The vane‐in‐cup as a novel rheometer geometry for shear thinning and thixotropic materials

Barnes, Howard A.; Carnali, J. O.

doi:10.1122/1.550103

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“…All other concentric cylinders advantages and disadvantages remain. For the end effects no easy physical solution exists, but experimental countermeasures can be considered [20].…”

Section: Concentric Cylinders Geometry 21mentioning

confidence: 99%

Measuring Rheological Properties of Cement Pastes: Most common Techniques, Procedures and Challenges

et al. 2017

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The science of rheology is increasingly used to describe the properties of fresh cement paste. Compared to standard workability tests, rheological properties allow for more fundamental investigation, more precise phenomenological description of flow properties and serve as input for numerical simulations. Standard commercially available rheometers are typically used to perform those measurements. However, the results of the measurement depend on the geometry, testing procedure and a number of potential artefacts. This technical letter describes the most common techniques and procedures used to assess the rheological properties of cement paste, as well as challenges during measurements and actions to counter these challenges.

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“…All other concentric cylinders advantages and disadvantages remain. For the end effects no easy physical solution exists, but experimental countermeasures can be considered [20].…”

Section: Concentric Cylinders Geometry 21mentioning

confidence: 99%

Measuring Rheological Properties of Cement Pastes: Most common Techniques, Procedures and Challenges

et al. 2017

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“…(6)-(8). The flow in a vane-incup configuration can be approximated as a Couette flow at low Reynolds numbers (Barnes and Carnali 1990). Therefore, the gap between the tip of the vane and the outer cylinder was used in the definition of the Reynolds number (Lathrop et al 1992).…”

Section: Determination Of the Power Number Equationmentioning

confidence: 99%

“…In a vane-in-cup configuration, direct determination of shear rate is difficult, particularly at a higher rotation speed for the vane-in-cup viscometer (Barnes and Carnali 1990;Barnes and Nguyen 2001). Although an ultrasonic Doppler velocimetry can be used to measure the velocity profile between the gaps of the rotors and stators (Derakhshandeh et al 2010b), the cost of the viscometer will be much increased.…”

Section: Introductionmentioning

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The shear viscosity of carbon fibre suspension and its application for fibre length measurement

2015

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. (2016) The shear viscosity of carbon fibre suspension and its application for fibre length measurement. Rheologica Acta, 55 (1). pp. A note on versions:The version presented here may differ from the published version or from the version of record. If you wish to cite this item you are advised to consult the publisher's version. Please see the repository url above for details on accessing the published version and note that access may require a subscription. AbstractThe viscosity of short carbon fibre suspensions in glycerol aqueous solution was measured using a bespoke vane-in-cup viscometer, where the carbon fibre has an aspect ratio from 450 to 2209. In the semi-concentrated regime, nL 3 ranging from 20 to 4400, the suspensions demonstrated strong shear-thinning characteristics particularly at higher concentrations. The shear-thinning characteristic is strongly related to the crowding factor proposed by Kerekes, indicating that non-hydrodynamic interactions occur in the suspensions. The influence of fibre bending on viscosity emerges when the bending ratio is lower than 0.0028. An empirical model based on transient network formation and rupture was proposed and used to correlate the relative viscosity with fibre concentration nL 3 and shear rate. Based on the model, a viscosity method is established to analyse the fibre length by measuring the viscosity of the fibre suspension using a bespoke vane-in-cup viscometer.

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“…A analogia com Couette pode ser confirmada para o fluido newtoniano; para o fluido com tensão limite, ao contrário do apresentado em simulações numéricas na literatura onde a indicação da geometria vane ocorre para fluidos com índice de comportamento n ≤ 5 (29,30), devido à uma componente extensional as medidas por ressonância magnética evidenciaram uma distribuição do cisalhamento dissociada da simetria cilíndrica, este fato pode levar a uma possível migração de partículas em fluidos com tensão limite; por último notou-se para a suspensão, uma pequena região de deslizamento formada na interface entre a área com cisalhamento e entre as placas (movimento de corpo rígido), sendo essa região criada pelo fluido intersticial (com tensão limite).…”

Section: Tipos De Geometrias E Métodos De Misturaunclassified

Um Modelo Constitutivo Fenomenológico Irreversível Para Descrição Reológica De Pastas De Cimento

RODRIGUES¹

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Ao meu orientador Paulo Roberto de Souza Mendes pela honra de desenvolver pesquisa em nível internacional ao seu lado, pelo acompanhamento desse trabalho, especialmente pelos valiosos ensinamentos, discussões e a oportunidade de aprimorar meus conhecimentos.A Flávio H. Marchesini por me inserir no mundo da Reologia e Rafael M. Oliveira pelas muitas discussões físicas e numéricas.Aos professores do Departamento de Engenharia Mecânica pelos cursos ministrados.Aos colegas do Greo (Grupo de Reologia) pela troca de experiência, discussões e pelos momentos espirituosos que tornaram esse trabalho menos árduo, em particular a Bruno Fonseca, Behbood Abedi, Eliana Marin, Luiz Sica, Paulo Henrique, Pedro Tobar, Priscilla Varges, Ricardo Leite, Aline Abdu, Roberta Kamei e William Candela.À Carina Beline pela ajuda nos trâmites administrativos necessários para conclusão dessa tese.A Petrobras, CAPES e à PUC-Rio, pelos auxílios concedidos, sem os quais esse trabalho não poderia ter sido desenvolvido.À minha esposa Gabriela, fundamental nessa etapa da minha vida. Obrigado por me ajudar a ultrapassar os obstáculos que enfrentei, pela compreensão, cumplicidade, carinho e apoio ao longo de todo esse tempo. Te amo.À minha mãe, pela resiliência que a vida lhe impôs, me permitindo chegar até aqui, obrigado por ser quem é e pelo amor incondicional. Te amo. A performance de protocolos geralmente empregados na caracterização reológica de pastas de cimento é investigada. Para este fim duas pastas de cimento foram utilizadas, Pasta A e Pasta B, com a mesma densidade e razão água-cimento, diferindo quanto aos aditivos empregados. O procedimento API (American Petroleum Institute), tal qual, sua modificação é estudada. Curvas de escoamento são determinadas com o auxílio de um reômetro rotacional através de três diferentes métodos (ramp up/ramp down, ramp down e viscosidade mínima). O procedimento API gerou curvas de escoamento que superestimaram (Pasta A) ou subestimaram (Pasta B) a viscosidade dentro da faixa de cisalhamento estudada. Os desvios tornam-se particulamente maiores em baixas taxas, e para Pasta B, por causa de efeitos tixotrópicos, o regime permanente não é atingido. A modificação do protocolo API investigada resultou em curvas de escoamento similares ao método de viscosidade mínima. Um novo modelo constitutivo fenomenológico irreversível é proposto para descrição reológica de pastas de cimento (voltadas para poços de petróleo) sob escoamento de cisalhamento simples. Para esse objetivo uma série de experimentos foram realizados, como taxa de deformação constante, construção e destruição da microestrutura. O modelo proposto utiliza a própria fluidez, recíproca da viscosidade, para descrever a evolução da estrutura da pasta. O efeito macroscópico do fenômeno de hidratação na reologia é introduzido por meio de uma função exponencial para tensão limite de escoamento. Todos os dez parâmetros necessários no modelo são experimentalmente obtíveis. Os resultados mostraram boa concordância entre os dados experimentais e a modelagem, emb...

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The vane‐in‐cup as a novel rheometer geometry for shear thinning and thixotropic materials

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