4章:粘度の話
作成2011.10.24
- 粘度の定義
実在する液体と気体は全て粘度を持っています。粘度をどのように測定し活用するかを考えて見ましょう。
粘度を測定するには、まず粘度の定義を知る必要があります。
図4-1に粘度の定義説明図を示します。
図4-1において容器には粘度μの粘性流体が満たされており、隙間hで移動物体を設置します。
移動物体の面積がAで速度Vで移動すると
下記式の抵抗力Fが発生します。
(4.1)式を変形して
となります。一般的にはmPa・sが多くもちいられます。
- 動粘度の定義
粘度を密度ρで割った動粘度ν(動粘性係数ともいう)が指標として用いられます。
- 粘性流体の密度の測定
図4-2に密度の測定方法を示します。
・電子天秤にメスシリンダを載せて、ゼロ設定します。
・メスシリンダに粘性流体を適量入れて容積Vを測定します。(単位は通常cm3)
・電子天秤で質量Mを測定します。(単位は通常g)
単位の変換に注意して、下記の計算を行います。
- 粘度の測定
粘度の測定方法を図4-3に示します。
・供給圧力=P
・供給時間=t
・吐出体積=V
・比例定数=C
とした場合、
粘度μは下記の関係式が成立します。
最初に粘度の値が既知の粘性流体を用いてノズルの
比例定数Cを求めます。
供給圧力P0、供給時間t0で粘度がμ0の吐出体積がV0であった場合、比例定数Cは
として求まります。これで比例定数Cが確定しますので、粘度が不明の粘性流体において、 供給圧力(P)
、供給時間(t)、吐出体積(V)を求めれば、粘度を求めることができます。
体積Vが測りにくい場合は、電子天秤で質量mを測定し、あらかじめ測定した密度ρから
として求めます。ここでP=P0、t=t0とした場合
という単純な関係式が成立することになります。
縦軸にμ、横軸にV0/Vをとってグラフにすると図4-4に示すようになります。
粘度測定は以外と容易に実施できることがわかります。
測定に必要なシリンジ、ノズル、アダプターチューブ等は下記アドレスから入手可能です。
ディスペンサー総合メーカーの武蔵エンジニアリング株式会社
・ノズル推奨品 プラスチックニードル
内径はΦ0.2〜Φ1.43(13種類) ノズル長さは8mmと13mmの2種類
・シリンジ推奨品 クリアシリンジ 目盛付 容積1ml〜50ml(7種類)
目盛付の場合は、直接体積Vの測定が可能です。
・アダプターチューブ推奨品 AT-Eシリーズ シリンジの容積に合わせて選定します。
・また、エアパルス方式ディスペンサーを使用すると吐出時間と設定圧力を正確に行えます。
5章:粘性流体の応用に行く。
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