A new method to determine the yield stress of a fluid from velocity profiles in a capillary



Document title: A new method to determine the yield stress of a fluid from velocity profiles in a capillary
Journal: Revista mexicana de ingeniería química
Database: PERIÓDICA
System number: 000374990
ISSN: 1665-2738
Authors: 1
1
2
3
Institutions: 1Instituto Politécnico Nacional, Escuela Superior de Física y Matemáticas, México, Distrito Federal. México
2Instituto Politécnico Nacional, Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas, México, Distrito Federal. México
3Instituto Politécnico Nacional, Centro de Desarrollo de Productos Bióticos, Yautepec, Morelos. México
Year:
Season: Abr
Volumen: 12
Number: 1
Pages: 121-128
Country: México
Language: Inglés
Document type: Artículo
Approach: Experimental, aplicado
Spanish abstract En este trabajo se presenta un nuevo método para determinar el esfuerzo de cedencia de un fluido a partir de sus perfiles de velocidad en un capilar. El método se basa en el cálculo de la primera derivada de los perfiles de velocidad. Para esto, se obtuvieron los perfiles de velocidad de un fluido modelo con esfuerzo de cedencia, 0.2 wt.% Carbopol gel, en un capilar por medio de velocimetría por imágenes de partículas. Se muestra que el esfuerzo de cedencia se puede determinar de manera confiable usando solamente los perfiles de velocidad y el esfuerzo cortante en la pared. Este hecho es corroborado mediante mediciones independientes del esfuerzo de cedencia con un reómetro de paletas de esfuerzo controlado. Por otro lado, los principales detalles de la cinemática de flujo de fluidos con esfuerzo de cedencia fueron registrados y descritos en este trabajo. Finalmente, se encontró que el gel desliza en la pared del capilar con una velocidad que depende como una ley de potencia del esfuerzo cortante
English abstract A new method to determine the yield stress of a fluid from velocity profiles in capillary flow is presented in this work. The method is based on the calculation of the first derivative of the velocity profiles. For this, the velocity profiles of a model yield stress fluid, 0.2 wt.% Carbopol gel, in a capillary were obtained by using a two dimensional particle image velocimetry system. It is shown that the yield stress value may be reliably determined by using only the velocity profiles and the measured wall shear stresses. This fact is corroborated by independent measurements of the yield stress with a stress controlled vane rheometer. On the other hand, the main details of the flow kinematics of yield-stress fluids were also registered and described in this work. Finally, it was found that the gel slips at: the wall with a slip velocity that increases in a power-law way with the shear stress
Disciplines: Química
Keyword: Ingeniería química,
Reometría capilar,
Carbopol,
Esfuerzo de cedencia,
Velocimetría por imágenes de partículas,
Modelo de Herschel-Bulkley,
Deslizamiento,
Geles
Keyword: Chemistry,
Chemical engineering,
Capillary rheometry,
Carbopol,
Yield stress,
Particle image velocimetry (PIV),
Herschel-Bulkley model,
Wall slip,
Gels
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