H1: Rheologie
Rheologie = bestuderen van vloeien en deformatie van materialen/vloeistoffen
Rheogrammen = grafieken met schuifsnelheid (y-as) en schuifspanning (x-as)
• Schuifspanning: F = F’ / A [N/m²] [Pa]
• Schuifsnelheid: G = dv / dr [1/s]
Vloeigedrag: F = η.G
• F = schuifspanning
• η = dynamische viscositeit [Pa.s] => vertragingseffect
• G = schuifsnelheid
𝐸𝑣
Dynamische viscositeit: η = A.𝑒 𝑅𝑇
• 1 P (Poise) = 100 cP (centipoise) = 0.1 PI (Poiseuille) = 0.1 Pa.s
• A = cste afhankelijk van moleculair gewicht
• e = cste van Napier = 2.71828
• 𝐸𝑣 = energie nodig om het vloeien te induceren
Stijgende T => dalende viscositeit
Kinematische viscositeit: v = η/ρ
• [m²/s], [S] stroke, [cS]
Fluïditeit: φ = 1/ η
• [1/cP]
• Gemak waarmee vloeistof zal vloeien
Dalende viscositeit -> stijgende fluïditeit bij toenemende T
, Meetapparaten
Capillairviscosimeter: Meting migratietijd vloeistof tussen 2 ijkstrepen
𝜂1 𝜌1 𝑡1
• Relatieve viscositeit: = t = vloeitijd
𝜂2 𝜌2 𝑡2
𝜋.𝑟 4 .𝑡.𝑃
• Wet van Poiseuille: η = 8.𝑙.𝑣
➢ ENKEL GELDIG bij laminaire vloeiing = vloeistof beweegt voort in parallelle lagen
➢ r = straal capillair
➢ P = druk
➢ l = lengte capillair
➢ v = vloeisnelheid
2.𝑟.𝜌.𝑣
• Getal van Reynolds: 𝑅𝑒 = 𝜂
➢ Overgang van laminaire naar turbulente vloeiing (= hoge vloeisnelheden)
➢ v = stroomsnelheid
De vallende kogel viscosimeter: Meten migratietijd kogel tussen 2 ijkstrepen
• η = k.t.(𝜌1 − 𝜌2 )
➢ k = cste afhankelijk van kogel
➢ t = migratietijd
➢ 𝜌1 = dichtheid kogel
➢ 𝜌2 = dichtheid vloeistof
2.𝑟 2 .𝑔.(𝜌1 −𝜌2 )
• Wet van Stokes: v = 9𝜂
➢ r = straal kogel
• Hoeppler viscosimeter:
➢ t > 30s
➢ Transparante vloeistoffen
Rotatieviscosimeter
• Laminaire vloeistof + homogeen staal: coaxiale viscosimeter
➢ Eerste cilinder draait en tweede is statisch met vloeistof tussen
➢ Rotatiesnelheid vertraagt afhankelijk van staal
• Kegel-plaat viscosimeters:
➢ Zeer visceuze systemen
, Soorten rheogrammen
Newtoniaanse systemen:
• Schuifspanning recht evenredig met schuifsnelheid: F = η.G
• Rheogram: Rechte door oorsprong
• Viscositeit = rico
• Bv: waterige opl, heldere siropen, oliën
Niet-Newtoniaanse systemen:
• Schuifspanning niet direct evenredig met schuifsnelheid
• Enkel rotatieviscosimeters
• Bv: emulsies, suspensies, crèmes, zalven
• Pseudoplastische/quasivisceuze systemen:
➢ Ongeordende moleculen in rust, geordend bij schudden/vloeien
➢ Minder visceus bij vloeien
➢ Rheogram: Kromme waarbij viscositeit vermindert i.f.v. schuifsnelheid
➢ F = η.𝐺 𝑁 N = consistentie index < 1
• Dilatante systemen:
➢ Botsende deeltjes bij toenemende schuifsnelheid
➢ Rheogram: Kromme waarbij viscositeit vermeerdert ifv schuifsnelheid
➢ Bv: suspensies; hoge concentratie aan vaste stof
➢ Tegenovergestelde pseudoplastisch systeem
➢ F = η.𝐺 𝑁 N>1
• Plastische systemen:
➢ Rheogram: Begint op vloeigrens (x-as) i.p.v. oorsprong
➢ Vast bij schuifspanningen onder de vloeigrens
➢ Binghamlichamen: Vanaf vloeigrens Newtoniaans
▪ U = (F-f)/G U = plastische viscositeit; f = vloeigrens
➢ Pseudoplastisch of dilatant: Vanaf vloeigrens niet-Newtoniaans
• Thixotrope systemen:
➢ Zowel bij niet- als Newtoniaans
➢ Rheogram: viscositeit neemt af ifv schuifsnelheid én tijd
➢ Bij schudden wordt systeem vloeibaar door verlies contact
➢ Herstel gelvorm na schudden uit zich als hysteresislus
• Rheopexe systemen:
➢ Rheogram: toename viscositeit ifv schuifsnelheid én tijd
➢ Tegenovergestelde thixotroop
Rheologie = bestuderen van vloeien en deformatie van materialen/vloeistoffen
Rheogrammen = grafieken met schuifsnelheid (y-as) en schuifspanning (x-as)
• Schuifspanning: F = F’ / A [N/m²] [Pa]
• Schuifsnelheid: G = dv / dr [1/s]
Vloeigedrag: F = η.G
• F = schuifspanning
• η = dynamische viscositeit [Pa.s] => vertragingseffect
• G = schuifsnelheid
𝐸𝑣
Dynamische viscositeit: η = A.𝑒 𝑅𝑇
• 1 P (Poise) = 100 cP (centipoise) = 0.1 PI (Poiseuille) = 0.1 Pa.s
• A = cste afhankelijk van moleculair gewicht
• e = cste van Napier = 2.71828
• 𝐸𝑣 = energie nodig om het vloeien te induceren
Stijgende T => dalende viscositeit
Kinematische viscositeit: v = η/ρ
• [m²/s], [S] stroke, [cS]
Fluïditeit: φ = 1/ η
• [1/cP]
• Gemak waarmee vloeistof zal vloeien
Dalende viscositeit -> stijgende fluïditeit bij toenemende T
, Meetapparaten
Capillairviscosimeter: Meting migratietijd vloeistof tussen 2 ijkstrepen
𝜂1 𝜌1 𝑡1
• Relatieve viscositeit: = t = vloeitijd
𝜂2 𝜌2 𝑡2
𝜋.𝑟 4 .𝑡.𝑃
• Wet van Poiseuille: η = 8.𝑙.𝑣
➢ ENKEL GELDIG bij laminaire vloeiing = vloeistof beweegt voort in parallelle lagen
➢ r = straal capillair
➢ P = druk
➢ l = lengte capillair
➢ v = vloeisnelheid
2.𝑟.𝜌.𝑣
• Getal van Reynolds: 𝑅𝑒 = 𝜂
➢ Overgang van laminaire naar turbulente vloeiing (= hoge vloeisnelheden)
➢ v = stroomsnelheid
De vallende kogel viscosimeter: Meten migratietijd kogel tussen 2 ijkstrepen
• η = k.t.(𝜌1 − 𝜌2 )
➢ k = cste afhankelijk van kogel
➢ t = migratietijd
➢ 𝜌1 = dichtheid kogel
➢ 𝜌2 = dichtheid vloeistof
2.𝑟 2 .𝑔.(𝜌1 −𝜌2 )
• Wet van Stokes: v = 9𝜂
➢ r = straal kogel
• Hoeppler viscosimeter:
➢ t > 30s
➢ Transparante vloeistoffen
Rotatieviscosimeter
• Laminaire vloeistof + homogeen staal: coaxiale viscosimeter
➢ Eerste cilinder draait en tweede is statisch met vloeistof tussen
➢ Rotatiesnelheid vertraagt afhankelijk van staal
• Kegel-plaat viscosimeters:
➢ Zeer visceuze systemen
, Soorten rheogrammen
Newtoniaanse systemen:
• Schuifspanning recht evenredig met schuifsnelheid: F = η.G
• Rheogram: Rechte door oorsprong
• Viscositeit = rico
• Bv: waterige opl, heldere siropen, oliën
Niet-Newtoniaanse systemen:
• Schuifspanning niet direct evenredig met schuifsnelheid
• Enkel rotatieviscosimeters
• Bv: emulsies, suspensies, crèmes, zalven
• Pseudoplastische/quasivisceuze systemen:
➢ Ongeordende moleculen in rust, geordend bij schudden/vloeien
➢ Minder visceus bij vloeien
➢ Rheogram: Kromme waarbij viscositeit vermindert i.f.v. schuifsnelheid
➢ F = η.𝐺 𝑁 N = consistentie index < 1
• Dilatante systemen:
➢ Botsende deeltjes bij toenemende schuifsnelheid
➢ Rheogram: Kromme waarbij viscositeit vermeerdert ifv schuifsnelheid
➢ Bv: suspensies; hoge concentratie aan vaste stof
➢ Tegenovergestelde pseudoplastisch systeem
➢ F = η.𝐺 𝑁 N>1
• Plastische systemen:
➢ Rheogram: Begint op vloeigrens (x-as) i.p.v. oorsprong
➢ Vast bij schuifspanningen onder de vloeigrens
➢ Binghamlichamen: Vanaf vloeigrens Newtoniaans
▪ U = (F-f)/G U = plastische viscositeit; f = vloeigrens
➢ Pseudoplastisch of dilatant: Vanaf vloeigrens niet-Newtoniaans
• Thixotrope systemen:
➢ Zowel bij niet- als Newtoniaans
➢ Rheogram: viscositeit neemt af ifv schuifsnelheid én tijd
➢ Bij schudden wordt systeem vloeibaar door verlies contact
➢ Herstel gelvorm na schudden uit zich als hysteresislus
• Rheopexe systemen:
➢ Rheogram: toename viscositeit ifv schuifsnelheid én tijd
➢ Tegenovergestelde thixotroop
