مقدمه
در صنایع مختلف، از تولید محصولات غذایی و دارویی گرفته تا شوینده‌ها، رنگ‌ها، روانکارها و فرآورده‌های شیمیایی، ویژگی‌های فیزیکی مایعات اهمیت بالایی دارند. دو ویژگی کلیدی که تقریباً در تمام کاربردهای مهندسی و کنترل کیفیت سیالات مورد توجه‌اند، گرانروی (Viscosity) و چگالی (Density) هستند.
گرانروی مشخص می‌کند مایع چقدر “سخت‌تر” جریان پیدا می‌کند، و چگالی نشان می‌دهد که در حجم یکسان، مایع چقدر جرم دارد. شناخت این دو ویژگی برای طراحی پمپ‌ها، مخلوط‌کن‌ها، نازل‌ها و هموژنایزرها ضروری است.
تعریف کوتاه
گرانروی (ویسکوزیته): مقاومت مایع در برابر جاری شدن. واحد: سانتی‌پوآز (cP) یا پاسکال‌ثانیه (Pa·s).
چگالی: جرم بر واحد حجم مایع. واحد: کیلوگرم بر مترمکعب (kg/m³).
معمولاً با افزایش دما، گرانروی کاهش و چگالی نیز اندکی کم می‌شود.
جدول جامع مقدار ویسکوزیته و چگالی مواد متداول
| ردیف | نام مایع | دما (°C) | گرانروی (cP) | چگالی (kg/m³) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | آب | 25 | 0.89 | 997 |
| 2 | آب مقطر | 25 | 0.89 | 998 |
| 3 | اتانول | 25 | 1.1 | 789 |
| 4 | متانول | 25 | 0.6 | 791 |
| 5 | بنزین | 25 | 0.6 | 720 |
| 6 | دیزل (گازوئیل) | 25 | 2.5–4 | 830 |
| 7 | نفت سفید | 25 | 1.8–2.5 | 800 |
| 8 | روغن موتور SAE 10W-40 | 40 | 80–150 | 870 |
| 9 | روغن موتور SAE 30 | 40 | 150 | 870 |
| 10 | روغن گیاهی | 25 | 65–100 | 910 |
| 11 | گلیسیرین | 25 | 945 | 1260 |
| 12 | عسل طبیعی | 25 | 2000–10000 | 1420 |
| 13 | شربت قندی 70٪ | 25 | 400–800 | 1300 |
| 14 | نوشیدنی انرژی‌زا | 25 | 2–4 | 1040 |
| 15 | شیر | 25 | 2–3 | 1030 |
| 16 | سس مایونز | 25 | 1000–5000 | 1010–1100 |
| 17 | مایع ظرفشویی | 25 | 300–1000 | 1040 |
| 18 | مایع شوینده لباس | 25 | 500–1500 | 1030 |
| 19 | شامپو | 25 | 1000–2000 | 1020–1040 |
| 20 | کرم مرطوب‌کننده | 25 | 5000–20000 | 950–1050 |
| 21 | خمیر دندان | 25 | 100000–300000 | 1300–1500 |
| 22 | گریس صنعتی | 25 | 1,000,000–10,000,000 | 880–940 |
| 23 | رنگ پایه آب | 25 | 500–3000 | 1050 |
| 24 | رنگ پایه روغن | 25 | 1000–4000 | 950 |
| 25 | رزین اپوکسی | 25 | 900–1200 | 1150 |
| 26 | سم مایع کشاورزی | 25 | 2–10 | 1000–1150 |
| 27 | کود مایع نیتروژنی | 25 | 10–50 | 1100–1300 |
| 28 | صابون مایع غلیظ | 25 | 3000–8000 | 1050 |
| 29 | لاتکس (پایه آب) | 25 | 50–150 | 960–1000 |
| 30 | گازوئیل زمستانی | 0 | 4–6 | 820 |
نکته: داده‌ها میانگین تجربی هستند و در محدوده‌ی دمای 25°C (یا ذکر شده) در شرایط استاندارد گزارش شده‌اند. تغییر دما، غلظت و ترکیب می‌تواند باعث تفاوت در مقادیر شود.
این مقادیر تقریبی است و برای محاسبات مهندسی حتما باید از مقادیر دقیق اندازه گیری شده استفاده کنید.
اهمیت شناخت گرانروی و چگالی در فرآیندها
در طراحی و بهینه‌سازی تجهیزات مانند هموژنایزر، پمپ، مبدل، و پرکن، دانستن گرانروی و چگالی مایع بسیار حیاتی است.
به عنوان نمونه:
در هموژنایزرها، مایع‌های با گرانروی بالا به فشار شکست بیشتر و نازل‌های خاص‌تر نیاز دارند.
در صنایع غذایی، کنترل گرانروی تعیین‌کننده‌ی بافت، حس دهانی و پایداری محصول است.
در رنگ و رزین، تنظیم گرانروی برای پاشش یکنواخت و جلوگیری از شره اهمیت دارد.
در روانکارها و گریس‌ها، گرانروی تعیین‌کننده‌ی مقاومت فیلم روغنی و طول عمر قطعات است.
جمع‌بندی
گرانروی و چگالی دو ویژگی بنیادی مایعات(مخلوط، محلول، امولسیون، سوسپانسیون، کلوئید) هستند که پایه‌ی بیشتر محاسبات و طراحی‌های مهندسی محسوب می‌شوند.
هرچند مقادیر بالا حدودی‌اند، اما دیدی کلی از تفاوت بین مایعات متداول به دست می‌دهند. در پروژه‌های واقعی، استفاده از دستگاه‌های دقیق مانند ویسکومتر دیجیتال، پیکنومتر شیشه‌ای یا دانسیتومتر صنعتی توصیه می‌شود تا داده‌های دقیق برای کنترل کیفیت و طراحی به دست آید.
