Рассчитайте эффективную вязкость скорость сдвига и напряжение сдвига при глубине погружения воспринимающего цилиндра в рабочем зазоре ротационного вискозиметра равной 0

Эффективная вязкость
= =5,68 Па∙с
Скорость сдвига
= 0,023 с-1
Напряжение сдвига
==0,418 Па
Принципы нагружения твердых тел.
Реологические свойства твердых пищевых продуктов значительно сложнее, чем жидкостей, и только в простейших случаях гуковского тела описываются посредством модуля Юнга Е, модуля сдвига G, модуля объемной упругости Еυ и коэффициента Пуассона.
Для негуковских тел характерны более сложные параметры, которые можно описать благодаря другим характеристикам, таким, как предел текучести, вязкость, период релаксации, период упругого последействия (ретардации).
При исследовании твердых пищевых продуктов также используют принципы нагружения, при которых тензоры напряжения, деформации и скорости деформации существенно упрощаются. К ним относятся одноосное сжатие или растяжение, простой сдвиг между параллельными плоскостями, кручение цилиндрического стержня и изотропное сжатие (см. рис 1). При исследовании вязкоупругих пищевых продуктов необходимо учитывать влияние температуры, скорости деформации и кинетики нагружения. Область малых деформаций при измерении, как правило, превышается. Предел текучести и предел прочности имеют динамический характер.
2186940-236220453390-742954301490259080
а) б) в)
3004185278765-52070-759460
160591529210

д) е)
г)
Рис. 1 – Принципы нагружения твердых тел:
а – одностороннее сжатие;
б – одноосное растяжение;
в – одноосный сдвиг;
г – кручение;
д – всестороннее сжатие при двумерной компрессии;
е – всестороннее (гидростатическое) давление.
При постоянной скорости нагружения получают зависимость между напряжением и деформацией, которая для вязкоупругих твердых тел является функцией скорости деформации . Вычисленные при этом характеристики называются “кажущимися”, или эффективными, так как они имеют значение только для определенной скорости нагружения.
Нагружение с постоянной скоростью деформации и внезапной остановкой ниже предела прочности используют для изучения релаксации напряжений.
При постоянном напряжении получают кривые, изменяющиеся во времени деформации (кинетику деформации). Постепенно повышая напряжение после достижения состояния равновесия, получают семейство кривых кинетики деформации. Обрабатывая эти кривые, получают математическую модель и определяют константы материала.
При очень сложных реологических свойствах твердых тел, особенно при наличии анизотропных структурных элементов (поры, волокна), только с помощью параметров текстуры или показателей консистенции. Для этого наряду с обычными принципами измерения для твердых пищевых продуктов применяются такие, которые имитируют или типичные механические процессы при переработке материалов, или нагружение продуктов питания при потреблении. Сюда относятся раздавливание, резание, сжатие.
Основные виды ошибок ротационной реометрии.
В ротационной реометрии так же как и в капиллярной возможны ошибки при измерениях. Основные виды ошибок приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Основные виды ошибок ротационной реометрии
№п/п
Вид ошибки Причина возникновения Способ устранения
1 Систематическое существенное отклонение результатов от известных данных Неточное измерение размеров рабочих органов, ошибки при вычислении констант приборов Проверка размеров, пересчет констант, градуировка по эталонной жидкости
Отклонение формы рабочего органа от идеальной геометрической, для которой определены константы
Замена рабочего органа
Турбулизация потока Уменьшение частоты рабочего зазора, уменьшение частоты вращения
Отклонение оси вращения ротора от геометрической (биение ротора)
проверка с помощью индикатора, устранение эксцентриситета, замена системы ротор-ось привода
2 Неравномерное вращение ротора Попадание крупных частиц в рабочий зазор Тщательная подготовка пробы, устранение частиц
Ускоренное вращение ротора (у вискозиметров с приводом от падающих грузов) Проскальзывание продукта относительно стенок ротора во время измерения Уменьшение вращающего момента, учет инерционных нагрузок; рифление ротора (дает хорошие результаты при сравнительно небольших скоростях сдвига; при высоких скоростях в маловязких системах может вызвать турбулизацию потока)
Разрушение упругих жидкостей и упругая гидродинамическая неустойчивость Специальные методы (для пищевых продуктов не отмечалось)
Колебание температуры в термостате Регулировка термостата
Расслаивание продукта (например, налипание жира из многокомпонентной системы на ротор) Более частая замена продукта в зазоре, очистка ротора
3 Тепловые эффекты Внезапное ускорение вращения ротора, если привод осуществляется от падающих грузов, или резкое уменьшение вращающего момента, что характерно для жировых систем при спонтанном разрушении кристаллической структуры при превращении работы сил вращения в тепловую энергию Тщательное термостатирование, предварительное разрушение кристаллической структуры
Уменьшение вязкости при длительных измерениях за счет нагрева продукта Контроль температуры путем установки термопар, жидкостное термостатирование рабочих органов
4 Концевые эффекты Завышение значений вязкости Учет влияния торца по теоретическим формулам для комбинированных рабочих органов
Выход продукта из коаксиального зазора в результате создания повышенных нормальных напряжений в торце цилиндра (при исследовании вязкоупругих, вязкопластичных продуктов) Использование комбинированных рабочих органов, недопустимость использования рабочих органов с вогнутым или плоским торцом, применение сдвоенного вискозиметра с разной высотой цилиндров или последовательные опыты на одном приборе, но при разной высоте продукта в рабочем зазоре
Приложение 2
Таблица 1 - Характеристики пищевых продуктов
Пищевой продукт Форма образца Частота,
Гц Плотность, кг/м3 Длина, м
Сторона поперечного сечения, м
a b
Яблоки Цилиндрическая 130 0,870 0,0187 0,0023 0,0013
Кубическая 210 0,940 0,0239 0,0034 0,0034
Бананы Цилиндрическая 250 0,930 0,0321 0,0032 0,0016
Картофель Цилиндрическая 200 0,980 0,0746 0,0037 0,0018
Кубическая 170 0,950 0,0271 0,0052 0,0052
Рис Цилиндрическая 190 1,290 0,0082 0,0026 0,0013
Кубическая 200 1,100 0,0023 0,0012 0,0012
Сосиски Цилиндрическая 130 1,000 0,0826 0,0032 0,0016
Приложение 3
Параметр Значение
RH 0,019 м
RB 0,017 м
g
9,81 м/с2
r 0,002 м
RH1 0,018 м
RB1 0,02 м
RH2 0,018 м
RB2 0,01605 м
a 0,0018 м
e 0,013 м
Rcp
0,018 м
S 0,05 м
Ra 0,032 м
Rk
0,016 м
α 30 град
ε 4 град