Luu bien Trong cong nghe thuc pham

LƯU BIẾN HỌC
RHEOLOGY
CBGD: Vũ Bá Minh
Bộ môn Máy Thiết bị
Khoa Kỹ thuật Hoá học
11/23/21

Chuong 1: Khai niem chung ve tinh chat
luu bien

1


Nội dung
Chương 1: Kh niệm chung về tính chất lưu
biến.
Chương 2: Dụng cụ đo độ nhớt loại ống.
Chương 3: Dụng cụ đo độ nhớt loại quay.
Chương 4: Lưu chất phi Newton đàn hồi nhớt

11/23/21

Chuong 1: Khai niem chung ve tinh chat
luu bien

2


Tài liệu tham khảo










[1] Mc Cabe & Smith ,”Unit operations in Chemical
Engineering” , Chương 7 , Mc Graw Hill , 1995.
[2]. Steffe , “ Rheological Methods in Food Processing
Engineering “, Freeman Press , 1992.
[3].Dennis Laba, “ Rheological Properties of Cosmetics
and Toiletries“, Marcel Dekker, 1993.
[4] Vũ Bá Minh , “Xác định tính chất lưu biến của dung
dịch phi Newton lọai giả dẻo bằng phương pháp đo lưu
lượng dòng chảy” , Hội Nghị Khoa Học-Công Nghệ
Trưòng Đại Học Kỹ Thuật TP.HCM lần 7 - 4/1999.
[5] Vũ Bá Minh , “Xác định tính chất lưu biến của dung
dịch xanthan gum” , Tạp chí phát triển KH & CN, Đại
Học Quốc gia TPHCM, tập 3 , 5 & 6/ 2000.
11/23/21

Chuong 1: Khai niem chung ve tinh chat
luu bien

3


Tài liệu viết tiểu luận 1

[1] Haruhiko Yokoi… ,”Flocculation Properties of Xanthan
Produced by Xanthomonas campestris”, Biotechnology
Techniques, Oct. 1996.
[2] E. Galindo, “Aspects of the Process for Xanthan Production”,
Institution of Chemical Engineers, Dec. 1994.
[3] F. Garcia-Ochoa & J.A. Casas, “Apparent yield stress in
Xanthan gum solutions at low concentration”, Chem. Eng.
Journal, Apr. 1994.
[4] Vũ Bá Minh, “Khảo sát tính chất lưu biến của dung dịch
Xanthan gum”, Tạp chí Khoa học Công nghệ ĐHQG, 2002.
11/23/21

Chuong 1: Khai niem chung ve tinh chat
luu bien

4


Tài liệu viết tiểu luận 1
[5] Noh A. Park, “Anomalous viscosity-temperature
behavior of aqueous Carbopol solutions”, Society of
Rheology, 1997.
[6] Carbopol: Technical Information.
[7] Carbopol Troubleshooting Guide.
[8] Dave E.Dunstan…, “The rheology of engineered
polysaccharides”, Food Hydrocolloids, Sept. 1994.
[9] Rajinder Pal, “Rheological Properties of Mixed
polysaccharides and Polysaccharide- Thickened
Emulsions”, AlChE Journal, July 1996.
11/23/21

Chuong 1: Khai niem chung ve tinh chat
luu bien

5


Tài liệu viết tiểu luận 1

[10]P.G. Kristensen…, Rheological Properties of
Maize Starch Pastes”, Adelaide University,
1995.
[11] C.A. Branch & C.D. Rielly, “Forces acting
on large food particles during flow through a
pipe at low Reynolds number”, IChemE
Research Event, 1993.
11/23/21

Chuong 1: Khai niem chung ve tinh chat
luu bien

6


Tài liệu viết tiểu luận 2






[1] L.T. Wardhaugh & D.V. Boger, “Pipeline
flow of waxy crude oil”, The APEA Journal, 1992
[2] Cheng Chang & D.V. Boger, “The
measurement of true yield stresses of waxy crude
oil”
[3] T.C. Davenport & R. S. H. Somper, “The
Yield Value and Breakdown of Crude Oil Gels”,
Journal of the Institute of Petroleum, 1971

11/23/21

Chuong 1: Khai niem chung ve tinh chat
luu bien

7


Tài liệu viết tiểu luận 2
[4] B. J. Briscoe, P.F. Luckham & S.R.
Ren, “The rheological properties of
barite-loaded drilling fluids”, Institute
of Chemical Engineers, 1992
 [5] Reùmy Mas & Albert Magnin,
“Rheology of colloidal suspensions:
Case of lubricating greases”, Society of
Rheology, 1994


11/23/21

Chuong 1: Khai niem chung ve tinh chat
luu bien

8


Chương 1: Kh niệm chung
về tính chất lưu biến.
1.1. Định nghóa
1.2. Lưu chất NEWTON
1.3. Lưu chất phi NEWTON (non-Newtonian fluids)
1.3.1. Lưu chất phi Newton độc lập thời gian
(time-independent)
1.3.2. Lưu chất phi Newton phụ thuộc thời gian
(time-dependent)
1.4. Lưu chất đàn hồi nhớt
(visco elastic)(chương 4)
11/23/21

Chuong 1: Khai niem chung ve tinh chat
luu bien

9


Ch 1.Tổng quan về lưu biến học
1.1 ĐỊNH NGHĨA
Trong Cơ học lưu chất:
 lưu chất đơn giản Newton

 lưu chất phi Newton
Tuy nhiên:
lưu chất phi Newton ngày càng trở nên thông
dụng trong các ngành CNHH
là đối tượng quan trọng phải giải quyết khi
gặp các bài toán có liên quan.
ngành khoa học chuyên biệt.
11/23/21

Chuong 1: Khai niem chung ve tinh chat
luu bien

10





Lưu biến học (Bingham - 1929)
Đây là một ngành khoa học nghiên cứu về sự biến dạng
và lưu chuyển của vật chất hay cách thức vật chất đáp ứng
lại ứng suất tác động.
Tất cả vật chất đều có tính lưu biến và được ứng dụng
rộng rãi trong nhiều lónh vực như:
công nghệ hoá học và thực phẩm nói chung,
công nghệ sinh học,
địa chất và quặng mỏ,
công nghệ bê tông,
cơ học đất,
khoa học về bôi trơn,. ..

Đến nay đã có nhiều thành tựu trong các lónh vực lưu
biến sinh học, lưu biến polymer và lưu biến huyền phù.
11/23/21

Chuong 1: Khai niem chung ve tinh chat
luu bien

11


Tính chất lưu biến thường được sử
dụng trong các trường hợp sau:










Tính toán quá trình và thiết bị.
Xác định các chức năng chuyên biệt trong
quá trình phát triễn sản phẩm.
Kiểm tra chất lượng sản phẩm trung gian
và cuối cùng.
Kiểm tra tuổi thọ sản phẩm.
Đánh giá kết cấu sản phẩm bằng cách
hiệu chỉnh số liệu đo.

Phân tích phương trình cấu trúc lưu biến.

11/23/21

Chuong 1: Khai niem chung ve tinh chat
luu bien

12


2 loại dụng cụ đo thông dụng
xác định tính chất lưu biến:
loại ống (tube viscometer)
 loại quay (rotational viscometer)


Giá trị của các loại thiết bị này thay đổi rất
lớn từ loại mao quản thuỷ tinh không đắc
tiền đến loại quay rất đắc tiền có khả năng
đo được các tính chất động và sai biệt ứng
suất pháp tuyến.
11/23/21

Chuong 1: Khai niem chung ve tinh chat
luu bien

13


PHÂN LOẠI

Lưu chất (nhớt)
Phi Newton

Newton

Độc lập

Phụ thuộc

Thixotropy

Giả dẻo

Rheopectic

Bingham
Herschel-Bulkley

Dilatant
11/23/21

Chuong 1: Khai niem chung ve tinh chat
luu bien

14


PHÂN LOẠI
Chất rắn (đàn hồi)
Hook

Phi Hook

Đàn hồi nhớt

Đàn hồi
phi tuyến

Maxwell

Burgers
Kelvin
11/23/21

Chuong 1: Khai niem chung ve tinh chat
luu bien

15


1.2. LƯU CHẤT NEWTON
y
Di chuyển
Vận tốc du

F

dy
Cố định

x

Hình 1

11/23/21

Chuong 1: Khai niem chung ve tinh chat
luu bien

16


1.2. LƯU CHẤT NEWTON
Một lớp cố định và một lực biến dạng F được đặt
lên lớp còn lại.
 Trạng thái ổn định, F được cân bằng bởi nội lực
trong chất lỏng gây ra do độ nhớt của nó.
Lưu chất Newton chảy dòng ứng suất trượt (shear
stress) tỷ lệ thuận với gradient vận tốc:
F/A =   du/dy
Công thức này có thể viết thành:
 =  du/dy =  γ
(1.1)
trong đó hệ số tỷ lệ  được gọi là độ nhớt Newton.
γ = du/dy: suất biến dạng (shear rate)


11/23/21

Chuong 1: Khai niem chung ve tinh chat

luu bien

17


1.2. LƯU CHẤT NEWTON


Độ nhớt Newton  chỉ :
 phụ thuộc nhiệt độ và áp suất;
 không phụ thuộc vào suất biến dạng.
Đường biểu diễn sự liên hệ giữa ứng suất biến dạng và
suất biến dạng của chất lỏng Newton, được gọi là
đường cong lưu biến, do đó là một đường thẳng có độ
dốc  như hình vẽ và chỉ cần hằng số  đặc trưng
hoàn toàn cho chất lỏng.
Tất cả các chất khí, lỏng và dung dịch có phân tử lượng
thấp thuộc vào loại lưu chất Newton.
11/23/21

Chuong 1: Khai niem chung ve tinh chat
luu bien

18


Hình 2: Đường cong lưu biến cho
lưu chất Newton.

11/23/21

Chuong 1: Khai niem chung ve tinh chat
luu bien

19


Bảng 1.1. Giá trị tiêu biểu của độ nhớt
một số chất ở nhiệt độ thường.
Chất

, mPa.s = cP

Không khí
Nước
Sodium clorur(1173K)
Thuỷ ngân (293K)
Chì nóng chảy (673K)
Dầu olive
Dầu thầu dầu
Glycerin 100% (293K)
Mật ong
Polymer nóng chảy
Bitum
11/23/21
niem chung ve tinh chat
Thuỷ tinh nóng chảyChuong 1: Khai luu
bien
Thuyû tinh

10-2
1
1,01
1,55
2,33
100
600
1500
104
106
1011
1015
1043

20