{"id":4901,"date":"2024-02-10T09:56:00","date_gmt":"2024-02-10T08:56:00","guid":{"rendered":"http:\/\/pslsystemtechnik.com\/?p=4901"},"modified":"2025-04-23T16:15:54","modified_gmt":"2025-04-23T14:15:54","slug":"viskositaet","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/psl-systemtechnik.com\/de\/viskositaet\/","title":{"rendered":"Viskosit\u00e4t"},"content":{"rendered":"\t\t
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Expertenwissen<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Viskosit\u00e4t<\/h1>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t
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Viskosit\u00e4t ist die Eigenschaft einer bestimmten Fl\u00fcssigkeit, die ihren Str\u00f6mungswiderstand beschreibt. Eine hochviskose Fl\u00fcssigkeit neigt dazu, dickfl\u00fcssig zu sein wie beispielsweise Honig. Hochviskose Fl\u00fcssigkeiten flie\u00dfen viel langsamer wie d\u00fcnnfl\u00fcssige, z.B. Wasser. Bei der Verarbeitung von Fl\u00fcssigkeiten ist es wichtig, die Viskosit\u00e4t einer bestimmten Fl\u00fcssigkeit zu verstehen, da sie den Durchfluss der fl\u00fcssigen Produkte durch Ihr Produktionssystem beeinflusst.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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Rheologie und Viskosit\u00e4t<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Die Rheologie ist die Wissenschaft von Verformungs- und Flie\u00dfverhalten der Materie. Wichtige rheologische Eigenschaften von Stoffen sind unter anderem die Viskosit\u00e4t und newtonsches bzw. nicht-newtonisches Verhalten.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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Hintergrundwissen zu Viskosit\u00e4t<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Dynamische Viskosit\u00e4t \u03b7<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Zwischen zwei gleichartigen Platten mit je der Fl\u00e4che A und dem Abstand x wird eine Fl\u00fcssigkeit eingebracht. Die Fl\u00fcssigkeit kann man als parallele, differentielle Schichten betrachten. Wird nun eine der Platten parallel zur anderen Platte mit der konstanten Geschwindigkeit v bewegt, so wird die unmittelbar an der bewegten Platte befindliche Fl\u00fcssigkeitsschicht von der Platte durch Reibungskr\u00e4fte beschleunigt (mitgezogen), von der angrenzenden Fl\u00fcssigkeitsschicht jedoch abgebremst.\u00a0<\/p>

Die angrenzende Schicht wird ihrerseits durch die bewegte Schicht beschleunigt und von der n\u00e4chsten Schicht gebremst. Dies bedeutet, dass eine Schicht immer eine Beschleunigung durch die angrenzende schnellere Schicht erf\u00e4hrt und gleichzeitig abgebremst wird, da sie ihrerseits eine Reibungskraft auf die angrenzende langsamere Schicht aus\u00fcbt.<\/p>

Dadurch ergibt sich ein Geschwindigkeitsprofil der betrachteten Schichten zwischen den Platten, welches im einfachen, idealisierten Fall linear ist. Es zeigt sich nun, dass die Kraft F, die n\u00f6tig ist, um die Platte zu bewegen, proportional zur Plattenfl\u00e4che A, proportional zur Geschwindigkeit v und antiproportional zum Plattenabstand x ist.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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Kinematische Viskosit\u00e4t \u03bd<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Setzt man die dynamische Viskosit\u00e4t \u03b7 eines Stoffes mit dessen Dichte \u03c1 in Relation, so erh\u00e4lt man die kinematische Viskosit\u00e4t \u03bd des Stoffes. Zu beachten ist dabei allerdings, dass sowohl \u03b7 als auch \u03c1 Funktionen der Temperatur darstellen, d.h. die kinematische Viskosit\u00e4t ist doppelt temperaturabh\u00e4ngig.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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Newtonsche Fluide<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Wenn die Viskosit\u00e4t unabh\u00e4ngig vom Schergef\u00e4lle ist, also die Schubspannung linear abh\u00e4ngig vom Schergef\u00e4lle ist, so liegt ein newtonsches Fluid vor. Die Bewegung des Fluids wird durch die Navier-Stokes-Gleichung beschrieben. Newtonsche Fluide sind z.B. Wasser, Luft und einige \u00d6le\/Gase.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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Nicht-Newtonsche Fluide<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Bei nicht-newtonschen Fluiden besteht kein linearer Zusammenhang von Schubspannung und Schergef\u00e4lle oder es zeigt sich sprunghaftes Verhalten. Je nach Verhalten gibt es verschiedene Bezeichnungen f\u00fcr diese Abweichungen.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Strukturviskosit\u00e4t<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Je h\u00f6her das einwirkende Schergef\u00e4lle ist, desto geringer wird die Viskosit\u00e4t. Der Grund da f\u00fcr liegt in einer \u00c4nderung der Struktur innerhalb des Fluids, durch die die innere Reibung herabgesetzt wird. Ein Beispiel sind Polymerl\u00f6sungen und -schmelzen, bei denen die vorher miteinander verschlauften Polymerstr\u00e4nge durch hohe Scherkr\u00e4fte sich voneinander l\u00f6sen und leichter beweglich werden. Beispielsweise Blut und Polymerschmelzen sind strukturviskos.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Dilatanz<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Gegenteiliger Effekt zur Strukturviskosit\u00e4t, je h\u00f6her das einwirkende Schergef\u00e4lle ist, desto h\u00f6her wird die Viskosit\u00e4t. Die Struktur des Fluids ver\u00e4ndert sich insoweit, dass die Partikel st\u00e4rker miteinander wechselwirken, z.B. durch Verhaken. Beispiele sind Treibsand, Zinkpasten oder St\u00e4rkebrei.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Flie\u00dfgrenze<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Bei manchen Stoffen muss man zun\u00e4chst eine Mindestschubspannung \u03c40<\/sub>\u00a0aufbringen bevor sich fluides (plastisches) Verhalten zeigt. Unterhalb dieser Grenze ist der Stoff elastisch. Zeigt sich oberhalb der Flie\u00dfgrenze ein newtonsches Verhalten, so bezeichnet man den Stoff als\u00a0Bingham-Fluid<\/strong>, bei nicht-newtonschem Verhalten als\u00a0Casson-Fluid<\/strong>. Ein Stoff des Alltags mit diesem Verhalten ist z.B. Ketchup, ein Bingham-Fluid.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Thixotropie<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Bei Einwirkung eines konstanten Schergef\u00e4lles verringert sich die Viskosit\u00e4t \u00fcber die Zeit, d.h. je l\u00e4nger das Schergef\u00e4lle einwirkt, desto niedriger wird die Viskosit\u00e4t. Wenn die Scherbeanspruchung aufh\u00f6rt, baut sich die Viskosit\u00e4t wieder auf. Bohrsuspensionen sind thixotrop um bei stillstehender F\u00f6rderung ein Absinken des Bohrkleins zur\u00fcck nach unten zu vermeiden.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Rheopexie<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Ist der gegenteilige Effekt zur Thixotropie, \u00fcber die Zeit steigt die Viskosit\u00e4t eines Fluids bei konstantem Schergef\u00e4lle. Auch hier baut sich die Viskosit\u00e4t nach Beendigung der Scherbeanspruchung wieder ab.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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Sie m\u00f6chten weitere Informationen?<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Wir freuen uns \u00fcber Ihre Fragen.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Viskosit\u00e4tsverhalten bei Temperatur\u00e4nderung<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Das Temperaturverhalten der Viskosit\u00e4t \u03b7 eines Reinstoffes wird \u00fcber die Andrade-Gleichung beschrieben.<\/p>

Dies bedeutet, dass bei steigender Temperatur die Viskosit\u00e4t abnimmt und umgekehrt bei Abk\u00fchlung die Viskosit\u00e4t steigt. Es ist zu beachten, dass die Andrade-Gleichung nur in begrenzten Temperaturbereichen den Viskosit\u00e4tsverlauf korrekt wiedergibt, d.h. es m\u00fcssen ggf. f\u00fcr gr\u00f6\u00dfere Bereiche unterschiedliche Parameter angewendet werden.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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Couette-Str\u00f6mung<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Eine Str\u00f6mung, die durch die relative Bewegung zweier Platten zueinander hervorgerufen wird, bezeichnet man als Couette Str\u00f6mung. Dabei ist kein Druckgradient n\u00f6tig, d.h. die Str\u00f6mung des Fluids\u00a0wird nur durch die Kraft\u00fcbertragung Platte-Fluid induziert.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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Messverfahren: Roationsviskosimeter<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Wenn der \u00e4u\u00dfere Zylinder (Messbeh\u00e4lter) rotiert und der innere Zylinder fest steht, handelt es sich um ein Couette-System. Bleibt jedoch der \u00e4u\u00dfere Zylinder fix und der Innenzylinder rotiert liegt ein Searle-System vor. Durch die Scherung des Fluids im Spalt wird der angetriebene Zylinder gebremst in Abh\u00e4ngigkeit von der Viskosit\u00e4t des Fluids. Diese Abbremsung liefert das Messsignal, welches ausgewertet werden kann.<\/p>

Die beiden Systeme unterscheiden sich darin, dass die entstehenden Str\u00f6mungen im Fluid sich unterschiedlich verhalten. Bei einem Couette-System bildet sich ein zu erwartender Geschwindigkeitsgradient zwischen den Zylinderw\u00e4nden aus, das Fluid str\u00f6mt laminar im Ringspalt, ohne eine radiale Geschwindigkeitskomponente aufzuweisen.<\/p>

Rotiert wie beim Searle-System der Innenzylinder, so bildet sich bei geringen Umdrehungsgeschwingkeiten analog eine laminare Str\u00f6mung aus mit einem Geschwindigkeitsgradienten, der umgekehrt zum Couette-System von innen nach au\u00dfen abnimmt. Bei hohen Umdrehungsgeschwingkeiten jedoch beobachtet man, da\u00df die Str\u00f6mung zerf\u00e4llt und sich senkrecht zur Drehachse stehende Wirbel ausbilden. Diese heissen Taylor-Wirbel und werden durch Zentrifugalkr\u00e4fte ausgel\u00f6st, welche das Fluid radial beschleunigen und von innen nach au\u00dfen bewegen. Diese Wirbel beeinflussen die Messergebnisse bei Searle-Systemen. Sie m\u00fcssen beachtet und kompensiert werden.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\"HPHT-Viscometer\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t
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HPHT-Viscometer<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Messen Sie die absolute Viskosit\u00e4t von Fl\u00fcssigkeiten unter Druck bis 1.500 bar und bei Temperaturen bis 200 \u00b0C. mit dem PSL Rotationsviskosimeter. Es bestimmt die Viskosit\u00e4t von Scherraten unabh\u00e4ngigen (newtonschen) sowie von Scherraten abh\u00e4ngigen (nicht-newtonschen) Fl\u00fcssigkeiten.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Expertenwissen Viskosit\u00e4t Viskosit\u00e4t ist die Eigenschaft einer bestimmten Fl\u00fcssigkeit, die ihren Str\u00f6mungswiderstand beschreibt. Eine hochviskose Fl\u00fcssigkeit neigt dazu, dickfl\u00fcssig zu sein wie beispielsweise Honig. Hochviskose Fl\u00fcssigkeiten flie\u00dfen viel langsamer wie d\u00fcnnfl\u00fcssige, z.B. Wasser. 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