Process viscometry of complex fluids and suspensions with helical ribbon agitators

Abstract

The viscosity of highly inelastic shear thinning fluids and aqueous suspensions of kaolin clay particles has been investigated using a helical ribbon impeller fitted to a rheometer. Viscosity data for the single phase non-Newtonian fluids adequately processed with a generalized Reynolds number based on the impeller tip speed are shown to superimpose very well to the results obtained with a cone and plate rheometer. In the case of the two-phase system, it is shown that the data treatment for single phase system can be extended. The helical ribbon impeller yields more stable viscosity values than with the traditional geometries and no spurious flow phenomena (i.e., sedimentation, slip at the wall, etc.) was observed, making this system a superior device for suspension rheology over cone and plate and Couette flow rheometers.

On a étudié à l'aide d'un ruban hélicoïdal raccordé à un rhéomètre la viscosité de fluides très rhéofluidifiants inélastiques et de suspensions aqueuses de kaolin. On montre que les données de viscosité pour les fluides non newtoniens monophasiques convenablement traitées avec un nombre de Reynolds généralisé basé sur la vitesse périphérique du mobile se superposent très bien aux résultats obtenus avec un rhéomètre cône-plan. Dans le cas du système biphasique, on montre que le traitement des données pour le système monophasique peut être étendu. Le ruban hélicoïdal permet d'obtenir des valeurs de viscosité plus stables qu'avec les géométries traditionnelles et aucun phénomène d'écoulement parasite (c.-à-d. sédimentation, glissement à la paroi, etc.) n'a été observé, rendant ce dispositif supérieur pour la rhéologie de suspensions par rapport à des rhéomètres cône-plan et des systèmes Couette.