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馬爾文流變儀的平行板結(jié)構(gòu)探索
馬爾文流變儀的平行板結(jié)構(gòu)由兩個(gè)半徑為R的同心圓盤構(gòu)成,間距為h,上下圓盤都可以旋轉(zhuǎn),扭矩和法向應(yīng)力也都可以在任何一個(gè)圓盤上測(cè)量。邊緣表示了與空氣接觸的自由邊界。在自由邊界上的界面壓力和應(yīng)力對(duì)扭矩和軸向應(yīng)力測(cè)量的影響一般可以忽略。這種結(jié)構(gòu)對(duì)于高溫測(cè)量和多相體系的測(cè)量非常適宜。平行板間距可以很容易地調(diào)節(jié):對(duì)于直徑為25mm的圓盤,經(jīng)常使用的間距為1-2mm,對(duì)于特殊用途,也可使用更大的間距。對(duì)于高溫測(cè)量,熱膨脹效應(yīng)被小化了。間距設(shè)置的誤差也并不是非常重要,并且在多相體系中,間距可以比分散粒子大很多。并且在大間距下,自由邊界上的界面效應(yīng)可以忽略。
這種結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是間距中的流動(dòng)是不均勻的,即剪切速率沿著徑向方向線性變化。與錐板結(jié)構(gòu)相同的是,在高剪切速率下,測(cè)試的材料會(huì)被拋出間隙。當(dāng)間距很小時(shí),或者在低旋轉(zhuǎn)速度下,慣性可以被忽略。
與錐板結(jié)構(gòu)相同的是,平行板結(jié)構(gòu)也主要用來熔體流變性能的測(cè)量。許多實(shí)驗(yàn)人員更喜歡使用錐板結(jié)構(gòu),這是因?yàn)槠叫邪褰Y(jié)構(gòu)中流場(chǎng)的不均勻性。但是,平行板結(jié)構(gòu)也有很多優(yōu)于錐板結(jié)構(gòu)的方面:
平行板間的距離可以調(diào)節(jié)到很小。小的間距抑制了二次流動(dòng),減少了慣性校正,并通過更好的傳熱減少了熱效應(yīng)。綜合這些因素使得平行板結(jié)構(gòu)可以在更高的剪切速率下使用。
平行板上軸向力與法向應(yīng)力差和第二法向應(yīng)力差的差成正比,而不是像在錐板中與法向應(yīng)力差成正比,因此可以結(jié)合平行板結(jié)構(gòu)與錐板結(jié)構(gòu)來測(cè)量流體的第二法向應(yīng)力差。
平行板結(jié)構(gòu)可以更方便地安裝光學(xué)設(shè)備和施加電磁場(chǎng)。
對(duì)于填充體系,板間距可以根據(jù)填料的大小進(jìn)行調(diào)整。因此平行板更適用于測(cè)量聚合物共混物和多相聚合物體系(復(fù)合物和共混物)的流變性能。
通過改變間距和半徑,可以系統(tǒng)的研究表面和末端效應(yīng)。
平行板的表面更容易清洗。