Quantitative Analysis of Mixer-Type Rheometers using the Couette Analogy

Authors


Abstract

A procedure based on a Couette analogy, to quantitatively analyze torque/rotor speed data in order to extract viscosity/shear-rate curves using non-conventional geometries is presented. It is first validated using a relatively simple geometry for which the equivalent internal radius used in the analogy can be analytically obtained. The results showed that the equivalent internal radius depends only slightly on the nature of the fluid and that there is an optimal radial position r* in the analog Couette gap where the calculations can be easily performed for computing the viscosity/shear-rate data from torque/rotational speed data. The experimental results with complex geometries and complex fluids are found to coincide, within experimental errors, with those obtained using standard geometries over a wide range of shear rates. The approach is also found to be very useful to evaluate shear-rate and viscosity data in Couette viscometers when large gaps are used with non-Newtonian fluids.

Abstract

Nous présentons une procédure basée sur une analogie Couette, permettant d'analyser de façon quantitative des données couple-vitesse angulaire de rotor afin d'extraire des rhéogrammes dans des géométries non conventionnelles. Cette procédure est tout d'abord validée à l'aide d'une géométrie simple pour laquelle un calcul analytique du rayon interne équivalent est possible. Les résultats montrent que ce dernier dépend peu de la nature du fluide et qu'il existe une position radiale optimale, r*, dans l'entrefer Couette virtuel permettant de calculer simplement les valeurs de viscosité-vitesse de cisaillement à partir des données de couple-vitesse angulaire de rotor. Les résultats expérimentaux obtenus à l'aide de géométries complexes et des fluides non-newtoniens complexes coïncident, aux erreurs expérimentales près, avec ceux obtenus à l'aide de géométries conventionnelles, sur une large place de vitesses de cisaillement. Cette procédure s'est avérée particulièrement utile pour des viscosimètres de Couette à entrefer large.

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