التدفق المتناسق هو سر كل منتج رائع. سواء كنت تخلط الطلاء أو تُصنّع الطعام، فإن ضبط اللزوجة بدقة هو ما يُحسّن الجودة ويُميّز الشركات الرائدة في السوق عن غيرها.
في كواليتيست، نؤمن بأن إتقان اللزوجة العالية مقابل اللزوجة المنخفضة هو أسهل طريقة لضمان النجاح.
عندما تتحكم في التدفق، يسير إنتاجك بسلاسة ويحصل عملاؤك على ما يتوقعونه تمامًا. إليك كيفية قياس اللزوجة بشكل صحيح والأدوات الفعالة من حيث التكلفة لمساعدتك في ذلك. ما هي اللزوجة تحديدًا؟ قبل مقارنة القيم القصوى، علينا فهم الأساسيات. علميًا، تُعرَّف اللزوجة بأنها مقياس لمقاومة السائل للتدفق أو التشوه، والناتجة عن الاحتكاك الداخلي بين طبقات السائل المتجاورة أثناء حركتها النسبية (Definitions, 2020; Yadav, 2019; Funk & Dinger, 1994). وهي تُحدد مدى "لزوجة" أو "بطء" السائل، حيث تشير اللزوجة الأعلى إلى مقاومة أكبر للتدفق. عندما نتحدث عن ديناميكيات السوائل في المصنع، فإننا عادةً ما ننظر إلى مدى سهولة سكب السائل أو ضخه عبر أنبوب أو فرده على سطح ما. على الرغم من أن العديد من المصنّعين يفهمون هذا المفهوم بديهيًا، إلا أنهم غالبًا ما يجدون صعوبة في تحديد قيمة دقيقة له دون المعدات المناسبة. اللزوجة العالية تعني... من الناحية الفنية، تعني اللزوجة العالية أن السائل يتمتع بقدر كبير من الاحتكاك الداخلي. رياضيًا، تُعرَّف اللزوجة بأنها نسبة إجهاد القص إلى معدل القص في السائل (ويسترهوف وآخرون، 2018؛ براغ، 1973). في السوائل عالية اللزوجة مثل العسل أو الزيوت الثقيلة، تُولِّد الجزيئات مقاومة هائلة فيما بينها. تتحرك هذه السوائل ببطء وتحتاج إلى دفعة قوية لتبدأ بالتدفق. معنى اللزوجة المنخفضة... على الجانب الآخر، يشير مصطلح اللزوجة المنخفضة إلى السوائل التي تتدفق بسرعة نظرًا لقلة الاحتكاك داخلها. تتدفق السوائل منخفضة اللزوجة بسهولة وسرعة، مثل العصير أو الماء (OpenStax، 2016؛ Funk & Denger، 1994). هذه السوائل رقيقة، سائلة، وتنزلق بسهولة فوق بعضها البعض، مما يؤدي إلى حركة سريعة. اللزوجة المنخفضة مقابل اللزوجة العالية: الفروقات العملية عند مقارنة اللزوجة المنخفضة باللزوجة العالية، فإن أهم ما يجب مراقبته هو كيفية استجابة المادة للدفع. لكن برأينا، يكمن الفرق الحقيقي في كيفية التعامل معها في خط الإنتاج.معدل التدفق: الاختبار البصري
تتحرك السوائل عالية اللزوجة ببطء. تخيل عسلاً لزجاً يلتصق بالملعقة. في المقابل، تتحرك السوائل منخفضة اللزوجة فوراً كالماء المتدفق من الكأس.
من المهم ملاحظة أن السوائل ذات اللزوجة الثابتة عند جميع معدلات القص تُسمى سوائل نيوتونية، بينما تُسمى السوائل ذات اللزوجة المتغيرة سوائل غير نيوتونية (ويسترهوف وآخرون، 2018؛ براغ، 1973). هذا التمييز بالغ الأهمية عند اختيار طريقة الاختبار.
متطلبات الضخ وإجهاد المعدات
يتطلب نقل السوائل عالية اللزوجة مضخات قوية، مثل المضخات الترسية، التي يمكنها دفع المادة بقوة عبر خط الإنتاج.
يمكن عادةً نقل السوائل منخفضة اللزوجة باستخدام مضخات طرد مركزي قياسية. يؤثر اختلاف اللزوجة على التطبيقات العملية مثل استخراج النفط، حيث تُشكل الزيوت الثقيلة ذات اللزوجة العالية تحديات في التدفق والمعالجة مقارنةً بالزيوت التقليدية منخفضة اللزوجة (تيميزيل وآخرون، 2018). نؤكد هذا باستمرار: يُعد سوء تقدير هذه المتطلبات سببًا رئيسيًا لتعطل المعدات في محطات المعالجة. أمثلة على اللزوجة العالية مقابل اللزوجة المنخفضة في الصناعة لفهم هذه المفاهيم بشكل أفضل، من المفيد النظر إلى أمثلة محددة للزوجة العالية مقابل اللزوجة المنخفضة في مختلف القطاعات. أمثلة على اللزوجة العالية غالبًا ما تكون هذه المواد ما نسميه الحمأة أو المعجون أو السائل الثقيل. - المواد اللاصقة والإيبوكسيات: يجب أن تبقى هذه المواد في مكانها تمامًا عند وضعها، مما يتطلب مقاومة عالية لـ التدفق.- الأسفلت والقطران: يُستخدمان في البناء، وهما صلبان عمليًا حتى يتم تسخينهما.
- زبدة الفول السوداني والدبس: في صناعة الأغذية، يُعدّ الملمس أساس كل شيء. بجدية، لا أحد يرغب في زبدة فول سوداني سائلة. فهذا يُعدّ خللًا في مراقبة الجودة.
- البوليمرات المنصهرة: في صناعة البلاستيك، يجب أن يكون البلاستيك المنصهر سميكًا بما يكفي ليحافظ على شكله، ورقيقًا بما يكفي لملء القالب. نحن نعتبر هذا التوازن الدقيق أمرًا بالغ الأهمية، وغالبًا ما يتطلب أدوات متطورة مثل ViscoQT 1700/S أو 1800/S Series لتحليل منحنى التدفق بشكل صحيح.
- الكريمات والمستحضرات: يعتمد كريم التجميل الفاخر على لزوجة عالية ليمنحه إحساسًا بالفخامة. إذا كان السائل ينسكب بسهولة مثل ماء الصنبور، ينظر إليه المستهلكون على أنه رديء.
أمثلة على السوائل منخفضة اللزوجة
تتدفق هذه المواد بسلاسة، وغالبًا ما تُستخدم كمذيبات أو قواعد.
- الماء والكحول: المعيار الذهبي للسوائل منخفضة اللزوجة.
- الحليب: على الرغم من احتوائه على مواد صلبة، إلا أنه ينساب بسهولة الماء تقريبًا.
- البنزين: ضروري للمحركات حيث يجب أن يتدفق الوقود عبر الأنابيب فورًا.
- الأحبار الصناعية: في الطباعة، يجب أن تكون السوائل رقيقة لتمر عبر الفوهات الدقيقة. لكننا نذكر عملاءنا دائمًا بأنه إذا كان الحبر رقيقًا جدًا، فإنه يتناثر ويفسد وضوح الصورة.
- السوائل الهيدروليكية: يجب أن تتدفق هذه السوائل بسرعة لنقل الطاقة بكفاءة. أي زيادة في اللزوجة هنا تشير عادةً إلى تدهور أداء الآلات. المقياس: قياس اللزوجة العالية مقابل اللزوجة المنخفضة لاختيار معدات الاختبار المناسبة، يجب تحديد قيمة رقمية. نخبر عملاءنا دائمًا أن "اللزوجة العالية" مجرد رأي، لكن الأرقام لا تكذب. - 1 سنتي بواز (ماء): لزوجة منخفضة للغاية. يمكن التعامل مع هذا بسهولة بواسطة طرازات ViscoQT 1000 Series (Basic).
- 1000 سنتي بواز (زيت الخروع): يتطلب مقاييس لزوجة دورانية قياسية. - 50000 سنتي بواز (الكاتشب): سائل متوسط اللزوجة قد يتطلب محاور دوران خاصة للحصول على قراءة دقيقة. - 250000+ سنتي بواز (زبدة الفول السوداني/معجون الفول السوداني): تتطلب المواد السميكة للغاية مثل هذه أجهزة ذات عزم دوران عالٍ، مثل ViscoQT 2000 أو جهاز RotoViscoQT، لتجاوز المقاومة ومنحك بيانات دقيقة.لماذا يُغير التحكم في درجة الحرارة معنى اللزوجة العالية؟
لا معنى للزوجة العالية إذا لم تأخذ الحرارة في الحسبان.
تؤثر درجة الحرارة وتركيب السائل أيضًا على اللزوجة، حيث تنخفض اللزوجة عمومًا مع ارتفاع درجة الحرارة للسوائل (أندرادي، 1930؛ بهاتاد، 2023).
يمكن أن يتصرف الزيت الثقيل كسائل منخفض اللزوجة عند تسخينه، بينما قد يؤدي تبريد السائل إلى زيادة لزوجته فورًا. برأينا المهني، فإن اختبار اللزوجة دون التحقق من درجة الحرارة هو مجرد تخمين. للحصول على نتائج متسقة، خاصةً مع المواد البتروكيماوية والأغذية، فإن استخدام مقياس لزوجة مزود بمسبار حرارة مدمج مثل سلسلة ViscoQT TS-DV هو الطريقة الوحيدة لضمان صحة بيانات "النجاح/الفشل". إذا كنت تقارن سلوك اللزوجة المنخفضة مقابل اللزوجة العالية دون التحكم في الحرارة، فمن المرجح أن تكون بياناتك غير مجدية. مواءمة الجهاز مع احتياجات اللزوجة المنخفضة مقابل اللزوجة العالية في Qualitest، ندرك أن كل مختبر يختلف عن الآخر. نلاحظ أن العديد من المختبرات تُفرط في الإنفاق على ميزات معقدة لا تحتاجها، أو تشتري معدات لا تستطيع التعامل مع المقاومة. نسعى إلى تصحيح هذا الخلل.للدهانات والطلاءات
إذا كنت تختبر مواد قياسية، فإن سلسلة ViscoQT KS (KS-100، أو KS-200، أو KS-300) هي المعيار الأمثل.
يمنع هذا الجهاز طلاءك من أن يصبح سائلاً جداً (لزوجة منخفضة جداً) أو سميكاً جداً بحيث لا يمكن رشه (لزوجة عالية جداً)، مما يمنحك وحدات كريبس (KU) التي تحتاجها مباشرةً. للمواد اللاصقة والمعاجين يتطلب اختبار المواد السميكة غالباً الدوران بسرعات مختلفة. يتيح لك مقياس اللزوجة المختبري الذكي ViscoQT 2000 رؤية كيفية تصرف الغراء السميك عند تطبيق قوة عليه، مما يمنحك فهماً واضحاً لسلوك التخفيف بالقص. لتحليلات البحث والتطوير المعقدة في بعض الأحيان، تحتاج إلى تسجيل التغيرات بمرور الوقت أو تحليل هياكل البوليمرات العالية. نوصي باستخدام مقياسي اللزوجة القابلين للبرمجة من سلسلة ViscoQT 1700/S و1800/S. وجدنا أن الاستغناء عن الحاجة إلى توصيل جهاز كمبيوتر باستخدام الشاشة المدمجة يوفر على الفنيين الكثير من المتاعب أثناء الاختبار.لأغراض مراقبة الجودة العامة
إذا كنت ترغب فقط في التحقق من أن دفعة ما تقع ضمن نطاق لزوجة عالية أو منخفضة، وكنت تراعي ميزانيتك، فإن مقياس اللزوجة ViscoQT DR-100 ذو القراءة القرصية هو الخيار الأمثل الذي يجمع بين الدقة والسعر المناسب. فهو ينجز المهمة بكفاءة دون تعقيد واجهة المستخدم.
كواليتيست: حلول فعّالة من حيث التكلفة لمختبرك
نحن على يقين بأن الاختبارات عالية الجودة لا ينبغي أن تُرهق ميزانيتك. لا تدع متغيرات اللزوجة تُعطّل خط إنتاجك.
سواء كنت تضخ مذيبات خفيفة أو تخلط راتنجات كثيفة، فإن لدى Qualitest الحل الأمثل الذي يناسب ميزانيتك.اطلع على مجموعتنا الكاملة من أجهزة قياس اللزوجة هنا!
المراجع
- (2020). اللزوجة. التعريفات.
- ياداف، د. (2019). مراجعة حول تأثير اللزوجة على السوائل والغازات والمواد الصلبة.
- ويسترهوف، ن.، ستيرجيوبولوس، ن.، نوبل، م.، وويسترهوف، ب. (2018). اللزوجة. لمحات من ديناميكا الدم.
- براغ، ب. (1973). قياس اللزوجة. الطبيعة.
- بهاتاد، أ. (2023). مراجعة حول قياس اللزوجة: الأجهزة والأساليب والنماذج. مجلة التحليل الحراري والقياس الحراري، 1-17.
- فونك، ج.، ودينجر، د. (1994). اللزوجة والريولوجيا. التحكم التنبؤي في عمليات تعليق الجسيمات المزدحمة، 235-252.
- تيميزيل، ج.، كانباز، ج.، تران، م.، عبد الفتاح، إ.، جيا، ب.، بوترا، د.، إيراني، م.، والكوح، أ. (2018). مراجعة شاملة لمكامن النفط الثقيل، وأحدث التقنيات والاكتشافات والتطبيقات في صناعة النفط والغاز. اليوم الأول، الاثنين 10 ديسمبر 2018. - أندرادي، إي. (1930). لزوجة السوائل. مجلة نيتشر، 125، 309-310. https://doi.org/10.1038/125309b0
- أوبن ستاكس، أو. (2016). 12.4 اللزوجة والتدفق الصفائحي؛ قانون بوازوي.
