Методика измерения и расчета характеристик материалов

Методика ротационной реометрии принципиально подобна капиллярной, т.е. измерительные стенды должны позволять варьировать геометрические, кинематические, динамические, энергетические и технологические факторы. Обобщение экспериментально полученных величин также аналогично.

Однако в вопросах методологии ротационной реометрии в большей мере, чем в капиллярной, существует формальный подход к трактовке экспериментальных данных. Поэтому применительно к задачам ротационной реометрии целесообразно выделить следующие общие приемы практического проведения исследований.

1. Изучение теории вопроса.

2. Критический анализ существующих исследований в данной области.

3. Проведение предварительных экспериментов, которые нужны для проверки прибора и его градуировки. Кроме того, они позволяют уточнить или выбрать математическую модель деформации и сопоставить полученные данные с результатами других исследований.

4. Разработка теории прибора или использование существующей на основе полученной математической модели деформации, т. е. интегрирование дифференциальной модели для конкретных начальных и граничных условий, присущих выбранному прибору. В зависимости от вида модели можно получить различные как по величине, так и по характеру реологические показатели для одного и того же продукта. Константы интегрального уравнения должны быть неизменны для всей кривой течения (допускается аппроксимация всей кривой отдельными участками с разными константами). Или иначе: экспериментальная кривая должна описываться полученным интегральным уравнением.

5. Основные эксперименты проводят с учетом предыдущего. Особого внимания заслуживает отбор проб, который следует проводить в соответствии с принятой в технохимконтроле методикой. Кроме того, реализация поставленных задач реометрии требует комплексного изучения влияния на реологические характеристики составных частей продукта и технологических факторов.

6. Обобщение экспериментов проводят традиционно: по разработанной теории (п. 4) определяют константы прибора, затем рассчитывают величины характеристик. Их зависимость от технологических факторов может быть установлена, когда: а) вид формулы известен (например, исходя из теории процесса) и б) вид формулы неизвестен, его устанавливают графоаналитической обработкой экспериментальных данных, т.е. подбором наиболее приемлемой для целей практики эмпирической зависимости.

Последний этап методологии (он же может быть и первым) — выяснение, для какой цели будут использованы полученные данные: если для расчета машин и аппаратов — необходимо иметь подобие изменения характеристик и эпюр скоростей и деформаций в приборе и машине, математическая модель деформации должна быть одной и той же для описания процесса в приборе и машине и т. д.; если для оценки качества продукта — небольшие изменения внутренней сущности продукта должны вызывать достаточно большие и легко измеряемые изменения величин. Это же требование должно соблюдаться при непрерывном измерении характеристик с целью их стабилизации и автоматизации процессов производства с оперативной обратной связью к обрабатывающей машине. Конструирование продуктов и прогнозирование их характеристик основывается на всестороннем и полном изучении влияния добавок и показателей составляющих компонентов.

Рассмотренные методики ротационной реометрии позволяют получить научно обоснованные данные и использовать их для различных целей. Сравнивая методики капиллярной и ротационной реометрии, можно отметить следующее: обобщение экспериментальных данных в капиллярной реометрии более простое; капиллярная реометрия предпочтительнее при исследовании маловязких ньютоновских жидкостей с использованием стеклянных вискозиметров; ротационная реометрия предпочтительнее при исследовании высоковязких и неньютоновских вязкопластичных, вязкоупругих систем и позволяет определить все их сдвиговые характеристики.