กลศาสตร์ของไหล (Fluid mechanics) คือการศึกษาการเคลื่อนที่ของของไหล และหนึ่งในตัวแปรที่สำคัญที่สุดของของไหลคือ Viscosity หรือความหนืดของของไหล คนส่วนใหญ่คิดถึง “ความหนืด” ในแง่ของความสามารถในการไหลของของไหล นักเคมีมีความรู้สึกที่แตกต่างกันเล็กน้อยสำหรับปรากฏการณ์นี้ ความหนืดถูกกำหนดให้เป็นความต้านทานต่อการเปลี่ยนรูปอย่างค่อยเป็นค่อยไป
กล่าวโดยสรุป Viscosity คือการเสียดสีระหว่างโมเลกุลของของเหลวตัวอย่างเช่นเมื่อของเหลวไหลผ่านท่อ ของเหลวจะเคลื่อนที่เร็วขึ้นใกล้ศูนย์กลางของแกนท่อ แต่จะเคลื่อนที่ช้ากว่าไปตามผนังของท่อ เนื่องจากมีการเสียดสีกับผนัง ต้องใช้แรงดัน หรือพลังงานเพื่อเอาชนะแรงเสียดทานระหว่างของเหลวที่เคลื่อนที่เร็วกว่า และชั้นที่เคลื่อนที่ช้ากว่า
ของเหลวที่มี Viscosity ความหนืดต่ำมีความต้านทานต่ำ และสามารถเฉือนได้ง่าย และโมเลกุลจะไหลอย่างรวดเร็ว ของเหลวที่มีความหนืดสูงจะเคลื่อนที่อย่างเชื่องช้า และต้านทานการเสียรูป ของเหลวบางชนิด เช่น พิตช์ แก้ว และเนยถั่ว มีความหนืดสูงจนมีลักษณะเหมือนของแข็ง ในความรู้พิ้นฐานของเหลวจะเรียกว่า “หนืด” ถ้าความหนืดของมากกว่าน้ำอย่างเป็นสาระสำคัญ และอธิบายว่า “เคลื่อนที่” ถ้าความหนืดน้อยกว่าน้ำอย่างเห็นได้ชัด
หน่วยของ Viscosity
ความหนืดหน่วยเป็นปาสกาลวินาที (Pa.s) ยิ่งของไหลมีความหนืดมากเท่าไร ก็ยิ่งมีแรงต้านต่อวัตถุใดๆ ที่เคลื่อนที่อยู่ภายในมากขึ้นเท่านั้น แม้ว่าของเหลวทั้งหมดจะมีค่าความหนืดที่แน่นอน แต่โดยทั่วไปแล้วสำหรับของเหลวจะถือว่าสูง หรือต่ำโดยรักษาความหนืดของน้ำไว้เป็นเกณฑ์มาตรฐาน ความหนืดของของเหลวจะลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น
สูตรการวัดความหนืดค่อนข้างง่าย:
ความหนืด = ความเค้นเฉือน / อัตราเฉือน
ผลลัพธ์โดยทั่วไปจะแสดงเป็น centipoise (cP) ซึ่งเทียบเท่ากับ 1 mPa s (มิลลิปาสกาลวินาที) ความเค้นเฉือนคือแรงต่อหน่วยพื้นที่ที่จำเป็นในการเคลื่อนย้ายชั้นหนึ่งของของไหลสัมพันธ์กับอีกชั้นหนึ่ง อัตราเฉือนคือการวัดการเปลี่ยนแปลงความเร็วที่ชั้นกลางเคลื่อนที่ด้วยความเคารพซึ่งกัน และกัน
ของไหลแบบ Newtonian และ Non-Newtonian
ไอแซกนิวตันชายผู้ค้นพบสูตรนี้ คิดว่าที่อุณหภูมิที่กำหนด และความเค้นเฉือน ความหนืดของของไหลจะคงที่โดยไม่คำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงของอัตราเฉือน สิ่งนี้ถูกต้องเพียงบางส่วนเท่านั้น ของเหลวบางชนิด เช่น น้ำ และน้ำผึ้งมีลักษณะเช่นนี้เราเรียกของเหลวเหล่านี้ว่าของไหลแบบ Newtonian
อย่างไรก็ตามของเหลวส่วนใหญ่มีความหนืดที่ผันผวนตามอัตราเฉือนสิ่งเหล่านี้เรียกว่าของไหลแบบ Non-Newtonian
ของไหลแบบ Non-Newtonian มีห้าประเภท: thixotropic, rheopectic, pseudoplastic, dilatant และ plastic การวัดค่าของไหลแต่ละประเภทจำเป็นต้องใช้ข้อพิจารณาที่แตกต่างกัน
เรื่องราวเชิงลึกของความหนืดในด้านการคำนวณทางคณิตศาสตร์ สามารถศึกษาเพิ่มเติมในเรื่องกลศาสตร์ของไหล (Fluid mechanics) ในสาขาวิศวกรรมเครื่องกล ในบทความนี้กล่าวถึงเพียงเบื้องต้น และจะอธิบายถึงการนำความหนืดไปใช้งานในอุตสาหกรรม
การวัดค่า Viscosity
เครื่องวัดความหนืด (เรียกอีกอย่างว่า Viscometer) เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการวัดความหนืดของของเหลว ที่ 20 °C ของน้ำคือ 1.0038 mPa·s เครื่องวัดความหนืดจะวัดค่าความหนืด และคุณสมบัติการไหลของของเหลว ความหนืดเกิดจากการเสียดสีภายในของของไหล และถูกกำหนดให้เป็นความต้านทานของของเหลวต่อการไหล หรือความเค้นเฉือน
Viscometer ชนิดต่างๆ
ทำไมคุณควรวัดความหนืด
การรวบรวมข้อมูลความหนืดของวัสดุที่กำหนดช่วยให้ผู้ผลิตคาดการณ์ว่าวัสดุมีพฤติกรรมอย่างไรในโลกแห่งความเป็นจริง ตัวอย่างเช่นหากยาสีฟันไม่มีความหนืดที่ถูกต้อง อาจเป็นการยากเกินไปที่จะบีบยาสีฟันออกจากหลอด หรือมิฉะนั้นจะถูกบีบออกมากเกินไป นอกจากนี้การรู้ความหนืดของวัสดุจะส่งผลต่อการออกแบบกระบวนการผลิต และการขนส่ง
เครื่องวัดความหนืดมีการใช้งานที่หลากหลาย และหลากหลายในอุตสาหกรรมวัสดุศาสตร์ และเคมีสำหรับวัสดุต่างๆ เช่น น้ำมัน ยางมะตอย พลาสติก ขี้ผึ้ง สี สารเคลือบ และกาว พวกเขายังใช้สำหรับอาหาร และเครื่องดื่ม และผลิตภัณฑ์ดูแลส่วนบุคคลเช่นเครื่องสำอางแชมพู และยาสีฟัน การวัดความหนืดมีความสำคัญเมื่อพิจารณาถึงสภาวะของกระบวนการสำหรับวัสดุที่ต้องสูบ หรือวางท่อ ความหนืดยังส่งผลต่อประสิทธิภาพการจุ่ม และการเคลือบ ซึ่งเกี่ยวข้องกับสี และหมึกโดยเฉพาะ
Viscometer รุ่นแนะนำ
NDJ-5S ใช้ระบบประมวลผลไมโครโปรเซสเซอร์ 16 บิท เพื่อควบคุมการทำงาน ปรับความเร็วรอบของการหมุนได้ 4 ระดับ ได้แก่ 6rpm, 12rpm, 30rpm, 60rpm (รอบ/นาที) จอแสดงผล LCD แสดงระดับ Viscosity ความเร็ว แรงบิด นิยมนำมาใช้วัดในน้ำมันปิโตเลี่ยม ยา สี สารเคลือบ เครื่องสำอาง และวัตถุอื่นๆ เป็นต้น ใช้งานง่าย ให้ผลการวัดที่เชื่อถือได้ สินค้าคุณภาพ ขายราคาถูก จัดส่งทั่วไทย
- ช่วงการวัด 20 ～ 100,000 mPa·s (cP)
- ความเร็วในการหมุนปรับความเร็วได้ 4 ระดับ 6-12-30-60 (RPM)
- แกนหมุน (รหัส L1, L2, L3, L4) มากับผลิตภัณฑ์
- ค่าผิดพลาด ± 1%
เครื่องวัดความหนืด NDJ-5S แบรนด์ Drawell
NDJ-5S ใช้ระบบประมวลผลไมโครโปรเซสเซอร์ 16 บิทเพื่อควบคุมการทำงาน ปรับความเร็วรอบของการหมุนได้ 4 ระดับได้แก่ 6rpm, 12rpm, 30rpm, 60rpm (รอบ/นาที) จอแสดงผล LCD แสดงระดับ Viscosity ความเร็ว แรงบิด นิยมนำมาใช้วัดในน้ำมันปิโตเลี่ยม ยา สี สารเคลือบ เครื่องสำอาง และวัตถุอื่นๆ เป็นต้น ใช้งานง่าย ให้ผลการวัดที่เชื่อถือได้ สินค้าคุณภาพ ขายราคาถูก จัดส่งทั่วไทย
- ช่วงการวัด 20 ～ 100,000 mPa·s (cP)
- ความเร็วในการหมุนปรับความเร็วได้ 4 ระดับ 6-12-30-60 (RPM)
- แกนหมุน (รหัส L1, L2, L3, L4) มากับผลิตภัณฑ์
- ค่าผิดพลาด ± 1%
NDJ-8S จอแสดงผล LCD ระบบ Blue screen แสดงความหนืด, ความเร็วในการหมุน แรงบิด นิยมนำมาใช้วัดในอุตสาหกรรมอาหาร น้ำมันปิโตเลี่ยม ยา สี สารเคลือบ เครื่องสำอาง และวัตถุอื่นๆ ใช้งานง่าย ให้ผลการวัดที่เชื่อถือได้ สินค้าคุณภาพ ขายราคาถูก จัดส่งทั่วไทย
- ช่วงการวัด 20 ～ 200,000 mPa · s (cP)
- ความเร็วปรับได้ 4 ระดับ 0.3, 0.6, 1.5, 3, 6, 12, 30, 60 (RPM)
- แกนหมุน (รหัส L1, L2, L3, L4) มากับผลิตภัณฑ์
- ความแม่นยำ ± 1%
NDJ-8S Digital Viscometer แบรนด์ Drawell
NDJ-8S จอแสดงผล LCD ระบบ Blue screen แสดงความหนืด, ความเร็วในการหมุน แรงบิด นิยมนำมาใช้วัดในอุตสาหกรรมอาหาร น้ำมันปิโตเลี่ยม ยา สี สารเคลือบ เครื่องสำอาง และวัตถุอื่นๆ ใช้งานง่าย ให้ผลการวัดที่เชื่อถือได้ สินค้าคุณภาพ ขายราคาถูก จัดส่งทั่วไทย
- ช่วงการวัด 20 ～ 200,000 mPa · s (cP)
- ความเร็วปรับได้ 4 ระดับ 0.3, 0.6, 1.5, 3, 6, 12, 30, 60 (RPM)
- แกนหมุน (รหัส L1, L2, L3, L4) มากับผลิตภัณฑ์
- ความแม่นยำ ± 1%
HBDV-1 เป็นเครื่องวัด Viscosity ในของเหลว มีแกนหมุน 6 ขนาด ให้เลือกตามการใช้งาน ความเร็วรอบของโรเตอร์อิสระจอแสดงผล LCD ระบบ ความหนืด ความเร็ว แรงบิด และอุณหภูมิ (มาพร้อม RTD Temperature Probe สำหรับวัดอุณหภูมิ) เป็นที่นิยมใช้ในน้ำมันปิโตเลี่ยม ยา สี สารเคลือบ เครื่องสำอาง และวัตถุอื่นๆ เป็นต้น ใช้งานง่าย ให้ผลการวัดที่เชื่อถือได้ สินค้าคุณภาพ ขายราคาถูก จัดส่งทั่วไทย
- ช่วงการวัด 640 ~ 320,000,000 mPa·s
- ปรับความเร็วในการหมุนอย่างอิสระ 0.1 ~ 99.9 (RPM)
- แกนหมุนพิเศษรหัส R2, R3, R4, R5, R6, R7 มากับผลิตภัณฑ์
- ความแม่นยำ ± 1%
HBDV-1 Digital Viscometer แบรนด์ Drawell
HBDV-1 เป็นเครื่องวัด Viscosity ในของเหลวมีแกนหมุน 6 ขนาดให้เลือกตามการใช้งาน ความเร็วรอบของโรเตอร์อิสระจอแสดงผล LCD ระบบ ความหนืด ความเร็ว แรงบิด และอุณหภูมิ (มาพร้อม RTD Temperature Probe สำหรับวัดอุณหภูมิ) เป็นที่นิยมใช้ในน้ำมันปิโตเลี่ยม ยา สี สารเคลือบ เครื่องสำอาง และวัตถุอื่นๆ เป็นต้นใช้งานง่าย ให้ผลการวัดที่เชื่อถือได้ สินค้าคุณภาพ ขายราคาถูก จัดส่งทั่วไทย
- ช่วงการวัด 640 ~ 320,000,000 mPa·s
- ปรับความเร็วในการหมุนอย่างอิสระ 0.1 ~ 99.9 (RPM)
- แกนหมุนพิเศษรหัส R2, R3, R4, R5, R6, R7 มากับผลิตภัณฑ์
- ความแม่นยำ ± 1%