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TPE : LA VISCOSITE D’UN FLUIDE INTRODUCTION la viscosité est la mesure du frott

TPE : LA VISCOSITE D’UN FLUIDE INTRODUCTION la viscosité est la mesure du frottement fluide elle peut être définie encore comme l'ensemble des phénomènes de résistance à l'écoulement se produisant dans la masse d'une matière, pour un écoulement uniforme et sans turbulence (agitation). Plus la viscosité augmente, et plus la capacité du fluide à s'écouler facilement diminue, plus l'énergie dissipée par l'écoulement sera importante avec l’apparition de chaleur et la variation de vitesse d'écoulement des couches on peut dire donc que la viscosité est le synonyme du frottement interne et est le contraire de la fluidité TYPES DE VISCOSITES ET RELATIONS MATHEMATIQUES 1. La viscosité dynamique est la principale grandeur, et c'est généralement à elle qu'on se réfère quand on parle de viscosité sans autre précision Une façon de définir la viscosité dynamique est de considérer deux couches d'un fluide notées abcd et a’b’c’d’, la couche abcd étant animée d'une vitesse relative à a’b’c’d’ notée et dirigée suivant x. Sous l'effet de la viscosité, une force F s'exerce sur la couche a’b’c’d’ séparée de dz. La viscosité dynamique intervient dans la relation entre la norme de cette force F et le taux de cisaillement , S étant la surface de chaque couche. En fait, la viscosité des deux couches se traduit par la relation et elle s’exprime par Pascal-seconde(Pa.s) 2. La viscosité cinématique s'obtient en divisant la viscosité dynamique par la masse volumique est s’exprime en mètre carre par seconde 3. La viscosité de volume est une fonction linéaire des viscosités principales et seconde viscosité. 3K= 3λ + 2µ 4. il existe encore d’autres types de viscosité qui caractérisent des types spécifiques de fluides ou de contraintes comme la seconde viscosité pour les fluides newtoniens et la viscosité élongationnelle… METHODES DE MESURE Nous avons souvent besoin de savoir si l'écoulement d'un fluide sera rapide ou lent. Nous employons les expressions épais ou peu épais pour parler de la viscosité. Celles-ci ne sont toutefois pas suffisamment précises. Nous avons plutôt besoin de mesures quantitatives. Une méthode consiste à calculer le temps d'écoulement d'une liquide, à certaine température dans un petit récipient. L'instrument qui sert à mesurer la viscosité des fluides est un viscosimètre. Il y en a plusieurs types de viscosimètres qui existent maintenant, crée depuis des dizaines des années passé. Ils sont: Le Viscosimètre Industriel Vibrant N'ayant pas de pièce d'usure, les viscosimètres industriels Vibrants sont pratiques en demandant aucune maintenance. ils fonctionnent à un haut taux de cisaillement et sont capables de mesurer des fluides très visqueux, colmatants, et fibreux. Ces viscosimètres y compris aussi certaines configurations de viscosimètre vibrants qui leurs permettent de pouvoir fonctionner dans des conditions industrielles très difficiles, comme; une zone explosive, une haute pression de 300 bar, une haute temperature de 300oC, et même dans une haute viscosité de 1 000 000 millipascal par seconde. Le Viscosimètre à Rotation Les actions mécniques et le couple nécessaire mesuré par un viscosimètre à rotation permet de faire tourner une tige qui est généralement immergée dans un fluide, où la viscosité augmente par rapport à la grosseur de la tige. à cause de la presence du moeteur et à la fréquente d'utilisation, ce type de viscosimètre de peut pas être adapté à l'industrie. Par contre au viscosimètre industriel vibrant, il est impossible de mesurer des fluides à une viscosité très élevée avec ces systèmes, comme des produits fibreux. Le Viscosimètre Brookfield Un des plus communs types de viscosimètre rotationnel est le viscosimètre Brookfield. En passant par un ressort étalonné, la tige est entraînée en rotation par un moteur, où la viscosité va augmenter à cause de la grosseur de la tige et même de la vitesse de rotation. La mesure de la viscosité peut être divergé assez rapidement où des étalonnages réguliers sont nécessaires, et cela est l'effet causé par la présence d'un moteur et par le fonctionnement de l'utilisation de la fréquence. Encore, il est impossible de mesurer des fluides avec une viscosité très élevée, des produits colmatants, et aussi des produits fibreux. Le Viscosimètre Couette Composé de deux cylindres concentriques, un autre type de viscosimètre rotationnel est le viscosimètre de Couette, là où le cylindre à l'intérieur est fixe tandis que le cylindre à l'extérieur est en rotation, entraînée par un moteur. sous l'effet de la force de la viscosité d'un fluide qui est contenu entre les deux cylindres, la mesure du couple nécessaire Pour empêcher la rotation du cylindre à l'intérieur permet de s'accroître à la valeur de la viscosité du fluide. l'écoulement entre ces deux cylindres concentriques c'est donc un écoulement de Couette. Le Viscosimètre à Tube capillaire Ces viscosimètres à tube capillaire sont servi à mesurer le temps d'écoulement d'un volume fixe à travers d'un tube capillaire qui est compris entre deux repères. Ils peuvent être utilisé seulement pour les fluides newtoniens à un écoulement laminaire, et son fonction est appuié sur la loi de poiseuille puisque la viscosité dynamique aie été proportionnelle à la durée de l'écoulement. Le Viscosimètre d'Ostwald Nommé après le chimiste, Wilhelm Ostwald, le viscosimètre d'Ostwald est un viscosimètre à capillaire, composé d'un tube en "u" à rayon variable. Directement suivi par un capillaire, il y en a une partie plus large en forme de bulbe, Trouvé dans une des branches verticales du tube. Cet tube reprendrait sa largeur standard, effectuant ensuite la partie courbée du tube. Dans l'autre branche verticale du tube, nous trouvions aussi un deuxième bulbe qui est plus grand, mais il est situé dans la partie inférieure. Le Viscosimètre Stabinger Son fontionnement qui est basé sur le même principe du viscosimètre de Couette, le Viscosimètre Stabinger est un viscosimètre rotationnel qui mesure la viscosité cinématique sur une plage de mesure étendue avec precision, suivant les normes du système international. Dans un bloc de cuivre thermorégulé, il y en a un tube qui tourne à vitesse constant à l'extérieur du cylindre où le rotor (cylindre creux de forme conique qui se trouve à l'intérieur) flotte librement dans l'échantillon. à cause de sa densité faible, il est centré par des forces centrifuges où il n'y en a pas de phénomènes de friction inévitable pour la plupart des instruments, ce qui est basé sur ce principe de mesure par rotation. Tandis qu'un aimant à l'intérieur du rotor agit comme un frein à rotation, les forces de cisaillement du liquide permettent la rotation du rotor, et cela est crée par les courants de Foucault (courants électrique crées dans une masse conductrice) avec le bloc de cuivre. Le rotor atteint une vitesse de rotation stable lorsque les forces qui l'entrainent et qui le freinent soient à l'équilibre entre eux. Ceci est donc une mesure univoque de la viscosité dynamique. selon le principe du tube en "U" oscillant, une cellule de mesure de masse volumique permet de calculer la viscosité cinématique à partir de la viscosité dynamique mesurée. Le viscosimètre Mooney Dans l'industie du caouthouc, le viscosimètre de Mooney est très répandu, servant un contrôle de qualité pour le choix de grade d'un caoutchouc ou pour contrôler une fabrication. Il est composé d'un rotor ou d'une chambre oscillante où un échantillon de caoutchouc solide non vulcanisé est deposé. Développé par le physician et rhéologiste américain, Melvin Mooney, la viscosité est donnée en unites Mooney ou en points Mooney arbitraires. Le Viscosimètre à Chute de Bille Inventé par Höppler, le viscosimètre à chute de bille à calculer la viscosité d'un fluide de la part la vitesse de chute onstante de la bille dans le fluide, à pression, et à température constante. Dans un tube, il sera remplit du liquide et ensuite, une bille qui s'écoule va nous aider à determiner la viscosité du liquide. uploads/Industriel/ tpe-viscosite 1 .pdf