غشای پیزو الکتریک تحریک شده برای چسبندگی مایع ها و ارزیابی تراکم توده
چکیده
این مقاله یک دستگاه با غشای پیزو الکتریکی تهییج شده برای ارزیابی سریع چسبندگی و چگالی سیال ها ارائه می کند. اصل عملکردی دستگاه مبتنی بر فرکانس تشدید غشا و پاسخ های عامل Q برای اثرات تعدیل مایع محاط ارائه می کند. وابستگی های فرکانس تشدید و عامل Q به چسبندگی مایع ها و تراکم توده از نظر تئوری با استفاده از مدل اسیلاتور ته کره ای در سیال های چسبنده بررسی شده و با نتایج آزمایشی مقایسه شدند. طیف نظری و آزمایشی از cP 88/19 تا cP 1733 و تراکم توده در طیفی از g/cm3829/0 تا g/cm3886/0 بود. از این رو دستگاه غشای پیزو الکتریک تهییج شده یک کاندید امیدوار کننده برای ارزیابی سریع چسبندگی سیال ها و تراکم توده می باشد، خصوصاً برای ارزیابی چسبندگی طیف گسترده.
1- مقدمه
ارزیابی سریع و مانیتورینگ زمان واقعی چسبندگی سیال ها و تراکم توده از اهمیت بسیاری برخوردارند و اساساً روی طرح های تولید و حمل و نقل در صنایع مختلف جهان مدرن تأثیر می گذارند. در صنعت نفت، ارزیابی چسبندگی و تراکم برای نمایش کیفیت نفت و تعیین طرح عناصر خط لوله انجام شده است. در صنعت غذا، بافت غذاهای مایع بواسطه کنترل چسبندگی و تراکم در عرض تولید حفظ شده است که کارایی تولید بالا و کارایی هزینه مناسبی ارائه می کند. در صنعت مراقبت های بهداشتی، درمان بیماری های عروقی معین مستلزم کنترل سیالی خون می باشد که بواسطه نمایش چسبندگی خون حاصل شده است. از این رو تقاضای در حال رشدی برای دستگاه های ارزان قیمتی وجود دارد که می توانند چسبندگی و تراکم سیال ها را به سرعت اندازه گیری کرده و می توانند به راحتی با سیستم های صنعتی هدف ادغام گردند. چسبندگی سنج های مرسوم، نظیر ویسکومترهای لوله مویرگی و ویسکومترهای چرخنده، مستلزم مقدار نسبتاً زیادی از نمونه و زمان ارزیابی طولانی می باشند که بدین معناست که آن دستگاه ها برای تست سریع مناسب نیستند. برای کاربردهای مانیتورینگ در حوزه، سنسورهای چسبندگی تشدید شده متعددی ارائه شده اند که کوچک، پاسخگو و ارزان هستند و می توانند به عنوان واحدهای هم جانبه نصب شوند. اصل عملکردی مبتنی بر تغییرات ایجاد شده در رفتار لرزندگی آنهاست که بواسطه نیروهای تعدیل کننده از واسط مایع محاط حاصل شده است. معمولاً تغییرات در فرکانس تشدید و عامل کیفیت (عامل Q) به عنوان نشانه ها در نظر گرفته شده اند.
abstract
This paper presents a piezoelectric-excited membrane device for rapid measurement of liquids viscosity and density. The working principle of the device is based on membrane’s resonant frequency and Q factor responses to the damping effects of a surrounding liquid. The dependences of the resonant frequency and Q factor on liquids viscosity and mass density were theoretically investigated using a sphere-end oscillator model in viscous liquids and compared to experimental results. The theory and experimental results show that the piezoelectric-excited membrane can be used to measure liquids viscosity in a range from 19.88 cP to 1733 cP and mass density in a range from 0.829 g/cm3 to 0.886 g/cm3. Hence, the piezoelectric-excited membrane device is a promising candidate for rapid measurement of liquids viscosity and mass density, especially for wide-range viscosity measurement.
1. Introduction
Rapid measurement and real-time monitoring of liquids viscosity and mass density are of substantial importance and essentially affect the designs of production and transportation in various industries of the modern world [1–4]. In the petroleum industry, viscosity and density measurement is conducted to monitor the oil quality and to determine the design of pipeline elements [5,6]. In the food industry, the texture of liquid foods is maintained by controlling the viscosity and density during production, which provides high production efficiency and cost effectiveness [7–9]. In the healthcare industry,treatment of certain vascular diseases requires the control of blood fluidity, which is achieved by monitoring blood viscosity [10–12]. Hence, there is an increasing demand for lowcost devices that can measure liquids viscosity and density rapidly and can be easily integrated into target industrial systems. Conventional viscometers, such as capillary tube viscometers and rotating viscometers, require a relatively large amount of samples and a long measurement time, which means those devices are not suitable for rapid testing. For in-field monitoring applications, various resonant viscosity sensors have been reported since they are small, responsive, inexpensive, and can be installed as immersive units. The working principle is based on changes in their vibrational behavior that are induced by damping forces form the surrounding liquid medium. Typically, changes in the resonant frequency and quality factor (Q factor) are considered as signals.
چکیده
1- مقدمه
2- نظریه
3- آزمایش
4- نتایج و بحث
5- نتیجه گیری
abstract
1. Introduction
2. Theory
3. Experiment
4. Results and discussion
5. Conclusions
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه