Time-dependent shear flow of artificial slurries in coaxial cylinder viscometer with a wide gap

Authors


Abstract

An experimental method was developed for characterizing time-dependent slurries of elongated particles in a coaxial cylinder viscometer which has a wide gap between the inner rotating cylinder and the stationary cup. A model slurry system was studied; it consisted of a dispersed phase of regularly sized nylon fibres and a dispersing medium of an aqueous solution of polyethylene glycol with dextrose and sodium chloride, each of whose effects on the time-dependent nature of the slurry could be examined.

It was found that only a part of the gap between the cylinders of the viscometer flows under shear, and that the thickness of the flowing layer increases with time and approaches an equilibrium value.

An empirical reaction-rate type model was constructed for the time-variation of the thickness of the flowing layer. A second order-zero order reversible reaction model fitted the experimental data well. The fitting parameters of the model were correlated with slurry variables.

Abstract

On a mis au point une méthode expérimentale pour caractériser des suspensions (dépendantes du temps) de particules allongées, dans un viscomètre à cylindre coaxial, présentant un écartement prononcé entre le cylindre rotatif intérieur et la cuvette stationnaire. On a étudié une suspension type qui consistait en une phase dispersée de fibres de nylon de dimensions normales et d'un milieu dispersant formé d une solution aqueuse de glycol polyéthylénique avec du dextrose et du chlorure de sodium; on a pu étudier les effets de ces deux éléments sur la nature de la dépendance au temps de la suspension.

On a constaté que seulement une partie du liquide dans l'écartement entre les cylindres du viscomètre coule sous cisaillement et que l'épaisseur de la couche d'écoulement s'accroǐt avec le temps et approche une valeur d'équilibre.

On a construit un modèle empirique de měme type qu'un modèle de cinétique réactionnelle, pour étudier la variation avec le temps de l'épaisseur de la couche d'écoulement. Un modèle avec réactions réversibles ayant des ordres deux et zéro a bien concordé avec les résultats expérimentaux. On a établi une corrélation entre les paramètres du modèle et les variables des suspensions.

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