Peso specifico

Definizione

Il peso specifico (S.G.) è il rapporto tra la densità di una sostanza e quella di una sostanza di riferimento. Per i liquidi e i solidi la sostanza di riferimento è quasi sempre acqua a 4°C dove ha la densità massima di 1 g/cm3.

Tenendo conto di ciò, il peso specifico (S.G.) di un fluido è il rapporto tra la densità dei liquidi e la densità dell’acqua, come mostrato di seguito:

Latex formula

S.G. – Peso specifico del fluido da misurare
Pf – Densità del fluido da misurare (g/cm3)
Pw – Densità dell’acqua (g/cm3)

Si noti che è possibile utilizzare qualsiasi unità per la densità purché siano entrambe uguali per il fluido e l’acqua, poiché il rapporto tra i due valori sarà sempre lo stesso.

Ciò fornisce fluidi più densi dell’acqua, un valore
S.G. > 1 e fluidi meno densi dell’acqua rispetto a un valore S.G. < 1.

Misurare la gravità specifica

In primo luogo, ci sono 2 modi in cui è possibile misurare S.G. come indicato di seguito:

Idrometro

Un idrometro è un dispositivo che può essere utilizzato per determinare direttamente la S.G. di un fluido che richiede solo
un piccolo campione del fluido.

Riempiendo un contenitore cilindrico con il fluido da testare e posizionando l’idrometro nel contenitore in modo che diventi sospeso nel fluido, è possibile leggere l’S.G. del fluido da dove la superficie del fluido tocca la scala sull’idrometro.

Per una lettura accurata, assicurarsi che l’idrometro sia completamente sospeso nel fluido, ovvero che non tocchi i lati o il fondo del contenitore e che sia stato calibrato correttamente. L’idrometro può essere calibrato utilizzando l’acqua come fluido sottoposto a prova alle condizioni standard di 4°C e controllando se la lettura S.G. è 1.

Calcolo con densità / peso

Dalla definizione di S.G., se conosciamo la densità del fluido, possiamo calcolare direttamente l’S.G. del fluido dividendo questo valore per la densità dell’acqua alle stesse condizioni. Poiché la densità è uguale alla massa rispetto al volume, la S.G. può anche essere calcolata dividendo la massa del fluido per la massa d’acqua per lo stesso volume di fluido e acqua.

IDROMETRO

Combinazione di liquidi multipli con diverso peso specifico

Quando si mescolano più liquidi di diverse quantità di S.G., il prodotto è un nuovo liquido con una propria S.G. che è diversa dai componenti che la compongono. La S.G. della miscela può essere trovata come segue:

S.Gi – Gravità specifica delle specie i
xi – frazione di massa delle specie i

Ad esempio, considera due liquidi, A e B, dove A ha un S.G. di 1.0 e B ha un S.G. di 1.5 e sono mescolati insieme in un rapporto di 2:3 in peso, cioè il 40% del prodotto è costituito di A e il restante 60% del prodotto è costituito da B.

La S.G. del prodotto può essere calcolata come segue:

Latex formula

Effetto sul mixaggio

È importante conoscere la quantità di liquidi da miscelare quando si decide quale tipo di miscelatore deve essere utilizzato. Questo perché la S.G. dei liquidi ha un effetto sui requisiti di potenza per ottenere una miscelazione corretta.

Per i fluidi newtoniani, con l’aumentare di S.G., aumenta anche la potenza necessaria per la miscelazione e quindi se S.G. non è stato considerato per determinare il tipo di girante e riduttore richiesto per il miscelatore, è probabile che la potenza richiesta venga sottovalutata e di conseguenza , danneggiare il mixer.

Miscelazione liquidi / liquidi

Nelle applicazioni in cui due o più liquidi devono essere miscelati, la differenza di S.G. può essere un fattore importante. Anche se i due componenti sono miscibili, se c’è una grande differenza di S.G. tenderanno a dividersi in due livelli separati. Se un componente ha una S.G. inferiore all’altra, tenderà a galleggiare sulla parte superiore della maggior parte del fluido e sarà difficile da incorporare nel prodotto. Se il prodotto ha un S.G. più alto tenderà a cadere verso il basso e sarà di nuovo difficile da incorporare nel fluido sfuso.

Maggiore è la differenza di S.G. tra due componenti, maggiore è l’intensità di miscelazione richiesta per miscelarli efficacemente. La miscelazione può anche essere aiutata dall’aggiunta di una seconda ventola vicino alla parte superiore del livello del fluido che viene utilizzata per creare intenzionalmente un piccolo vortice. Ciò attira il componente più leggero verso il basso dalla superficie del fluido nella massa principale.

Un’idea simile si ottiene usando una girante a basso livello “kicker” alla base del serbatoio per sollevare il componente più pesante nella massa del fluido.

Miscelazione solido / liquido

Nelle applicazioni con sospensioni solide la differenza di S.G. può comportare problemi ancora maggiori. Se il solido non si dissolverà nel liquido, allora il mixer deve lavorare costantemente per mantenere i solidi sospesi nel liquido. Ciò può significare che è necessaria un’agitazione ad alta intensità, con motori di grandi dimensioni e velocità elevate della girante necessarie per garantire che i solidi rimangano sospesi.

Come con la miscelazione liquido / liquido, posizionare una seconda girante nella parte superiore del serbatoio di miscelazione può aiutare a prelevare componenti più leggeri nella maggior parte del fluido in cui la girante principale può disperderli nel liquido. E le giranti a basso livello di tipo kicker possono essere utilizzate per aiutare a scacciare i solidi pesanti dalla base del serbatoio dove sono più facilmente trascinati nel flusso dalla girante principale e trasportati nel fluido sfuso.

Brix Scale (°bx)

Un modo comune per misurare l’S.G. di un fluido indirettamente, è dai gradi Brix del fluido. Un grado Brix (1°bx) è definito come 1 grammo di saccarosio in 100 grammi di soluzione acquosa. Per i concentrati di succhi di frutta e altri prodotti zuccherini, è probabile che il tenore di zucchero sia fornito dal produttore e da ciò si può trovare l’S.G. del fluido.

Sfondo

Prende il nome dallo scienziato Adolf Brix del 19° secolo, la scala Brix è stata originariamente ideata per i birrai per scoprire il contenuto di zucchero del loro prodotto. Il produttore di birra misurerebbe innanzitutto la gravità specifica del prodotto, quindi utilizzando una serie di tabelle di dati pubblicate, cerca la concentrazione equivalente di saccarosio per massa percentuale. I dati sono stati raccolti preparando soluzioni di saccarosio puro di resistenza nota e misurando il loro peso specifico e la percentuale di saccarosio per massa.

Oggigiorno, la scala Brix è ancora utilizzata da industrie come lo zucchero, la vinificazione e il succo di frutta come mezzo per confrontare il relativo contenuto di zucchero.

Conversione tra Brix e gravità specifica

Ai fini della progettazione di un mixer, vorremmo convertire il valore Brix in S.G. e questo può essere fatto con le tabelle di ricerca originali
o con la seguente formula:

Conversione di Brix (°bx) in gravità specifica (S.G.):

Latex formula

Conversione di gravità specifica (S.G.) in Brix (°bx):

Latex formula

Si noti che queste sono relazioni empiriche e non dovrebbero essere utilizzate per valori superiori a 40°bx o 1.18 S.G.

Trama di gradi Brix vs gravità specifica
Gravità Specifica PLOT DI GRADI DI TIPO BRIX VS SPECIFICHE
Gradi Brix
Diagramma di Gradi Brix vs Contenuto di zucchero
Contenuto di zucchero (g/l) PLOT DI GRADI BRIX VS CONTENUTO DI ZUCCHERO
Gradi Brix
John Whittle MEng (Hons)

John Whittle MEng (Hons)

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