ISSN:
1435-1536
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Chemistry and Pharmacology
,
Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics
Description / Table of Contents:
Summary The theological properties of dilute solutions of high-polymers with a molal mass of about 106 to 107 g and concentrations smaller than one mass percent are given by a shear dependent viscosity (flow-curve) and an elastic relaxation behaviour. The technique of measuring the flow-curve is well developed, but relaxation timet 0 characterizing the elastic properties of the fluid is difficult to measure. Three methods of measuring relaxation time will be discussed: 1. Steady-flow, for instance represented by a spheresphere-rheometer. The simultaneous influence of elasticity, inertia and variable viscosity demands a high quality technique. 2. Non-steady-flow, for instance represented by a startingCouette-flow. 3. Boundary-layer-phenomena, which are modified by non-Newtonian behaviour in a characteristic way. In the turbulent pipe flow one finds the well-known drag reduction. Thef = overlg (Re, f1/2) - friction-curve is a straight line with a significant change of the shape compared with theNewtonian fluid. The shape is only material dependant, while the cross-point with the straight curve for theNewtonian fluid is a linear relation of the diameter, the factor being material dependent too. This factor is related to relaxation timet 0 up to the universal constantx. A new rheometer with two capillaries makes it possible to measure as well the flow-curve as — in turbulent régime — relaxation timex to.
Notes:
Zusammenfassung Die rheologischen Eigenschaften verdünnter Lösungen von Hochpolymeren mit Molmassen zwischen 106 und 107 g sowie Konzentrationen um und erheblich unter einem Massenprozent werden durch eine ausgeprägt schergeschwindigkeitsabhängige Viskosität (Fließkurve) sowie durch ein elastisches Relaxationsverhalten beschrieben. Während die Fließkurve heute wegen der wesentlich verbesserten Meßtechnik in der Regel im gesamten interessierenden Beanspruchungsbereich zu ermitteln ist, bereitet die Bestimmung der Relaxationszeit, die eine charakteristische Größe für das elastische Verhalten ist, bei den genannten viskoelastischen Flüssigkeiten Schwierigkeiten. Es bieten sich drei, Methoden an, die in diesem Zusammenhang diskutiert werden: Die stationäre Strömung, für die das Kugel-Kugel-Rheometer als Anwendungsbeispiel angeführt wird. Das gleichzeitige Auftreten der entgegengesetzt gerichteten Terme der Elastizität und der Trägheit stellt für die obengenannte Flüssigkeit an die Meßtechnik hohe, z. T. nicht erfüllbare Anforderungen. Ähnliche Schwierigkeiten bereitet die instationäre Strömung, für die der Anlaufvorgang der Couette-Strömung hier näher beschrieben wird. Die größten Erfolgsaussichten verspricht das Heranziehen der bekanntermaßen bei viskoelastischen Flüssigkeiten gegenüberNewtonschen Flüssigkeiten veränderten Grenzschichtphänomene : In der turbulenten Rohrströmung kommt es zu einer Widerstandsabsenkung. Die Widerstandscharakteristik zeigt bei geeigneter Darstellung als Gerade eine deutlich andere Steigung als dieNewtonschen Flüssigkeiten. Die Steigung der Gerade ist materialabhängig. Der Schnittpunkt mit derPrandtl-Gerade fürNewtonsche Flüssigkeiten ist material-spezifisch dem Durchmesser proportional. Darüber läßt sich die Relaxationszeit to bis auf eine universelle Größe x gewinnen. Ein hier beschriebenes Doppelkapillarrheometer gestattet sowohl die Ermittlung der Fließkurve als auch — über Turbulenzmessungen — die Bestimmung von κ ·t 0.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/BF01554989
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