Vous souhaitez étudier l’écoulement de vos échantillons par rhéologie ? Le laboratoire Calnesis réalise ces mesures sur une large gamme de températures et pour de nombreux types d’échantillons.
La rhéologie est l’étude de l’écoulement de la matière, des liens qui existent entre la contrainte appliquée à une matière et ses modifications structurelles.
En rhéologie, la viscosité est une notion importante : cette grandeur caractérise la résistance d’un fluide à son écoulement. La viscosité d’un fluide dépend de manière générale de la température, mais aussi de la contrainte mécanique appliquée au fluide (cisaillement).
Le cas particulier des fluides newtoniens
Rhéologie : exemple de courbe d’écoulement d’un fluide newtonien
Les fluides newtoniens sont des fluides très particuliers : leur viscosité ne dépend pas de la contrainte mécanique qui lui est appliquée. L’eau est le fluide newtonien le plus connu. Cependant, le comportement rhéologique de ce fluide change très vite lorsqu’on lui ajoute d’autres composés. Les mélanges à base d’eau sont alors souvent des fluides non-newtoniens.
Pourquoi ne pas simplement mesurer une viscosité avec un viscosimètre ?
Une mesure de viscosité peut être réalisé avec de nombreux appareils aux technologies très différentes : chute de bille, écoulement libre, etc. Ces appareils sont simples à mettre en oeuvre et permettent souvent de mesurer la viscosité en fonction de la température. Cependant, ces appareils mesurent souvent la viscosité à un taux de cisaillement fixe, et souvent faible. Ainsi, la viscosité d’un fluide mesurée pourra etre différente en fonction de l’appareil car réalisée dans des conditions mécaniques différentes. Si ces mesures de viscosité sont effectuées sur des fluides newtoniens avérés, ou sur des fluides semblables pour lesquelles une simple comparaison doit être effectuée, cela ne pose pas de problème particulier.
Rhéologie : exemple de courbe d’écoulement d’un fluide non-newtonien
Cependant, une mesure à un taux de cisaillement donné ne devrait pas être considérés pour une application à un autre taux de cisaillement. En effet, la viscosité d’un fluide peut varier de plusieurs ordres de grandeurs en fonction du taux de cisaillement. Par exemple, la viscosité d’un fluide mesuré par un viscosimètre à chute de bille ne devrait pas être utilisée pour dimensionner une pompe dans laquelle passera ce fluide dans un procédé industriel. En effet, le fluide subit dans une pompe des contraintes de cisaillement potentiellement très élevés et donc différentes de celles dans lesquelles la mesure de viscosité a été effectuée. La mesure de viscosité du fluide doit être faite dans les conditions de températures et de cisaillements de la pompe prévue. Idéalement, la mesure de courbe d’écoulement sera réalisée à différentes températures, afin de déterminer la viscosité sur une large gamme de cisaillement et de température.
Quels sont les livrables d’une étude de rhéologie ?
Les livrables d’une étude de rhéologie sont des courbes d’écoulement qui indiquent la viscosité du fluide en fonction du taux de cisaillement à chaque température. Ces courbes permettent de vérifier le caractère newtonien du fluide, et si tel n’est pas le cas de déterminer les paramètres de modèle d’écoulement du fluide. Ces modèles mathématiques permettent ainsi de calculer la viscosité du fluide en fonction du cisaillement.
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