Rheology of oil in water emulsions with added solids

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Abstract

The effect of added solids on the rheology of oil in water emulsions was investigated. The range of the oil concentration, solids free basis, was (0-70%) and the solids volume fraction was (0-0.16). The solids mean diameter was 45 μm and it was about four times larger than the oil droplets. In the absence of added solids, non-Newtonian behaviour was observed for oil concentrations above 40%. The added solids increased the emulsion viscosity in a manner similar to the addition of solids to a homogeneous fluid.

The rheological data of all the emulsion-solids mixtures investigated were correlated as relative viscosity versus solids volume fraction, where the relative viscosity is defined as the ratio of the emulsion-solids mixture viscosity to the solids-free emulsion viscosity. In the case of non-Newtonian systems, the emulsion-solids mixture viscosity and the solids-free emulsion viscosity were calculated at the same shear stress. The Barnea and Mizrahi viscosity correlation was found to fit the data well.

Abstract

On a étudié l'effet de l'addition de solides sur la rhéologie de l'huile dans des émulsions aqueuses. Les concentrations d'huile, sur une base libre de solids, vont de 0 à 70% et la fraction volumique des solides est comprise entre 0 à 0,16. Le diamètre moyen des solides est de 45 μm et est environ quatre fois plus grand que celui des gouttelettes d'huile. Sans addition de solides, on observe un comportement non newtonien pour toutes les concentrations d'huile supérieures à 40%. L'addition de solides augmente la viscosité de l'émulsion de la même manière que si on ajoute des solides à un fluide homogène.

Les données rhéologiques de tous les mélanges émulsion-solides étudiés ont été corrélées sous forme d'une relation viscosité relative-fraction volumique des solides, la viscosité relative étant définie comme le rapport de la viscosité des mélanges émulsion-solides sur la viscosité de l'émulsion libre de solides. Dans le cas de systèmes non newtoniens, la viscosité des mélanges émulsion-solides et la viscosité de l'émulsion libre de solides ont été calculées à la même contrainte de cisaillement. On a trouvé que la corrélation de viscosité de Barnea et Mizrahi calait bien les données.

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