ISSN:
1435-1528
Keywords:
Glass bead suspension
;
glass fibre suspension
;
viscoelastic suspending medium
;
orifice flow
;
flow hardening
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Chemistry and Pharmacology
,
Physics
Description / Table of Contents:
Abstract The influence of the elastic properties of the suspending medium on the flow of viscoelastic glass bead and glass fibre suspensions through flat orifices was investigated. The results are discussed by contrasting the flow behaviour of the viscoelastic suspensions with that of corresponding suspensions in a Newtonian suspending medium. For the suspensions in a Newtonian oil linear relationships were always found between the pressure loss and the effective velocity gradient in orifice flow. Thus it can be concluded that in this case the influence of the filler on the flow behaviour is independent of the imposed strain. Increasing the filler content or using more anisotropic particles led to higher viscosities and thus to larger pressure losses. It is well known that viscoelastic polyisobutene solutions show strain rate dependent flow behaviour. Due to the increasing influence of elasticity with increasing strain rate, the apparent flow curves can be divided into characteristic regions with different slopes. The addition of filler to such solutions altered the shape of the flow curves and it was found that the onset of “flow hardening” occurred at lower imposed strains. In addition, characteristic changes in the hardening behaviour and flow stability were observed; these were most pronounced for the fibre suspensions, even at low concentrations. For the fibre suspensions, these phenomena could be related to the influence of the fibres on the undisturbed flow field near the orifice, leading, in general, to higher strain velocities between the fibres. On the other hand, enhanced extensional strains are induced at the ends of the fibres and, at the same time, shear flow occurs along the fibres. These two effects counteract each other with respect to the hardening behaviour of the polymer. Similar effects may also occur in the glass bead suspensions, although they would certainly be less pronounced.
Notes:
Zusammenfassung Für Glaskugel- und Glasfasersuspensionen wird der Einfluß der elastischen Eigenschaften des Trägermediums auf das Einströmverhalten in flach-bodige Lochdüsen untersucht und durch Gegenüberstellung mit dem Fließverhalten gleichartiger Suspensionen in einem newtonschen Trägermedium anhand der Einlaufdruckverlustkurven diskutiert. Die Suspensionen mit newtonschem Trägermedium weisen in der Düsenströmung durchweg lineare Beziehungen zwischen Einlaufdruckverlust und aufge-prägtem Geschwindigkeitsgradienten auf, die einen von der Beanspruchung unabhängigen Einfluß des Feststoffes auf das Einströmverhalten der Suspensionen widerspiegeln. Steigende Feststoffkonzentrationen sowie zunehmende Formanisotropie der suspendierten Partikel führen zu einer Viskositätserhöhung und somit zu einer Zunahme des Einlaufdruckverlustes. Die Zugabe von Feststoffen zu viskoelastischen Polyisobutenlösungen bewirkt eine von der Beanspruchung abhängige Veränderung des Fließverhaltens der Suspensionen gegenüber den reinen Lösungen, deren scheinbare Fließkurven sich mit steigender Beanspruchung entsprechend einem zunehmenden Einfluß der Elastizität in charakteristische Bereiche mit unterschiedlichen Anstiegen unterteilen lassen. Insbesondere erfolgt durch den Feststoff das Einsetzen von Verfestigungserscheinungen schon bei geringeren äußeren Beanspruchungen sowie eine charakteristische Veränderung des Verfestigungsverhaltens und des Stabilitätsverhaltens der Strömung, die vor allem bei den Fasersuspensionen schon bei niedrigen Feststoffgehalten ausgeprägt in Erscheinung tritt. Diese Phänomene lassen sich auf eine durch die Partikel hervorgerufene Beeinflussung des ungestörten Düsenströmungs-feldes zurückführen, die sich zum einen allgemein in erhöhten Beanspruchungs-geschwindigkeiten zwischen den Partikeln niederschlägt. Zum anderen kommt es bei den Fasersuspensionen zu erhöhten Dehnbeanspruchungen an den Faserenden, gleichzeitig aber auch zur Ausbildung einer Scherströmung entlang den Fasern, also zu zwei Effekten, die in bezug auf das Verfestigungsverhalten des Polymer-materials entgegengesetzte Wirkungen haben. Derartige Einflüsse dürften in gerin-gerem Maße auch bei den Glaskugelsuspensionen eine Rolle spielen.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/BF01357953
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