Viscosità Liquidi A-1) La viscosità può essere ricavata con il nomogramma di Figura 1

Liquido X Y Liquido X Y Acetaldeide Acetico Acido 100% Acetico Acido 70%/H2O Acetica Anidride Acetone 100% Acetone 35%/H2O Acetonitrile Acqua Acrilico Acido Allil Alcol Allil Bromuro Allil Ioduro Ammoniaca 100% Ammoniaca 26%/H2O Amil Acetato Amil Alcol Anilina Anisolo Arsenico TriCloruro Azoto Biossido Benzene Brina CaCl2 25%/H2O Brina NaCl 25%/H2O Bromo BromoToluene Butano (n) Butano (iso) Butil Acetato (n) Butil Acrilato Butil Alcol (n) Butirrico Acido Carbonio Biossido Carbonio Disolfuro Carbonio TetraCloruro Cicloesano Cicloesanolo CloroBenzene Cloroformio CloroSolfonico Acido CloroToluene, orto CloroToluene, meta CloroToluene, para Cresolo meta DiBromoMetano DiCloroEtano DiCloroMetano DiEtilChetone DiEtilenGlicole DiEtilOssalato DiFenile DiMetilOssalato DiPropilEtere DiPropilOssalato Eptano(n) Esano (n) Etil Acetato Etil Acrilato Etil Alcol 100% Etil Alcol 95%/H2O Etil Alcol 40%/H2O EtilBenzene EtilBromuro 2-EtilButilAcrilato EtilCloruro EtilEtere EtilFormiato 2-EtilEsilAcrilato EtilIoduro EtilPropionato EtilPropilEtere EtilSolfuro EtilenBromuro EtilenCloruro EtilenGlicole EtilidenCloruro Fenolo FluoroBenzene

15,2 12,1 9,5 12,7 14,5 7,9 14,4 10,2 12,3 10,2 14,4 14,0 12,6 10,1 11,8 7,5 8,1 12,3 13,9 12,9 12,5 6,6 10,2 14,2 20,0 15,3 14,5 12,3 11,5 8,6 12,1 11,6 16,1 12,7 9,8 2,9 12,3 14,4 11,2 13,0 13,3 13,3 2,5 12,7 13,2 14,6 13,5 5,0 11,0 12,0 12,3 13,2 10,3 14,1 14,7 13,7 12,7 10,5 9,8 6,5 13,2 14,5 11,2 14,8 14,5 14,2 9,0 14,7 13,2 14,0 13,8 11,9 12,7 6,0 14,1 6,9 13,7

4,8 14,2 17,0 12,8 7,2 15,0 7,4 13,0 13,9 14,3 9,6 11,7 2,0 13,9 12,5 18,4 18,7 13,5 14,5 8,6 10,9 15,9 16,6 13,2 15,9 3,3 3,7 11,0 12,6 17,2 15,3 0,3 7,5 13,1 12,9 24,3 12,4 10,2 18,1 13,3 12,5 12,5 20,8 15,8 12,2 8,9 9,2 24,7 16,4 18,3 15,8 8,6 17,7 8,4 7,0 9,1 10,4 13,8 14,3 16,6 11,5 8,1 14,0 6,0 5,3 8,4 15,0 10,3 9,9 7,0 8,9 15,7 12,2 23,6 8,7 20,8 10,4

Formico Acido Freon-11 Freon-12 Freon-21 Freon-22 Freon-113 Freon-114 Fosforo TriBromuro Fosforo TriCloruro Glicerina 100% Glicerina 50%/H2O IdroClorico Acido 31,5%/H2O IodoBenzene IsoButil Alcol IsoButirrico Acido IsoPropil Alcol IsoPropil Bromuro IsoPropil Cloruro IsoPropil Ioduro Kerosene Lino Olio Grezzo Mercurio Metil Alcol 100% Metil Alcol 90%/H2O Metil Alcol 40%/H2O Metil Acetato Metil Acrilato Metil i-Butirrato Metil n-Butirrato Metil Cloruro Metil Etil Chetone Metil Formiato Metil Ioduro Metil Propionato Metil Propil Chetone Metil Solfuro Naftalina Nitrico Acido 95%/H2O Nitrico Acido 60%/H2O NitroBenzene NitroToluene Ottano (n) Ottilico Alcol PentaCloroEtano Pentano Propano Propionico Acido Propil Acetato Propil Alcol Propil Bromuro Propil Cloruro Propil Formiato Propil Ioduro Sodio Sodio Idrossido 50%/H2O Stannico Cloruro Succino Nitrile Solforico Acido 110% Solforico Acido 100% Solforico Acido 98%/H2O Solforico Acido 60%/ H2O Solforil Cloruro Solfuro Diossido TetraCloroEtano TetraCloroEtilene Tiofene TitanioTetraCloruro Toluene TriCloroEtilene TriEtilenGlicole Turpentina Vinil Acetato Vinil Toluene Xilene (orto) Xilene (meta) Xilene (para)

10,7 14,4 16,8 15,7 17,2 12,5 14,6 13,8 16,2 2,0 6,9 13,0 12,8 7,1 12,2 8,2 14,1 13,9 13,7 10,2 7,5 18,4 12,4 12,3 7,8 14,2 13,0 12,3 13,2 15,0 13,9 14,2 14,3 13,5 14,3 15,3 7,9 12,8 10,8 10,6 11,0 13,7 6,6 10,9 14,9 15,3 12,8 13,1 9,1 14,5 14,4 13,1 14,1 16,4 3,2 13,5 10,1 7,2 8,0 7,0 10,2 15,2 15,2 11,9 14,2 13,2 14,4 13,7 14,8 4,7 11,5 14,0 13,4 13,5 13,9 13,9

15,8 9,0 5,6 7,5 4,7 11,4 8,3 16,7 10,9 30,0 19,6 16,6 15,9 18,0 14,4 16,0 9,2 7,1 11,2 16,9 27,2 16,4 10,5 11,8 15,5 8,2 9,5 9,7 10,3 3,8 8,6 7,5 9,3 9,0 9,5 6,4 18,1 13,8 17,0 16,2 17,0 10,0 21,1 17,3 5,2 1,0 13,8 10,3 16,5 9,6 7,5 9,7 11,6 13,9 25,8 12,8 20,8 27,4 25,1 24,8 21,3 12,4 7,1 15,7 12,7 11,0 12,3 10,4 10,5 24,8 14,9 8,8 12,0 12,1 10,6 10,9

B) Metodi di Predizione

La viscosità di un liquido puro alla sua temperatura normale di ebollizione (pressione1ATA) è di circa 0,29 centipoise (approssimazione ± da 25% a 30%). - µLeb = 0,29 centipoise Una altra valutazione della viscosità di un liquido puro alla sua temperatura normale di ebollizione (pressione 1 ATA) può essere ottenuta con la correlazione di Arrhenius di seguito riportata

- µLeb = 0,275·(ρLeb)1/2 centipoise

µLeb = viscosità liquido a temperatura normale di ebollizione (1 ATA) centipoise

ρLeb = peso specifico liquido a temperatura normale ebollizione (1 ATA) Kg/dm3

Questa formula presenta una deviazione media del 21% e max del 52% Una valutazione della viscosità di un liquido puro a temperature diverse da quella normale di ebollizione può essere ottenuta con la formula di Thomas:

- µL = 0,1167·(ρL1/2)·10Y centipoise

dove ρL = peso specifico liquido Kg/dm3

Y = ψ·(1-TR)/TR (TR =T/TC = Temperatura ridotta) T/TC = Temperatura del sistema/Temperatura critica e dove B è una costante che può essere calcolata dalla somma dei contributi atomici e di gruppo riportati in tabella.

Gruppo Contributo ψ i Carbonio (C) - 0,462 Idrogeno (H) + 0,249 Ossigeno (O) + 0,054 Cloro (Cl) + 0,340 Bromo (Br) + 0,326 Iodio (I) + 0,335 Zolfo (S) + 0,043 C6H5 + 0,385 Doppio Legame (=) + 0,478 CO (esteri e chetoni) + 0,105 CN (cianuri) + 0,381

ψ = ∑ ψ i

Questa formula è valida essenzialmente per temperature inferiori alla temperatura normale di ebollizione e per viscosità inferiori a 15 centipoise. Questa formula presenta una deviazione media del 20% e max del 90%

C) Variazione della viscosità con la Temperatura

La variazione della viscosità con la temperatura può essere ottenuta con le formula di cui al punto (B) se sono note le variazioni del peso specifico con la temperatura.

Noto il valore della viscosità a due temperature µL 1 a T1 µL 2 a T2) si può usare la correlazione di Guzman-Andrade

µL = A·e(B/T) dove A e B si ricavano come segue:

A = µL 1/e(B/T1)

B = [ln µL / µL 2)]·[ (T1·T2)/(T2-T1)] Questa correlazione da eccellenti risultati per molti composti puri inorganici ed organici, sali fusi, metalli liquidi, glasse e soluzioni saline (approssimazione da 1 a 2%) ma mostra errori relativamente grandi per alcuni liquidi altamente polari.

Se è noto un solo valore di viscosità µL21 alla temperatura T1, si può conoscere un secondo

valore µL2 alla temperatura T2, usando il diagramma empirico di Lewis-Squires che è basato essenzialmente su dati relativi a prodotti organici e non si applica a mercurio, sospensioni ed emulsioni (vedere Figura 2 approssimazione del 20%).

Per usare il diagramma riportare il valore di viscosità, µL1, noto sulla scala (ordinate) di viscosità, a cui corrisponderà il valore di T1 sulle ascisse, e quindi seguire la curva di quanto necessario, come indicato sulle ascisse, per raggiungere il valore di temperatura T2 a cui si

vuole conoscere la viscosità µL 2 che potrà essere letta sulle ordinate in corrispondenza del valore T2 sulle ascisse.

D) Miscele di Liquidi Miscibili ed Immiscibili Premesso che, in linea generale, è impossibile correlare la viscosità di miscele di liquidi a quelle dei liquidi puri che le costituiscono sono state proposte alcune formule per calcolare la

Viscosità µLM di miscele di liquidi che vengono di seguito riportate:

Liquidi Miscibili - µLM = [∑X i·(7777Li)

(1/3)]3

dove: Xi = frazione molare del Componente i 7777Li = viscosità del componente i

∑ = sommatoria [X1(µL1)(1/3)+X2(µL2)(1/3)+...+XN(µLN)(1/3)]3

Questa formula si può applicare a non elettroliti, a liquidi non associati similari con pesi molecolari vicini e viscosità non molto diverse (77771-77772)< 15 centipoise. Questa formula è accurata al 2-3% per miscele di oli.

Liquidi Miscibili/Immiscibili (miscele binarie)

- µLM = µLC ·[1+2,5.ФD·(µLD+0,4·µLC)/(µLC + µLD)]

µLC = viscosità fase liquida continua

µLD = viscosità fase liquida dispersa (a minor volume)

ФD = concentrazione (%) fase liquida dispersa (a minor volume) = [(WD/γγγγLD)/(WC/γγγγLC+WD/γγγγLD)] γγγγLC/γγγγLD = peso specifico liquido Kg/dm3

(fase continua γγγγLC fase dispersa γγγγLD) WD/WC = % peso fase dispersa (WD)/fase continua(WD) Questa formula proposta originariamente per miscele binarie liquidi immiscibili con ФD <

0,03 è stata verificata anche per miscele binarie di liquidi miscibili con ФD < 0,45 con risultati migliori della formula precedente e può quindi essere applicata per miscele binarie sia di liquidi miscibili (ФD < 0,45) che di liquidi immiscibili ФD < 0,03.

Liquidi Immiscibili

- µLM = П(µLi)(Xi) µµµµLM = Viscosità miscela binaria Xi = Frazione molare del componente i

µLi = viscosità del componente i

П = moltiplicatoria (µL1)(X1)·( µL2)(X2) Questa formula è stata proposta per miscele binarie di liquidi immiscibili ad alto valore di contenuto di fluido disperso ФD < 0,03 .

E) Soluzioni Saline (Sali Inorganici in Acqua)

Per soluzioni saline di sali inorganici in acqua con contenuto di sali del 30% peso max si assume in prima approssimazione:

µL = (1+XS/0,3)· µLAcqua

XS = frazione in peso del sale sciolto in acqua (0,3 max) F) Sospensioni Liquido/Solido

Per il calcolo della viscosità di Sospensioni Liqui do/Solido sono state proposte le seguenti formule:

ФS

Concentrazione fase solida µLS

Viscosità sospensione solida

0,00 = ФS < 0,10 µLS = µL · [(1+0,5.ФS)/(1+ФS)(4)]

0,10 = ФS < 0,30 µLS = µL ·[1+2,5.ФS +10,5·ФS (2)]

0,30 = ФS < 0,35 µLS = µL ·[1+2,5.ФS +7,17·ФS (2)+16,2·ФS

(3)] 0,35 = ФS < 0,40 µLS = µL ·[ (1+4,5.ФS)]

0,40 = ФS < 0,50 µLS = µL ·[1+(2,5 ФS)/(2-2,70.ФS] (2)

0,50 = ФS < 0,90 µLS = µL /[1-ФS(1/3)]

µLS = viscosità sospensione liquido/solido centipoise

µL = viscosità liquido centipoise

ФS = [(WS/γγγγLS)/(WL/γγγγL+WS/γγγγS)] Concentrazione fase solida γγγγL = peso specifico liquido Kg/dm3

γγγγS = peso specifico solido Kg/dm3

WS = % peso fase solida WL = % peso fase liquida Queste formule sono applicabili solo per solidi “free-flowing”(ad esempio polveri metalliche e particelle di vetro). Per solidi quali argilla, gesso, amido e grafite che non sono “free-flowing” la viscosità è quasi sempre maggiore di quanto calcolato. G) Variazione della viscosità con la Pressione

La variazione della viscosità con la pressione è molto bassa e può essere trascurata per pressioni inferiori a 40 Atm.

Figura 1

Figura 2-1 Variazione approssimata della viscosità dei liquidi con la temperatura

Figura 2-2 Variazione approssimata della viscosità dei liquidi con la temperatura

BIBLIOGRAFIA 1) Perry. Chemical Engineers Handbook 2) Gallant. Phisical Properties of Hydrocarbons 3) Reid, Prausnitz, Sherwood. The Properties of Gases and Liquids 4) Tredici. Impianti Chimici I