Độ nhớt của chất lỏng là gì và ảnh hưởng đến bơm như thế nào?

Trong các sản phẩm bơm màng thường nhắc đến có khả năng bơm chất lỏng có độ nhớt cao. Vậy độ nhớt của chất lỏng là gì và nó có ảnh hưởng như thế nào đến máy bơm màng? Cùng GODO tìm hiểu rõ hơn qua bài viết dưới đây nhé!

1. Độ nhớt là gì?

“Độ nhớt (viscosity) được định nghĩa là lực cản đối với dòng chảy của chất lỏng”. 

Hầu hết các chất lỏng đều có khả năng chống chuyển động và chúng tôi gọi lực cản này là “độ nhớt”. Độ nhớt phát sinh khi có chuyển động tương đối giữa các lớp chất lỏng. Chính xác hơn, nó đo lường khả năng chống lại dòng chảy phát sinh do ma sát bên trong giữa các lớp chất lỏng khi chúng trượt qua nhau khi chất lỏng chảy. Độ nhớt cũng có thể được coi là thước đo độ dày của chất lỏng hoặc lực cản của chất lỏng đối với các vật thể đi qua nó.

Ở cấp độ phân tử, độ nhớt là kết quả của sự tương tác giữa các phân tử khác nhau trong chất lỏng. Đây cũng có thể hiểu là lực ma sát giữa các phân tử trong chất lưu. Cũng giống như trong trường hợp ma sát giữa các chất rắn chuyển động, độ nhớt sẽ xác định năng lượng cần thiết để tạo ra một dòng chảy đi bên trong thiết bị bơm.

Chất lỏng có độ nhớt lớn là do các phân tử bên trong nó dao động, cọ xát nhanh, lực hút giữa các phân tử tăng lên, tạo lực ma sát bên trong lớn. Ngược lại, chất lỏng có độ nhớt thấp chảy dễ dàng vì cấu tạo phân tử của nó dẫn đến ma sát rất ít khi nó chuyển động. Các chất khí cũng thể hiện độ nhớt, nhưng khó nhận thấy hơn trong các trường hợp thông thường.

Độ nhớt tiếng anh là gì?

Độ nhớt trong tiếng anh được gọi là viscosity. Đây là một chỉ số quan trọng trong hầu hết các lĩnh vực sản xuất cũng như hiệu suất của thiết bị. Trong ngành bơm công nghiệp, độ nhớt ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất vận hành của bơm cũng như là lựa chọn bơm phù hợp.

Các loại độ nhớt

Độ nhớt là thước đo ma sát của chất lỏng với dòng chảy của nó. Có hai cách để đo độ nhớt của chất lỏng như sau:

• Độ nhớt động lực học (Độ nhớt tuyệt đối)
• Độ nhớt động học

Một cách là đo sức cản của chất lỏng đối với dòng chảy khi có ngoại lực tác dụng. Đây được gọi là Độ nhớt Động lực học. Và một cách khác là đo dòng điện trở của chất lỏng dưới tác dụng của trọng lực. Chúng tôi gọi số đo này của độ nhớt chất lỏng là độ nhớt động học.

Nhiều người nhầm lẫn giữa hai thước đo độ nhớt và coi chúng là một và giống nhau. Trong thực tế, chúng có sự khác biệt đáng kể. Đối với một số ứng dụng, độ nhớt động học hữu ích hơn độ nhớt tuyệt đối (độ nhớt động lực học).

Đơn vị độ nhớt

Các đơn vị đo độ nhớt tiêu chuẩn gồm:

Độ nhớt động lực (Dynamic Viscosity) hay độ nhớt tuyệt đối đơn vị đo Centipoise (Cps)

Độ nhớt động học (Kinematics Viscosity) đơn vị đo là Centistokes (Cst)

Độ nhớt động lực học		Độ nhớt động học
Đơn vị	Quy đổi	Đơn vị	Quy đổi
1 mPa-s	1 cPs	1 cm2/s	100 cSt
1 P (Poise)	100 cPs	1 St	100 cSt
1 Pa-s	1000 cPs	1 m2/s	1 000 000 cSt

Bảng quy đổi giữa các đơn vị độ nhớt thông dụng.

Các đơn vị đo độ nhớt khác

Ngoài ra còn một số đơn vị đo độ nhớt khác là các đơn vị đo độ nhớt độ nhớt quy ước tùy thuộc thiết bị đo như:

• Độ nhớt Engler (oE): được sử dụng ở Anh như một thang đo để đo độ nhớt động học. Không giống như thang Saybolt và Redwood , thang đo Engler dựa trên việc so sánh dòng chảy của chất được kiểm tra với dòng chảy của một chất khác – nước. Độ nhớt tính theo độ Engler là tỷ số giữa thời gian của dòng chảy 200cm khối chất lỏng có độ nhớt đang được đo – với thời gian dòng chảy 200cm khối nước ở cùng nhiệt độ (thường là 20 ° C nhưng đôi khi 50 ° C hoặc 100 o C ) trong một Engler được tiêu chuẩn hóa máy đo độ nhớt.
• Độ nhớt Saybolt (SSU, SUS): là một đơn vị thay thế để đo độ nhớt. Thời gian dòng chảy là Saybolt Universal Seconds ( SUS ) cần thiết để 60 mililit sản phẩm dầu mỏ chảy qua lỗ đã hiệu chuẩn của nhớt kế Saybolt Universal – dưới nhiệt độ được kiểm soát cẩn thận và theo quy định của phương pháp thử ASTM D 88. Phương pháp này phần lớn đã được được thay thế bằng phương pháp độ nhớt động học. Saybolt Universal Seconds còn được gọi là số SSU (Seconds Saybolt Universal) hoặc số SSF (Saybolt Seconds Furol) .
• Độ nhớt Redwood

Chỉ số độ nhớt

Một chỉ số khác liên quan đến độ nhớt nữa là Chỉ số độ nhớt ( Viscosity index – VI), là sự thay đổi độ nhớt của chất lỏng theo nhiệt độ. Đây là yếu tố quan trọng trong đánh giá các dung dịch bôi trơn như dầu nhớt.

2. Phân loại chất lỏng và độ nhớt của chất lỏng

Nếu độ nhớt không thay đổi theo áp suất đó là chất lỏng Newton. Ngược lại, nếu độ nhớt thay đổi khi áp suất hoặc nhiệt độ thay đổi, đó là một chất lỏng phi Newton. Nước là một ví dụ của chất lỏng Newton và kem đánh răng là một ví dụ về chất lỏng phi Newton.

Chất lỏng phi Newton được chia làm

• Chất lỏng cắt mỏng hoặc chất dẻo giả. 

Chất lỏng dẻo mỏng hoặc giả dẻo là chất lỏng mà độ nhớt giảm khi tốc độ cắt tăng lên. Cấu trúc không phụ thuộc vào thời gian.

• Chất lỏng thixotropic. 

Chất lỏng Thixotropic có cấu trúc phụ thuộc vào thời gian. Độ nhớt của chất lỏng thixotropic giảm khi tăng thời gian – với tốc độ cắt không đổi.

Tương cà và sốt mayonnaise là những ví dụ về vật liệu thixotropic. Chúng có vẻ đặc hoặc nhớt nhưng có thể bơm khá dễ dàng.

• Chất lỏng pha loãng. 

Chất lỏng làm đặc chống trượt – hoặc chất lỏng làm loãng – làm tăng độ nhớt khi bị kích động hoặc biến dạng trượt. Chất lỏng pha loãng được gọi là chất lỏng không Newton.

Một số chất lỏng pha loãng có thể trở nên gần như rắn trong ống bơm hoặc đường ống.

• Chất lỏng nhựa Bingham.  

Chất lỏng nhựa Bingham có giá trị chảy phải được vượt quá trước khi nó bắt đầu chảy như chất lỏng. Từ đó độ nhớt giảm khi tăng kích động. Kem đánh răng, sốt mayonnaise và tương cà chua là những ví dụ về các sản phẩm như vậy.

Hệ số nhớt của chất lỏng là gì

Kích thước của độ nhớt được biểu thị bằng hệ số độ nhớt. Đơn vị của hệ số độ nhớt là Poise. Hệ thống đơn vị quốc tế sử dụng Pa.giây (1 poise = dyne ·second/cm = 10 Pa.s) và kích thước của nó là MLT. Đối với hầu hết các chất lỏng, đơn vị thông thường là Poise (10 Pa.s).

Các chất lỏng khác nhau có chỉ số độ nhớt khác nhau, nó tương tự như độ brix trong thực phẩm. Một lượng nhỏ chất lỏng (như glycerin) có thể có hệ số nhớt là 15, hệ số nhớt của dầu ô liu gần bằng 1. Ở 20 ° C, hệ số nhớt của nước là 1,0087 cps. Hệ số độ nhớt của khí dao động từ 2,1 x 10 poise đến 0,8 x 10 poise của hydro, cả hai đều theo thứ tự 10 poise.

Xem thêm: Bơm thùng phuy có thể bơm với độ nhớt tối đa bao nhiêu

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt chất lỏng

Nhiệt độ và áp suất ảnh hưởng đến độ nhớt của chất lỏng. Độ nhớt của chất lỏng tăng nhanh khi nhiệt độ tăng. Chất lỏng càng nhớt thì càng nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ. Nếu so sánh sự ảnh hưởng của nhiệt độ tới nước và dầu, thì khi nhiệt độ cao hơn làm cho nước ít nhớt hơn một chút và dầu ít nhớt hơn nhiều, độ tương phản độ nhớt được cải thiện tương đối có lợi cho dầu hơn là nước.

Độ nhớt thường không phụ thuộc vào áp suất, nhưng đối với chất lỏng dưới áp suất cực cao thường độ nhớt sẽ thay đổi. Khi áp suất tăng, độ nhớt của các phân tử chất lỏng tăng do lực cản dòng chất lỏng tăng. 

3. Chỉ số độ nhớt của chất lỏng ảnh hưởng đến bơm như thế nào?

Một trong những yếu tố quan trọng cần xác định khi lựa chọn máy bơm chính là chất lỏng cần bơm có độ nhớt là bao nhiêu. 

Theo như định nghĩa của độ nhớt, Độ nhớt là lực cản đối với dòng chảy của chất lỏng, điều này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và quá trình vận hành của máy bơm màng. Đặc biệt, độ nhớt của chất lỏng cũng bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và áp suất. Khi môi trường và điều kiện thay đổi, sự ảnh hưởng của độ nhớt cũng thay đổi theo đó.

Nếu chất lỏng có độ nhớt, độ dính và đặc cao thì mức lưu lượng dòng chảy sẽ thấp và ngược lại.

Không những vậy, đối với những chất lỏng có độ nhớt và dính cao, các đơn vị cần vệ sinh ngay sau khi sử dụng.

Đối với những chất lỏng có độ nhớt cao, các đơn vị nên ưu tiên lựa chọn bơm màng điện, bơm màng khí nén, bơm thể tích, bơm piston… là phương pháp tối ưu nhất. Tránh lựa chọn bơm ly tâm, bơm ly tâm chỉ phù hợp cho các chất lỏng có độ nhớt thấp.

4. Bảng độ nhớt của các chất lỏng

Bảng độ nhớt tuyệt đối của một số chất (ở nhiệt độ phòng) 

(Nguồn: theengineeringtoolbox)

Liquid	Absolute Viscosity *) (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

Độ nhớt động học của một số chất lỏng thông thường

 (Nguồn: theengineeringtoolbox)

centiStokes (cSt, 10-6 m2/s, mm2/s)	Saybolt Second Universal (SSU, SUS)	Typical liquid
0.1		Mercury
1	31	Water (20oC)
4.3	40	Milk SAE 20 Crankcase Oil SAE 75 Gear Oil
15.7	80	No. 4 fuel oil
20.6	100	Cream
43.2	200	Vegetable oil
110	500	SAE 30 Crankcase Oil SAE 85 Gear Oil
220	1000	Tomato Juice SAE 50 Crankcase Oil SAE 90 Gear Oil
440	2000	SAE 140 Gear Oil
1100	5000	Glycerine (20oC) SAE 250 Gear Oil
2200	10000	Honey
6250	28000	Mayonnaise
19000	86000	Sour cream

5. Chọn máy bơm theo độ nhớt của chất lỏng

Trước tiên, người dùng cần xác định loại chất lỏng cần bơm. Sau đó xác định độ nhớt của chất lỏng dựa trên các tài liệu về chất lỏng hoặc sử dụng các thiết bị đo độ nhớt hoặc máy đo biến lưu (Trường hợp sử dụng cho độ nhớt thay đổi theo lưu lượng).

Độ nhớt rất quan trọng để các đơn vị xác định lựa chọn được kích cỡ bơm cũng như loại bơm phù hợp. 

Hy vọng bài viết trên giúp bạn hiểu hơn về độ nhớt của chất lỏng và ảnh hưởng của nó đến máy bơm màng. Máy bơm màng GODO phù hợp với hầu hết các loại chất lỏng có độ nhớt cao (Tối đa 10.000 cps). 

Nếu bạn đang lo lắng lựa chọn bơm phù hợp với loại chất lỏng bạn cần xử lý, hãy liên hệ với GODO qua hotline: 0969928169 để có được giải pháp tối ưu nhất nhé!