Kesme Hızı Nasıl Hesaplanır?

İçerik

• Kesme Hızı Formülü
• Kesme gerilmesi
• Diğer Kesme Hızı Formülleri
• Kesme Hızında C Faktörü
• Kayma Hızı - Viskozite
• Vida Yaparken Kesme Hızı
• Kesme Hızı ve Viskozite Uygulamaları

Bir kaşığı bir bardak çayın içine karıştırmak, günlük yaşamdaki akışkanların dinamiklerini anlamanın ne kadar önemli olduğunu gösterebilir. Sıvıların akışını ve davranışını tanımlamak için fizik kullanmak size bir bardak çayı karıştırmak kadar basit bir işe giren karmaşık ve karmaşık güçleri gösterebilir. Kayma hızı, akışkanların davranışını açıklayabilen bir örnektir.

Kesme Hızı Formülü

Bir sıvının farklı katmanları birbirinden geçerken bir akışkan "kesilir". Kayma hızı bu hızı açıklar. Daha teknik bir teknik ise, kayma hızının akış yönüne dik veya dik açıda akış hızı gradyanı olmasıdır. Sıvısında, malzemesindeki parçacıklar arasındaki bağları kırabilecek bir gerginlik gösterir, bu yüzden "kayma" olarak tanımlanır.

Bir levhanın paralel hareketini veya bir levhanın veya diğer levhanın üzerinde kalan bir malzemenin katmanının paralel hareketini gözlemlediğinizde, kayma oranını bu tabakanın hızından iki tabaka arasındaki mesafeye göre belirleyebilirsiniz. Bilim adamları ve mühendisler bu formülü kullanıyor γ = V / x kesme hızı için γ ("gama") s birim cinsinden^-1, hareketli katmanın hızı V ve katmanlar arasındaki mesafe m metre

Bu, eğer üst plakanın veya katmanın dibe paralel hareket ettiğini varsayarsanız, kayma oranını katmanların hareketinin bir fonksiyonu olarak hesaplamanızı sağlar. Kayma hızı birimleri genellikle s^-1 farklı amaçlar için.

Kesme gerilmesi

Cildinize losyon gibi bir sıvıya bastırmak, sıvıların cildinize paralel hareket etmesini sağlar ve sıvıyı doğrudan cilde bastırır. Sıvının cildinize göre şekli, losyonun parçacıklarının uygulandıkça parçalanma şeklini etkiler.

Ayrıca kayma oranını da ilişkilendirebilirsiniz. γ kayma gerilmesi τ ("tau") viskoziteye, akışkanların akışa dirençli olmasına, η ("eta") ile γ = η / τ i_n hangi _τ basınç (N / m² veya pascals Pa) ve η _ birimlerinde (_ N / m² s). viskozite akışkanın hareketini tanımlamanın ve akışkanın özüne özgü benzersiz bir kayma gerilmesinin hesaplanmasında size başka bir yol sunar.

Bu kayma hızı formülü, bilim adamlarının ve mühendislerin, elektron taşıma zinciri gibi mekanizmaların biyofiziğini ve polimer taşması gibi kimyasal mekanizmaları incelemek için kullandıkları malzemelere olan gerçek stresin gerçek doğasını belirlemelerini sağlar.

Diğer Kesme Hızı Formülleri

Kayma hızı formülünün daha karmaşık örnekleri, kayma hızını, akış hızı, gözeneklilik, geçirgenlik ve adsorpsiyon gibi sıvıların diğer özelliklerine ilişkindir. Bu, kesme hızını karmaşık olarak kullanmanıza olanak sağlar biyolojik mekanizmalarörneğin, biyopolimerlerin ve diğer polisakaritlerin üretimi gibi.

Bu denklemler, fiziksel olayların özelliklerinin teorik olarak hesaplanması ve akışkan dinamiğinin gözlemlerine en uygun şekil, hareket ve benzer özellikler için hangi denklem türlerinin test edilmesiyle üretilir. Sıvı hareketini tanımlamak için bunları kullanın.

Kesme Hızında C Faktörü

Bir örnek Blake Kozeny / Cannella'nin korelasyon, kesme hızını, gözenek ölçeği akış simülasyonunun ortalamasından hesaplayabildiğinizi ve "gözeneklilik, geçirgenlik, akışkan reolojisi ve diğer değerlerin akışkan özelliklerinin nasıl değiştiğini açıklayan bir faktör olan" C faktörünü "ayarlarken hesaplayabileceğinizi gösterdi. Bu bulgu, C faktörünün deneysel sonuçların gösterdiği kabul edilebilir bir miktar aralığında ayarlanmasıyla ortaya çıkmıştır.

Kayma hızını hesaplamak için denklemlerin genel formu nispeten aynı kalır. Bilim adamları ve mühendisler, kayma hızı denklemleriyle gelirken katmanın hızını katmanlar arasındaki mesafeye bölünerek kullanırlar.

Kayma Hızı - Viskozite

Farklı, spesifik senaryolar için çeşitli akışkanların kayma hızını ve viskozitesini test etmek için daha gelişmiş ve farklı formüller mevcuttur. Bu durumlarda kesme oranının viskozite ile karşılaştırılması, birinin diğerinden daha kullanışlı olduğunu size gösterebilir. Metalik spiral benzeri bölümler arasında boşluk kanalları kullanan vidaların kendilerinin tasarlanması, amaçladıkları tasarımlara kolayca sığmalarını sağlayabilir.

Süreci sıkmabir şekli oluşturmak üzere çelik disklerdeki açıklıklar vasıtasıyla bir malzemeyi zorlayarak bir ürün üretme yöntemi, metal, plastik ve hatta makarna veya tahıl gibi yiyecekler için özel tasarımlar yapmanıza izin verebilir. Bunun, süspansiyonlar ve spesifik ilaçlar gibi farmasötik ürünler yaratmada uygulamaları vardır. Ekstrüzyon işlemi ayrıca kayma hızı ve viskozite arasındaki farkı da gösterir.

Denklemi ile γ = (π xD x N) / (60 x s) vida çapı için D mm olarak, vida hızı N- dakikadaki devir sayısı (rpm) ve kanal derinliği h mm cinsinden, bir vida kanalının ekstrüzyonu için kayma oranını hesaplayabilirsiniz. Bu denklem başlangıçta kayma hızı formülüne benzer (γ = V / x) hareketli katmanın hızını iki kat arasındaki mesafeye bölmek. Bu ayrıca, farklı işlemlerin dakika başına devir sayımlarını hesaba katan kesme hızı hesaplayıcıya bir rpm verir.

Vida Yaparken Kesme Hızı

Mühendisler bu işlem sırasında vida ve namlu duvarı arasındaki kayma oranını kullanır. Buna karşılık, vida çelik diske nüfuz ederken kesme hızı γ = (4 x Q) / (π x R³__) hacimsel akış ile S ve delik yarıçapı R,Orijinal kayma hızı formülüne benzerlik gösterir.

Sen hesapla S basınç düşüşünü kanal boyunca bölerek AP polimer viskozitesi ile ηKayma gerilmesi için orijinal denkleme benzer τ. Bu özel örnekler size kayma oranını ve viskoziteyi karşılaştırmanın başka bir yöntemini sunar ve bu akışkanların hareketindeki farklılıkları ölçmek için bu fenomenlerin dinamiklerini daha iyi anlayabilirsiniz.

Kesme Hızı ve Viskozite Uygulamaları

Akışkanların fiziksel ve kimyasal fenomenlerini incelemek dışında, kesme hızı ve viskozite, fizik ve mühendislik alanlarında çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır. Sıcaklık ve basınç sabitken sürekli viskoziteye sahip Newtonian sıvıları, çünkü bu senaryolarda meydana gelen faz değişikliklerinde kimyasal reaksiyonlar yoktur.

Gerçek dünyadaki çoğu sıvı örneği, çok basit değildir. Newtonian olmayan akışkanların viskozitelerini, kayma hızlarına bağlı olarak hesaplayabilirsiniz. Bilim adamları ve mühendisler tipik olarak kesme hızını ve ilgili faktörleri ölçmenin yanı sıra kesmenin kendisini gerçekleştirirken reometreleri kullanırlar.

Farklı akışkanların şeklini ve diğer akışkan katmanlarına göre nasıl düzenlendiklerini değiştirdikçe, viskozite önemli ölçüde değişebilir. Bazen bilim adamları ve mühendisler "Görünür viskozite"değişken kullanarak ηA bu tür viskozite olarak. Biyofiziğe ilişkin araştırmalar, kayma hızı 200 s'nin altına düştüğünde kanın görünür viskozitesinin hızla arttığını göstermiştir.^-1.

Sıvıları pompalayan, karıştıran ve taşıyan sistemler için, kayma oranlarının yanı sıra görünen viskozite, mühendislere farmasötik endüstrisinde ürün üretme ve merhem ve krem ​​üretimi için bir yol sağlar.

Bu ürünler, bu sıvıların Newtonik olmayan davranışlarından faydalanır, böylece cildinize merhem veya krem ​​sürdüğünüzde viskozite azalır. Sürtünmeyi bıraktığınızda, sıvının kesilmesi de durur, böylece ürünlerin viskozitesi artar ve malzeme çöker.