طراحی، ساخت و ارزیابی دستگاه ویسکومتر فوردکاپ برای کاربری آزمایشگاهی

سنجش دقیق ویسکوزیته به عنوان یک خاصیت رئولوژیک کلیدی، در بهینه سازی فرآیندها و کنترل کیفیت محصولات در صنایع غذایی و صنایع وابسته امری ضروری است. هدف از این پژوهش، طراحی، ساخت و ارزیابی ویسکومتر فوردکاپ آزمایشگاهی، کم هزینه و مطابق با اصول استاندارد بین المللی ASTM D۱۲۰۰ بود. دستگاه ساخته شده از یک محفظه استوانه ای شفاف مجهز به یک نازل به قطر ۲ میلی متر تشکیل شد. واسنجی با استفاده از آب مقطر به عنوان سیال مرجع در گستره دمایی ۱۰ تا ۸۰ درجه سانتی گراد انجام شد و منحنی واسنجی و ضریب وابسته به دستگاه (K) استخراج گردید. عملکرد دستگاه با اندازه گیری ویسکوزیته دینامیکی روغن موتور ۱۰W۴۰ و روغن گیربکس ۷۵W۹۰ در دماهای مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که دستگاه قابلیت تشخیص روند کاهش ویسکوزیته با افزایش دما را با دقت قابل قبولی دارا است. به طوری که مقادیر محاسبه شده برای روغن موتور در ۴۰ درجه سانتی گراد (۰.۰۰۲۳۹۷ پاسکال ثانیه) و روغن گیربکس در ۵۰ درجه سانتی گراد (۰.۰۰۱۱۵۱ پاسکال ثانیه) با مقادیر گزارش شده توسط سازندگان و پایگاه های داده معتبر همخوانی نزدیکی داشت. تحلیل رگرسیون خطی بین زمان تخلیه و ویسکوزیته، ضریب تعیین (R²) بالای ۰.۹۹ را نشان داد که حاکی از صحت رابطه خطی پایه است. اگرچه محدودیت هایی مانند خطای انسانی در زمان سنجی و اثرات کشش سطحی شناسایی شد، ولی این دستگاه به عنوان یک ابزار آموزشی و برای برآوردهای سریع در کنترل کیفیت اولیه، بسیار کارآمد و مقرون به صرفه ارزیابی می شود.

کلیدواژه ها:

ویسکومتر فوردکاپ ، ویسکوزیته دینامیکی ، رئولوژی ، سیالات غذایی ، مهندسی صنایع غذایی