméység, stiffess, adess Magess-Taylo peetométe számítógépes keméységméő Fekete Adás, szabadalom pecíziós peetométe: SMS: Stable Mico Systems textue aalyse
Temiológia: ayagtudomáy <-> teméyek peetométees viszgálata σ sz szakítási sziládság σ ugalmasság atáa folyásatá
Biofolyásig: σ=e B ε Rocsolásig: E B s = e B B a σ < σ B σ=e R ε+ σ 0 E R s 0 a σ B < σ < σ R s R -s B = e R -e B = s R - E e R R
Reometia 3/3: Viszkozitás méése Kapilláis viszkoziméteek köülméyei defiiálatók a legpotosabba, a gyakolatba aszált viszkoziméteek közül. Newtoi edszeek eseté a Hage-Poiseuille tövéy alapjá számítató a viszkozitás. Feltételei:. az áamlás lamiáis Re agyságedekkel legye kisebb, mit 2320, 2. súlódás okozta őveszteség elayagolatóa veszteségi yomás a elyzeti és kiematikai eegiákból számítatóa cső végtele osszú, 3. kellőe egyeletes átméőjű, 4. fal meté a folyadék-sebesség ulla ewtoi folyadéka ige, de pl. fáziskolloidokál, liogélekél em teljesül. További fotosabb ibafoások: őméséklet, felületi feszültség, gavitációs álladó. A ewtoi edszeeke aszált abszolút vagy elatív pl. Ostwald-Feske méési módszeek mellett, a szekezeti viszkozitású edszeek vizsgálatáa speciális viszkoziméteeket alkalmazak. Eze mééseledezéseke éáy példa: Tsuda viszkoziméte: szabályozató a yíóeő Umstätte-féle szekezeti viszkoziméte: agyobb yíófeszültségeke Bigam és Muay plasztométee: széles köűe alkalmazott Aveso viszkoziméte: plasztikus és pszeudoplasztikus edszeeke agy p Kuss viszkozimétee: ige agy yomása cseppfolyósított gázoka 2000 atm-ig
Esősúlyos viszkoziméteek működési elve ewtoi közegeke a Stokes tövéye alapul. Feltételei:. a golyó mozgása lassú Re<0,05 kell teljesüljö 2. a folyadék végtele kitejedésű fal atásáak Faxé-koekciója 3. a folyadék tökéletese omogé ewtoi közege feltételezető 4. a gömb meev feltételezető 5. a sebesség egyeletes kezdeti gyosulás osszabb bevezető szakasszal kiküszöbölető 6. a folyadék edvesíti a golyót, ics csúszás ewtoi közegél teljesül, em teljesül egyes kolloidokál, liogélekél, aol a kis viszkozitású kompoes kiválása csúszást okozat A ewtoi közegek méésée alkalmazott viszkoziméteek éáy példája: Höpple-féle kéyszemozgásos, 80, Gibso-féle, Heiz-féle, Kotjakov-féle agyyomású, Fitz és Webe féle 3000 atmoszféáig, Kiesskalt-féle, végül a gázbuboékos Cadee-Holdt és Cocius viszkoziméteek. Szekezeti viszkozitás vizsgálatáa eltejedt Höpple-féle kozisztométe léyege, ogy a vizsgált ayago átaladó esősúlyt, ozzá ögzített vezetőúdo keesztül változtatató métékbe teeletjük. A beedezéssel méető a viszkozitás, szekezeti viszkozitás, plaszticitás, folyási atá, eopexia, tixotópia és dilatacia. Kisebb szekezeti viszkozitású közegek vizsgálatáa alkalmas műsze a Höpple-féle eoviszkoziméte és a Williams-féle páuzamos-lemezes plasztométe.
Rotációs viszkoziméteek eseté kocetikus ege felületek között elyezkedik el a közeg. A belső ege fogatásával, az adott szögsebességez szükséges fogatóyomatékot méjük. Hibatéyezői asolítaak az eddig tágyalt típusokéoz:. Tubulecia Taylo-áamlás gyűűs övéyeiek kiküszöbölése 2. Végatás em végtele a ege 3. Exceticitás 4. Súlódási ődisszipációból számazó iba Alapvető fajtái és éáy példa:. Hegees : Couette, Meill, Mascalkó, Seale, Bookfield, Cotaves, Umstätte, 2. Kúpos : Mooey és Ewat kiküszöbölik a végatást, Umstätte, Fike és Heiz Oszcillációs viszkoziméteek eseté viszkózus közegbe működő iga amplitúdójáak csökkeéséből becsülető a viszkozitás. A Pilippoff-féle viszkozimétebe például csegő-edukto geeálja a közegbe meülő tű ezgéseit és az amplitúdóból és a felvett teljesítméyből számítjuk a viszkozitást. A Smit-féle ezgő-viszkoziméte működési elve asoló. Egy agszóó-máges geeálja a ezgéseket. Az ultaag-viszkoziméte a módsze legújabb geeációja. Egy eltejedt mákáál a gejesztő fekvecia 28 khz, a közegbe ébedő logitudiális ezgések agyságedje μm, mééstatomáya 0-5 04 cp.
Reometia: méések kiétékelése Statikus vizsgálat SMS: Diamikus amoikus vagy impulzus teelés: Adatfeldolgozás: táblázatkezelő, Wolfam, MatCad, MatLab, Tébeli modellezés: végeselem, pl. ANSYS
Táblázatkezelő -függvéyek -> képletek, gafikus ábázolás -ActiveX-vezélők, vizuális kompoesek -> makók -pogamozató pl. az Excel Visual Basic, VBA yelve
További vezélők: media playe, sockwave flasplaye, bámi, ami telepítve lett példa: Excel listába táolt zeék lejátszása 7 pogamsoba
Olie:
Matcad -Pofi számológép, pogamozás, gafikus ábázolás - Egyeletedsze közelítő megoldása -Kifejezések aalitikus kiétékelése
Matlab -mátix műveletek -toolbox-ok, utasítások -gafikus célalkalmazás
Iomogé, 3D teste Végeselem modell lokális jellemzőkből E, η -> kitejedt objektum leíása Pl. Hooke-test -> ugó-tövéy
Diamikus méési példa: Rugalmas, teetetle edszet jellemzi sajátfekveciája súlódás viszkozitás iáya kaotikus edszet eedméyezet Kitejedt objektum eológiai jellemzőiből modellezetők aak modusai. Hogya?
Végeselem modell felépítése: 2D kövoal defiiálása
3D objektum felépítése pl. egy 2D függvéy megfogatásával
Végeselem felosztás mes
Modell és az ayagi jellemzők defiiálása
Sajátfekvecia-modusok
Vituális köte éáy modusa Köszööm a figyelmet!