Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
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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Lire l’articleAuteur(s)
-
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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Conclusion
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4. Étalons de viscosité
La fourniture d’étalons de viscosité pour l’industrie est primordiale, car la viscosité est un paramètre clé dans la mesure de la vitesse des écoulements, dans le calcul des coefficients de transfert de chaleur et dans le contrôle des réactions chimiques. Depuis la première mesure de la viscosité par Poiseuille, l’établissement d’étalons de viscosité pour les gaz et les liquides s’est avéré être une tâche extrêmement difficile. Ces étalons peuvent être utilisés pour vérifier la fiabilité d’une nouvelle méthode de mesure ou d’un nouvel appareil ; ils sont aussi indispensables pour étalonner les viscosimètres pour des mesures relatives. Alors qu’une détermination absolue de la viscosité est difficile et compliquée, une mesure relative est souvent beaucoup plus simple à réaliser.
4.1 Étalons de viscosité des gaz
Actuellement, il n’existe pas d’étalon de viscosité des gaz reconnu internationalement. Cependant, pour certains gaz simples, un bon accord a été observé entre les valeurs déterminées par différentes méthodes expérimentales et des calculs théoriques.
L’azote et les cinq gaz monoatomiques sont les matériaux les plus appropriés comme substances de référence, bien que l’air soit aussi une alternative. L’azote est disponible avec une grande pureté et est peu coûteux de sorte que c’est souvent l’étalon le plus commode à utiliser. La valeur suivante est recommandée pour la viscosité de l’azote à 25 oC et à la pression atmosphérique :
Des données de référence pour la viscosité des gaz rares pour des températures comprises entre 100 et 2 000 K et à la pression atmosphérique sont répertoriées dans le tableau 3. L’incertitude estimée de ces valeurs est de :
-
± 0,5 % de 100 K à 300 K ;
-
± 0,2 % de 300 K à 500 K ;
-
± 0,4 % de 500 à 800 K ;
-
± 0,5 % de 800 à 1 000 K ;
-
± 1...
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Étalons de viscosité
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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(3) - VELIYULIN (E.), VORONEL (A.), ØYE (H.A.) - * - J. Phys. : Condens. Matter, 7, p. 4821 (1995).
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(4) - KRALL (A.H.), NIEUWOUDT (J.C.), SENGERS (J.V.), KESTIN (J.) - * - Fluid Phase Equil., 36, p. 207 (1987).
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(5) - PADUA (A.A.H.), FARELEIRA (J.M.N.A.), CALADO (J.C.G.), WAKEHAM (W.A.) - * - Int. J. Thermophys., 15, p. 229 (1994).
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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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