Ở các sản phẩm bơm màng thường nhắc đến khả năng bơm chất lỏng có độ nhớt cao. Vậy độ nhớt là gì? Nó gây ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất làm việc của máy hay đem lại những ứng dụng gì ở các lĩnh vực trong đời sống? Bài viết hôm nay, Hapoin sẽ cùng bạn đọc đi tìm hiểu rõ hơn trong bài viết dưới đây.
Độ nhớt là gì?
Độ nhớt có tên tiếng Anh là Viscosity còn được gọi là độ dày của chất lỏng hay lực cản đối với dòng chảy của chất lỏng. Mỗi dạng chất lỏng với tỉ trọng khác nhau sẽ có độ nhớt khác nhau, ví dụ như nước có độ nhớt thấp, mật ong có độ nhớt cao.
Trong hóa học, sự tương tác hay còn gọi là ma sát giữa các phần tử khác nhau trong chất lỏng sẽ sản sinh ra nhớt. Điều này dẫn đến, nếu các phân tử bên trong dao động, cọ sát nhanh sẽ làm lực hút giữa chúng tăng lên, lực đẩy giảm xuống dẫn đến lực ma sát phân tử lớn khiến chất lỏng sẽ có độ nhớt cao và ngược lại.
Trong trường hợp ma sát giữa các phân tử chất rắn, độ nhớt sẽ mang yếu tố quyết định mức năng lượng cần thiết để giúp dòng chất rắn đi bên trong thiết bị bơm.
Trong ngành bơm công nghiệp, độ nhớt ảnh hưởng rất lớn đến khâu chọn bơm và hiệu suất làm việc của máy bơm.
Viscosity là gì? Độ nhớt của chất lỏng là gì? (Ảnh: Internet)
Phân loại độ nhớt
Khi tìm hiểu về độ nhớt là gì ta sẽ thấy, có hai loại độ nhớt là độ nhớt động lực học (độ nhớt tuyệt đối) và độ nhớt động học.
Sự khác biệt giữa độ nhớt động lực học và độ nhớt động học là gì?
Dưới đây là bảng so sánh độ nhớt động lực và độ nhớt động học:
| Thông số so sánh | Độ nhớt động lực học | Độ nhớt động học |
| Đại diện | Lực nhớt của chất lỏng | Cả quán tính và lực nhớt |
| Ký hiệu | μ | v |
| Đơn vị đo | Centipoise (Cps) | Centistokes (Cst) |
| Tỷ lệ | Ứng suất cắt để biến dạng | Độ nhớt động đến mật độ |
| Tỉ trọng | Độc lập | Phụ thuộc |
| Còn được gọi là | Độ nhớt tuyệt đối | Độ khuếch tán của động lượng |
Công thức tính độ nhớt của chất lỏng
Độ nhớt động lực học và độ nhớt động học được tính theo công thức sau đây:
η = k x p x t
V = k x t
Trong đó:
- η: Là độ nhớt động lực học (đơn vị tính là cP hoặc mPas)
- V: Là độ nhớt động học (đơn vị tính là cSt hoặc mm2/s)
- K: Là hằng số dụng cụ đo
- p: Là khối lượng riêng của chất lỏng đem thử (đơn vị tính là g/cm3)
- t: là thời gian chảy (đơn vị tính là s)
Hoặc tính theo công thức vi ba, được sử dụng để tính toán lưu lượng chất lỏng chảy qua đường ống hoặc ống dẫn:
η = (F/A) x (L/V)
Trong đó:
- η: Là độ nhớt của chất lỏng (đơn vị tính là Centipoise hoặc Centistokes)
- F: Là lực kéo (đơn vị tính là Newton hoặc dyne)
- A: Là diện tích tiết diện của ống (đơn vị tính là cm2)
- L: Là chiều dài của ống (đơn vị tính là cm)
- V: Là vận tốc chất lỏng chảy qua ống (đơn vị tính là cm/s)
Độ nhớt tương đối là gì? Phân loại độ nhớt (Ảnh: Internet)
Phân loại chất lỏng và độ nhớt của chất lỏng
Chất lỏng được chia làm 2 loại: Chất lỏng Newton và chất lỏng phí Newton. Trong đó, chất lỏng phi Newton được chia thành 2 loại: Chất lưu biến (Thixotropic) và chất lỏng phình ra (Dilatant).
Chất lỏng Newton
Đây là loại chất lỏng không thay đổi dù bị biến dạng hay khuấy trộn. Loại chất lỏng này có liên kết tuyến tính giữa độ nhớt và ứng suất biến dạng, nó chỉ bị thay đổi bởi nhiệt độ. Ví dụ điển hình của loại chất lỏng Newton là nước và rượu.
Chất lỏng phi Newton
Chất lưu biến (Thixotropic) hay còn gọi là biến dạng mỏng: Đây là loại chất lỏng có độ nhớt giảm dần khi bị trộn lẫn hoặc khuấy trộn với nhau, ví dụ như sơn.
Chất lỏng trương, phình (Dilatant) hay biến dạng đặc: Đây là loại chất lỏng có độ nhớt tăng lên khi bị khuấy trộn, ví dụ như cát lún là hỗn hợp của cát, nước và đất sét.
Bảng chỉ số nhớt của chất lỏng thường gặp
| Loại chất lỏng | Đơn vị độ nhớt Centipoise (Cps) | Đơn vị độ nhớt Centistokes (Cst) | Đơn vị độ nhớt Saybolt Second Universal (SSU) |
| Nước | 1 | 1 | 31 |
| Sữa | 3 | 4 | 40 |
| Dầu số 4 | 12.6 | 15.7 | 80 |
| Kem | 20 | 20.6 | 100 |
| Dầu thực vật | 40 | 43.2 | 200 |
| Dầu SAE 10 | 88 | 110 | 500 |
| Sốt tương cà | 180 | 220 | 1000 |
| Dầu SAE 30 | 352 | 440 | 2000 |
| Hợp chất Glycerine | 800 | 1100 | 5000 |
| Mật ong | 1.500 | 2.200 | 10.000 |
| Keo | 3.000 | 4.500 | 20.000 |
| Sốt Mayonnaise | 5.000 | 6.250 | 28.000 |
| Rỉ đường loại B | 8.640 | 10.800 | 50.000 |
| Kem chua | 15.000 | 19.000 | 86.000 |
Chỉ số được đo theo đơn vị Cps (Centipoise), Cst (Centistokes) và SSU (Saybolt Second Universal). Cách tính như sau:
- SSU = cSt x 4.55 (Khi chỉ số cSt > 50)
- cSt = cPs/SG (Theo trọng lượng riêng)
Bảng độ nhớt tuyệt đối của một số chất ở nhiệt độ phòng
| Liquid | Absolute Viscossity (N s/m2, Pa s) |
| Air | 1.983 10^-5 |
| Water | 10^-3 |
| Olive Oil | 10^-1 |
| Glycerol | 100 |
| Liquid Honey | 101 |
| Golden Syrup | 102 |
| Glass | 1040 |
Ảnh hưởng của độ nhớt là gì?
Khi lựa chọn máy bơm, yếu tố quan trọng cần phải tìm hiểu chính là độ nhớt của loại chất lỏng cần được bơm. Điều này có ảnh hướng lớn đến cách thức vận hành và hiệu suất của máy bơm. Tuy nhiên, điều đáng lo ngại hơn ở việc độ nhớt của chất lỏng có thể thay đổi ở từng điều kiện và môi trường vận hành khác nhau.
Theo lý thuyết, độ nhớt đối nghịch với lưu lượng của máy bơm sẽ làm cho dòng chảy bên trong máy bơm di chuyển chậm lại hoặc ùn ứ, trì trệ. Chất lỏng có độ nhớt, độ dính cao sẽ có mức lưu lượng thấp, ngược lại, chất lỏng có độ nhớt, độ dính thấp sẽ có lưu lượng cao.
Thông thường, dòng máy bơm ly tâm chỉ phù hợp với các chất lỏng có độ nhớt thấp bởi máy bơm ly tâm khi vận hành có thể làm chất lỏng biến dạng. Vì thế khi xử lý chất lỏng có độ nhớt cao cần phải điều chỉnh lại hiệu suất vận hành của máy bơm ly tâm để dự phòng trường hợp biến dạng chất lỏng. Có thể xử lý bằng cách giảm áp suất, giảm lưu lượng và cột áp hoặc tăng công suất máy bơm.
Để việc xử lý chất lỏng nhớt một cách hiệu quả thì việc chọn lựa dòng máy bơm thể tích là phương pháp tối ưu nhất. Với loại máy bơm có thể tích vận hành tốc độ thấp hơn, tạo ra biến dạng chất lỏng ít hơn loại máy bơm ly tâm. Do đó, độ nhớt chính là yếu tố quan trọng để xác định và lựa chọn các thiết bị đi kèm máy bơm như bộ lọc, đường ống, van,…
Độ nhớt có ảnh hưởng quan trọng trong khâu lựa chọn thiết bị (Ảnh: Internet)
Ứng dụng của việc tính độ nhớt trong các lĩnh vực đời sống
Thiết kế thiết bị chuyển động (bơm, van, động cơ, máy kéo,…)
Thông số độ nhớt của chất lỏng là yếu tố quan trọng giúp đảm bảo cho các thiết bị hoạt động hiệu quả. Nhờ công thức tính độ nhớt của chất lỏng sẽ ước tính được lực ma sát giữa các bề mặt chuyển động trong các thiết bị. Nhờ đó, việc đánh giá tính hiệu quả và tuổi thọ thiết bị sẽ chính xác hơn.
Kiểm soát chất lượng sản phẩm
Công thức tính độ nhớt của chất lỏng là một yếu tố giúp kiểm soát chất lượng và tính đồng nhất của sản phẩm.
Ứng dụng trong nghiên cứu khoa học
Trong lĩnh vực khoa học, công thức này giúp đánh giá tính chất vật lý của các chất lỏng. Bên cạnh đó, nó giúp xác định được sự ảnh hưởng của các yếu tố hóa học, vật lý đến độ nhớt của chất lỏng.
Công thức tính độ nhớt được áp dụng phổ biến trong quá trình chẩn đoán bệnh tim mạch (Ảnh: Internet)
Ứng dụng trong y tế
Việc đo độ nhớt của chất lỏng chẳng hạn như máu được ứng dụng để chẩn đoán và điều trị các bệnh lý về tim mạch, đột quỵ. Thông qua đó sẽ đánh giá được sự ảnh hưởng của các yếu tố đến độ nhớt của máu
>>> Có thể bạn quan tâm: Thiết bị đo độ nhớt kem hàn
Kết luận
Trên đây chúng ta đã tìm hiểu độ nhớt là gì, cách tính độ nhớt cũng như ứng dụng của độ nhớt trong các lĩnh vực. Có thể thấy, độ nhớt đóng vai trò quan trọng trong việc xác định, chọn lựa van, kích cỡ đường ống và động cơ máy bơm. Hiểu rõ được độ nhớt sẽ giúp người dùng có thể đưa ra những phân tích và tính toán chính xác nhất cho quy trình xử lý cũng như vận chuyển chất lỏng.
Jasmine Wu – Hapoin
