بخشی از مقاله
چکیده
در کار پیش رو، اثر دما بر روی پسماند وشکسانی در سیال غلیظ شونده در برش سوسپانیون پودرذرت بررسی شد. اندازه گیری های انجام شده نشان می دهد که افزایش دما منجر به کاهش پسماند در این ماده می شود. این سیال که در اثر افزایش آهنگ برش رفتار غلیظ شوندگی در برش از خودنشان می دهد، در دماهای بالا بدون پسماند به وشکسانی اولیه باز می گردد ولی در دمای پایین پسماند دارد.
آزمایش
نمونه ی مورد استفاده در این آزمایش، پودر ذرت حل شده در محلول38/5 درصد سزیم کلراید در آب بوده است. اندازه گیری ها با رئومتر سیلندری انجام شده است. پارامتر تغییر آهنگ برش بوده است که برای اندازهگیری پسماند در دمای ثابت به صورت یکنواخت تا1000s-1 افزایش مییابد و سپس با کاهش یکنواخت به مقدار اولیه باز میگردد. اندازهگیریها در دو دمای پنج و بیست و پنج درجه انجام شده است.
نتایج
با توجه به منحنی های وشکسانی برحسب آهنگ برش - شکل شماره ی یک - سیال که در آغاز برش روان است پس از گذر از گذار به فاز غلیظ شوندگی و ازدیاد وشکسانی به مقدار ماکزیممی میرسد و سپس دوباره به فاز برش روانی باز می گردد و وشکسانی اش کاهش می یابد. در مرحله ی کاهش آهنگ برش مشاهده می شود که با ایجاد پسماند وشکسانی سیال کاهش مییابد. افزایش آهنگ برش ذرات را وادار به چرخیدن روی یکدیگر و خارج شدن از مسیر اولیه شان می کند. در برخورد، با توجه به اصطکاک بین ذرات، ذرات به یکدیگر گیر می کنند و منجر به ایجاد خوشههای بزرگ می شود این خوشهها منجر به افزایش وشکسانی و در نتیجه غلیظشوندگی می-شوند. زمانی که آهنگ برش شروع به کاهش می کند ذراتی که نزدیک به محور چرخان رئومتر هستند سریعتر از همدیگر جدا می-شوند اما ذرات دورتر همچنان به صورت خوشه میمانند. درنتیجه گشتاور لازم برای چرخاندن اهرم رئومتر متناسب با گشتاور لازم برای چرخاندن ذرات نزدیک بهاهرمِچرخانِرئومتر خواهد بود تا زمانی که همهی ذرات موجود درخوشهها دوباره از هم جدا شوند. در نتیجه در بازگشت کاهش وشکسانی مشاهده می گردد. با افزایش دما پسماند ماده کاهش می یابد. علت این کاهش را می توان با توجه به خوشههای تشکیلشده در مرحله ی غلیظشوندگی توضیح داد. در دمای پایین این خوشهها پایداری بیشتری دارند اما در دمای بالا نوسانات ذرات منجر به تخریب سریع این خوشهها و جداشدن ذرات میشود که خود منجر به کاهش پسماند در ماده می شود.
شکل - 1 منحنی وشکسانی برحسب آهنگ برش در غلظت 94درصد جرمی. الف- دمای 5درجه . ب- دمای 55 درجه
عامل مهم دیگر غلظت ماده است. هرچه غلظت ماده پایینتر باشد احتمال برخورد ذرات کمتر شده و درنتیجه غلیظشوندگی با شدت کمتری اتفاق میافتد. در غلظتهای پایین، به علت کمتر بودن خوشههای تشکیل شده، پسماند مشاهده شده در ماده کمتر است، اما در غلظت های بالا - حدود - %49 تشکیل خوشهها به صورت آنی بوده و تمامی ذرات در آن درگیر میشوند در نتیجه غلیظ شوندگی مشاهده شده بسیار تند و پسماند ایجاد شده در کاهش آهنگ برش بیشتر است. با توجه به شکل شماره ی دو در غلظت های 48 درصد - ب - و 40 درصد - ج - میزان پسماند کاهش یافته است و همچنین وشکسانی با سرعت کمتری رخ میدهد و ماکزیمیمی که به آن می رسد نیز کمتر است.
نتیجه گیری :
بررسیهای ما نشان دادند که روند غلیظ شوندگی در برش درسیالات دانهای به شدت به غلظت ماده وابسته است، در غلظتهای کم گذار به غلیظ شوندگی پیوسته است ولی در غلظتهای بالا ناپیوسته می-شود. همچنین مشاهده کردیم که روند غلیظشوندگی در برش برگشت پذیر نیست و دارای پسماند است. در تمامی موارد پسماندها منفی هستند بدین معنی که وشکسانی در برگشت کاهش دارد - در تطابق با [6] و در تضاد با - [1] این پسماند در غلظت های مختلف و در دمای 5 و 25 درجه سانتیگراد اندازهگیری شد، مشاهده گردید اولا پسماند با غلظت تشدید میشود ثانیا میزان پسماند شدیدا به دما وابسته است و در دمای پایین شدت بیشتری مییابد- در راستای توجه به پدیده، به نظر می رسد نیروهای تصادفی که با حرارت افزایش می یابند نقش مهمی دارند، در توجیهاتی که محققین قبلی ارائه کردند و نیز شبیهسازیهایی که انجام شده است نقش این نیرو کمرنگ و یا حتی بیرنگ است. لذا مدلی مبتنی بر این یافتهها ساخته و شبیه سازی پدیده بر مبنای آن در دست انجام است.
منحنی وشکسانی برحسب آهنگ برش در دمای 5درجه سانتی گراد الف-غلظت 49 درصد ب-غلظت 48 درصد ج- غلظت 40 درصد
