Rheologica Acta

, Volume 8, Issue 2, pp 176–183 | Cite as

Normal stress measurement by means of a jet thrust apparatus

  • D. R. Oliver
  • W. C. MacSporran
Originals

Summary

Apparatus is described which enables the normal stress-shear rate behaviour of a viscoelastic liquid to be obtained from observations of the thrust of a jet of the liquid issuing from a capillary tube (or slot). Two types of apparatus are mentioned. In one type the jet thrust is obtained from the impact force on a boat which the jet strikes and in the other the reaction force on the jet nozzle is measured.

The assumptions which are made in converting the measured thrusts into normal stresses are discussed. In particular, it is shown that surface tension effects may be allowed for, and that there is no need to assume the validity of theWeissenberg hypothesis when parallel slots are used.

A general discussion of the results obtained when using “Newtonian” liquids and polymeric solutions is given. Tests on a series of starch solutions are described in which normal stress data obtained using the jet thrust apparatus are directly compared with those obtained by means of the rheogoniometer.

Several applications of the method are briefly given: a description of how the method may be applied to gases; measurement of the elastic properties of very dilute polymer solutions; and an examination of the entrance region by observing the effect of varying tubeL/D ratio on jet thrust.

Keywords

Starch Solution Surface Tension Effect Dilute Polymer Solution Viscoelastic Liquid Measured Thrust 

Zusammenfassung

Eine Apparatur zur Messung der Normalkraft, die bei der Scherung viskoelastischer Flüssigkeiten auftritt, wird beschrieben. Sie beruht auf der Beobachtung des Rückstoßes einer Kapillare (oder eines Spaltes), aus der ein Flüssigkeitsstrahl ausströmt. Zwei experimentelle Anordnungen werden beschrieben. Eine von diesen benutzt die Stoßkraft, die auf ein Schiffchen ausgeübt wird, um das Impulsmoment des Flüssigkeitsstrahles zu bestimmen, während die andere auf der Messung des Rückstoßes der Düse beruht.

Die Annahmen, die gemacht werden, um die Stoßkraft in eine Spannung, die rechtwinklig zur Dehnungskraft steht, umwandeln zu können, werden diskutiert. Es ist bemerkenswert, daß Oberflächenspannungseffekte berücksichtigt werden können, so daß es nicht nötig ist, die Gültigkeit derWeissenberg-Hypothese vorauszusetzen, falls parallele Spalte benutzt werden.

Eine allgemeine Diskussion der Ergebnisse an einfachen Flüssigkeiten und an Lösungen von Polymeren wird gegeben. Versuche mit Stärkelösungen werden erwähnt, wo mit der Rückstoßanordnung Spannungen in der Normalrichtung gemessen worden sind, die direkt mit denen, die mit einem Rheogoniometer erhalten wurden, verglichen werden.

Mehrere Anwendungen der Methode werden kurz gestreift; zum Beispiel die Anwendung der Methode zu Messungen an Gasen, zur Bestimmung der elastischen Eigenschaften sehr verdünnter Lösungen von Polymeren und zur Untersuchung des Einlaufgebiets durch Beobachtung des Effekts, welchen dasL/D-Verhältnis der Düse auf den Rückstoß des Flüssigkeitsstrahls hat.

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Copyright information

© Dr. Dietrich Steinkopff Verlag 1969

Authors and Affiliations

  • D. R. Oliver
    • 1
  • W. C. MacSporran
    • 1
  1. 1.Department of Chemical EngineeringUniversity of BirminghamEngland

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