Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
La viscosité joue un rôle important dans de nombreux procédés industriels, dès lors que des écoulements de fluide sont mis en jeu. Il est donc important de pouvoir la mesurer de façon fiable. Cet article décrit les différents dispositifs de mesures de la viscosité, puis les différents types de viscosimètres existants. Enfin il conclut en présentant les étalons de viscosité, pour les gaz et pour les liquides.
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-
Bernard LE NEINDRE : Docteur ès sciences - Directeur de recherche au Centre national de la recherche scientifique (CNRS)
INTRODUCTION
Des données précises sur la viscosité des fluides sont fondamentales pour la science et l’industrie. En effet, la viscosité joue un rôle important dans de nombreux procédés industriels qui mettent en jeu des écoulements de fluides ou des transferts de quantités de mouvement ; ainsi la viscosité est un paramètre qui intervient dans la mesure du débit, dans le calcul des coefficients de transfert thermique et dans le contrôle des processus chimiques. Comme les données expérimentales de viscosités sont limitées ou inexistantes pour de nombreux fluides et mélanges de fluides, en particulier dans les conditions extrêmes de température et de pression et dans la région critique, il est important de développer des méthodes expérimentales et théoriques d’évaluation de la viscosité pour les applications industrielles. Comme il est impossible de mesurer la viscosité de tous les systèmes en fonction de la température, de la pression et de la composition, le recours aux banques de données doit s’accompagner du développement de modèles théoriques basés sur des données expérimentales précises de fluides caractéristiques.
Cet article peut donc servir de guide aux ingénieurs qui envisagent d’entreprendre des mesures de viscosité ou être utile à ceux qui cherchent à évaluer les viscosités des gaz et des liquides en fonction de la température à la pression atmosphérique.
L’étude complète se divisera en deux parties :
-
[K 478] - Viscosité. Définitions et dispositifs de mesure ;
-
Viscosité- Méthodes d’estimation pour les fluides - Viscosité. Méthode d’estimation pour les fluides.
Dans ce deuxième article, l’auteur a surtout mis l’accent sur les méthodes pour lesquelles il existe des équations fondamentales bien fondées théoriquement ou celles qui offrent des potentialités d’application industrielles. Une description plus générale des méthodes de mesure est présentée dans l’article Viscosité [R 2 350] du traité Mesures et Contrôle.
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Étalons de viscosité3. Différents types de viscosimètres
3.1 Viscosimètres à tube capillaire
Les viscosimètres à tube capillaire sont très couramment utilisés, en particulier pour la mesure de viscosité des phases liquides. Ils ont comme avantage leur simplicité de construction et de mise en œuvre. Ils sont souvent choisis pour déterminer des étalons de viscosité, mais aussi pour des mesures industrielles de la viscosité des liquides à la pression atmosphérique .
Le principe du viscosimètre à tube capillaire (figure 2) est basé sur l’application de l’équation de Poiseuille. Cette équation permet de calculer la viscosité d’un fluide traversant un tube de section circulaire (normalement un capillaire mince) :
( 3 )
avec :
- a :
- rayon du tube
- ΔP :
- chute de pression le long du tube
- Q :
- débit volumique du fluide (par unité de temps)
- L :
- longueur du tube.
Une mesure plus rigoureuse nécessite la prise en compte de termes supplémentaires pour la correction d’énergie cinétique et la correction d’extrémité ; ainsi l’équation suivante a été très souvent utilisée pour les viscosimètres à tube capillaire :
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Différents types de viscosimètres
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - DOKTOR (A.), LÔSCH (H.W.), WAGNER (W.) - * - Int. J. Thermophys., 20, p. 485 (1999).
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(2) - EVERS (C.), LÔSCH (H.W.), WAGNER (W.) - * - Int. J. Thermophys., 23, p. 1411 (2002).
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(6) - PADUA (A.A.H.), FARELEIRA (J.M.N.A.), CALADO (J.C.G.), WAKEHAM (W.A.) - * - Rev. Sci. Instrum., 69, p. 2392 (1998).
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