| Một trong những tính chất vật lý thiết yếu nhất của chất lỏng công nghiệp chẳng hạn như lớp phủ, sơn và chất kết dính là độ nhớt của nó. Độ nhớt được định nghĩa là khả năng biến dạng của chất lỏng trong quá trình cắt hoặc kéo nó. Nói cách khác, tính chất này mô tả ma sát giữa các phân tử của chất lỏng chuyển động với các vận tốc khác nhau. Độ nhớt cho biết một chất lỏng sẽ hoạt động như thế nào khi chịu một lực tác dụng hoặc trọng lượng bản thân của nó. Chất lỏng càng nhớt thì nhìn nó càng “đặc” Các nhà sản xuất chất phủ, sơn và chất kết dính họ luôn quan trong khâu kiểm tra độ nhớt của sản phẩm. Chất lỏng có độ nhớt thấp có thể gây chảy xệ. Mặt khác, lớp phủ có độ nhớt cao “cứng” gây khó thi công. Thường có 2 loại độ nhớt cơ bản được gọi tên là độ nhớt động lực học và độ nhớt động học: Độ nhớt động lực học được gọi là độ nhớt tuyệt đối, được định nghãi là khả năng chống lại dòng chảy của chất lỏng do tác dụng của ngoại lực. Nó mô tả lượng điện trở bên trong được cung cấp khi một lớp chất lỏng di chuyên trên lớp khác trong một mặt phẳng nằm ngang. Độ nhớt động lực học đặc biệt hữu ích khi mô tả chất lỏng. Độ nhớt động học là tỷ số giữa độ nhớt động lực học và khối lượng riêng của chất lỏng. Nó phản ánh khả năng chống cắt của chất lưu dưới tác dụng là trọng lượng bản thân của chất lỏng. Độ nhớt này đặc biệt hữu ích trong việc mô tả chất lỏng Newton  Hình: Sơn lót (Nguồn: Anmec) Vậy cuối cùng, độ nhớt được đo như thế nào? Có một số phương pháp khác nhau để đo cả độ nhớt động lực học và độ nhớt động học. Một số phương pháp phổ biến nhất như sau: Máy đo độ nhớt dao động Hoạt động bằng cách nhúng một bộ cộng hưởng điện cơ dao dộng trong chất lỏng thử nghiệm và đo mức độ giảm chấn do chất lỏng cung cấp. Bộ cộng hưởng thường dao động xoắn hoặc dao động ngang tắt dần có thể được xác định bởi:
Máy đo độ nhớt quay Máy đo độ nhớt quay hoạt động bằng cách đo mô men xoắn cần thiết để quay một vật thể trong chất lỏng thử nghiệm. Mô- men xoắn cần thiết để quay đĩa hoặc lắc ở tốc độ định trước được đo và ghi lại Mô-men xoắn duy trì tốc độ cài đặt tỷ lệ thuận với độ nhớt; do đó, thiết bị có khả năng xuất ra các giá trị độ nhớt, ứng suất cắt và tốc độ cắt. Bởi vì một lực cắt bên ngoài đang được áp dụng cho chất lỏng, nhớt kế quay đo độ nhớt động lực học của chất lỏng. Máy đo độ nhớt mao quản Máy đo độ nhớt mao quản là một trong những phương pháp sớm nhất được biết đến để xác định độ nhớt của chất lỏng Phương pháp này đo thời gian để một thể tích chất lỏng xác định chảy qua ống mao dẫn hình chữ U có đường kính và chiều dài đã biết. Ống thường có hai dấu (một dấu trên và dưới) được sử dụng như một tham chiếu đo lường. Thời gian để chất lỏng chảy qua các vết này tỷ lệ với độ nhớt động học; do đó giá trị của độ nhớt có thể được xác định bằng cách sử dụng các công thức tiêu chuẩn. Hình: Sơn lót Bitum (Nguồn: Anmec) Máy đo độ nhớt quả cầu rơi Máy đo độ nhớt hình cầu rơi được sử dụng để xác định độ nhớt động lực học của chất lỏng Newton trong suốt. Khái niệm này liên quan đến việc đo thời gian để một quả cầu có khối lượng riêng đã biết rơi qua một ống chứa đầy mẫu dưới tác dụng của trọng lực. Ống này thường được gắn trên một thiết bị có thể quay nhanh 180 độ để cho phép thử nghiệm lặp lại. Thời gian trung bình của ba phép thử được ghi lại và sử dụng trong công thức chuyển đổi để xác định độ nhớt của mẫu. Đồng hồ đo Máy đo độ nhất quán là một thiết bị bao gồm một máng kim loại với một phần nhỏ được chặn phía sau một cánh cổng nạp lò xo. Đầu tiên, mẫu cần kiểm tra được đặt sau cổng nạp lò xo. Tiếp theo, cánh cổng được nâng lên, cho phép mẫu chảy tự do dưới trọng lượng của chính nó. Khoảng cách mà chất lỏng chảy trong một thời gian cụ thể được đo thông qua sự phân cấp của thiết bị. Bản thân máy đo độ nhớt không đo trực tiếp các giá trị độ nhớt – thay vào đó nó cho phép người dùng phát triển các tiêu chuẩn của riêng họ cụ thể cho các sản phẩm đang được thử nghiệm. Phương pháp này phổ biến hơn trong ngành công nghiệp thực phẩm. Đặc tính nhớt của chất lỏng luôn phải tính đến trong quá trình tính toán và thiết kế hệ truyền dẫn thủy lực. Ta có thể nhìn thấy nhanh điều này khi chọn chất lỏng làm việc cho hệ, khi tính toán đường ống dẫn, chọn máy bơm, chọn thiết bị lọc, tính toán hao phí,.... Ở bài trước mình đã giới thiệu chung chung các tính chất vật lý của chất lỏng. Trong bài này mình sẽ trình bày cụ thể vào đặc tính nhớt của chất lỏng.Tính nhớt là tính chất của chất lỏng chống lại sự trượt hay dịch chuyển giữa các lớp chất lỏng. Nguyên nhân chính của hiện tượng này là do xuất hiện nội ma sát giữa các lớp chất lỏng chuyển động tương đối với nhau. Kết quả nghiên cứu chuyển động ổn định của dòng chất lỏng dọc theo một bề mặt phẳng: vận tốc dòng chất lỏng tại điểm xét giảm tỷ lệ với khoảng cách tại đó tới bề mặt phẳng. Tức là vận tốc v=0 khi y=0. Khi đó giữa các lớp chất lỏng xuất hiện ứng suất tiếp tuyến. Theo giả thuyết của Niuton thì ứng suất tiếp tuyến giữa các lớp chất lỏng tỷ lệ thuận với gradien vận tốc và phụ thuộc vào loại chất lỏng. Ở đó: µ - là hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào loại chất lỏng, µ được gọi là độ nhớt động lực học của chất lỏng. Đơn vị [µ]=N.s/m2. Ngoài ra độ nhớt động lực còn tính theo các đơn vị: kg/ms, P (poazo), cP (centipoazo). Chúng ta có mối quan hệ sau. 1 Ns/m2=1 kg/ms =10P =1000 cP Trong công thức trên thành phần dv/dy – đặc trưng cho mức độ dịch chuyển. Như vậy chỉ khi chất lỏng chuyển động mới xuất hiện ứng suất tiếp tuyến. Khi chất lỏng đứng yên coi ứng suất tiếp tuyến bằng 0. Trong kỹ thuật còn sử dụng khái niệm độ nhớt động học, kí hiệu ν. ν = µ/ρ [ν]=m2/s 1 m2/s= 1 St ( Stốc) =100 cSt ( centiStốc) Ngoài các đơn vị chuẩn trên ở một số nước còn có đơn vị đo độ nhớt riêng: Nga dùng độ Engle (0E), Anh dùng giây Redut (“R), Pháp dùng độ Bacbe (0B), Mỹ dùng giây Sebon (“S). Giữa các đơn vị này có công thức chuyển đổi.Cần lưu ý rằng khi so sánh độ nhớt của 2 chất lỏng phải dùng cùng một đơn vị độ nhớt ở cùng điều kiện đo. Sự phụ thuộc độ nhớt vào nhiệt độ và áp suất. Nhiệt độ càng tăng thì độ nhớt của chất lỏng càng giảm. (Đối với chất khí lại ngược lại, nhiệt độ càng tăng độ nhớt chất khí càng tăng.) Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của độ nhớt có thể đánh giá theo công thức sau: Ở đó: µ và µ0 – độ nhớt ứng với nhiệt độ T và T0, β – hệ số tỷ lệ. Sơ đồ biểu diễn sự phụ thuộc như hình dưới: Ảnh hưởng của áp suất đến độ nhớt không đáng kể. Nếu p<20 MPa thì không cần xét tới sự thay đổi độ nhớt khi áp suất thay đổi. Sự thay đổi này được mô tả bằng phương trình: |
