Densité relative

Définition

La densité (S.G) est le rapport entre la densité d’une substance et celle d’une substance de référence. Pour les liquides et les solides, la substance de référence est presque toujours de l’eau à 4°C, sa densité maximale étant de 1 g/cm3.

En tenant compte de cela, la densité d’un fluide est le rapport entre la densité des liquides et la densité de l’eau, comme indiqué ci-dessous:


S.G – Densité relative du fluide à mesurer
Pf – Densité du fluide à mesurer (g/cm3)
Pw – Densité de l’eau (g/cm3)


Notez que toutes les unités de densité peuvent être utilisées tant qu’elles sont identiques pour le fluide et pour l’eau, car le rapport des deux valeurs sera toujours le même.
Cela donne des fluides plus denses que l’eau, une valeur S.G > 1, et des fluides moins denses que l’eau, une valeur S.G <1.

Mesure de la densité

Il existe principalement deux façons de mesurer la S.G, comme indiqué ci-dessous:

HYDROMÈTRE

Hydromètre

Un hydromètre est un appareil qui peut être utilisé pour déterminer directement la S.G d’un fluide ne nécessitant
qu’un petit échantillon du fluide.

En remplissant un récipient cylindrique avec le fluide à tester et en plaçant l’hydromètre dans le récipient de manière à ce qu’il soit suspendu dans le fluide, la S.G du fluide peut être lue à partir de l’endroit où la surface du fluide touche la balance sur l’hydromètre.

Pour une lecture précise, assurez-vous que l’hydromètre est entièrement suspendu dans le fluide, c’est-à-dire qu’il ne touche pas les côtés ou le fond du récipient et qu’il a été étalonné correctement. L’hydromètre peut être étalonné en utilisant de l’eau comme fluide testé dans des conditions standard de 4°C et en vérifiant si la lecture S.G est 1.

Calcul avec densité / poids

A partir de la définition de S.G, si nous connaissons la densité du fluide, nous pouvons directement calculer la S.G du fluide en divisant cette valeur par la densité de l’eau dans les mêmes conditions. La densité étant égale à la masse sur le volume, la S.G peut également être calculée en divisant la masse du fluide par la masse d’eau pour un même volume de fluide et d’eau.

Combinaison de plusieurs liquides de différentes densités

Lorsque plusieurs liquides de différents S.G sont mélangés, le produit est un nouveau liquide avec son propre S.G, qui est différent de ses composants. Le S.G du mélange peut être trouvé comme suit:


S.Gi – Densité relative de l’espèce i
xi – Fraction massique de l’espèce i

A titre d’exemple, considérons deux liquides, A et B, où A a un S.G de 1,0 et B a un S.G de 1,5 et sont mélangés ensemble dans un rapport de 2:3 en poids, soit 40% du produit est constitué de A et les 60% restants du produit sont constitués de B.

Le S.G du produit peut être calculé comme suit:            Latex formula

Effet sur le mélange

Il est important de connaître le S.G des liquides à mélanger pour décider quel type de mélangeur doit être utilisé. En effet, la S.G des liquides influe sur la puissance requise pour obtenir un mélange correct.

Pour les fluides newtoniens, à mesure que S.G augmente, la puissance requise pour le mélange augmente également. Par conséquent, si S.G n’est pas pris en compte lors de la détermination du type d’impulseur et de boîte de vitesses requis pour le mélangeur, il est probable que la puissance requise sera sous-estimée et en conséquence, endommage le mélangeur.

Mélange liquide / liquide

Dans les applications où deux liquides ou plus doivent être mélangés, la différence de S.G peut être un facteur important. Même si les deux composants sont miscibles, s’il y a une grande différence S.G, ils auront tendance à se scinder en deux couches distinctes. Si l’un des composants présente un S.G inférieur à l’autre, il aura tendance à flotter sur le dessus de la majeure partie du fluide et sera difficile à intégrer au produit. Si le produit a un S.G plus élevé, il aura tendance à tomber au fond et sera de nouveau difficile à incorporer dans le liquide en vrac.

Plus la différence de S.G entre deux composants est grande, plus l’intensité du mélange requise pour le mélanger efficacement est grande. Le mélange peut également être facilité par l’ajout d’une deuxième turbine près du sommet du niveau de fluide, utilisée pour créer intentionnellement un petit vortex. Ceci tire le composant le plus léger de la surface du fluide dans la masse principale.

Une idée similaire est obtenue en utilisant une turbine «kicker» de bas niveau située à la base du réservoir pour injecter le composant le plus lourd
dans la majeure partie du fluide.

Mélange solide / liquide

Dans les applications de suspension solide, la différence de S.G peut poser des problèmes encore plus importants. Si les solides ne se dissolvent pas dans le fluide, le mélangeur doit constamment travailler pour maintenir les solides en suspension dans le liquide. Cela peut signifier qu’une agitation de forte intensité est nécessaire, avec des moteurs de grande taille et des vitesses de roue élevées nécessaires pour garantir la suspension des solides.

Comme pour le mélange liquide / liquide, le fait de placer une seconde roue en haut du réservoir de mélange peut aider à attirer des composants plus légers dans la majeure partie du fluide, où la roue principale peut les disperser dans le liquide. Des turbines de type kicker de bas niveau peuvent également être utilisées pour évacuer les solides lourds de la base du réservoir, où ils sont plus facilement entraînés dans le flux provenant de la turbine principale et transportés dans un fluide en vrac.

Échelle Brix (°bx)

Une façon courante de mesurer indirectement la S.G d’un fluide consiste à utiliser les degrés Brix du fluide. Un degré Brix (1°bx) est défini comme 1 gramme de saccharose dans 100 grammes de solution aqueuse. Pour les concentrés de jus de fruits et les autres produits sucrés, la teneur en sucre est susceptible d’être fournie par le fabricant, d’où il est possible de trouver le S.G du fluide.

Contexte

Nommé d’après le scientifique du 19ème siècle, Adolf Brix, l’échelle Brix a été conçue à l’origine pour les brasseurs afin de connaître la teneur en sucre de leur produit. Le brasseur doit d’abord mesurer la densité du produit, puis, à l’aide d’un ensemble de tableaux de données publiés, rechercher la concentration équivalente en saccharose exprimée en pourcentage de masse. Les données ont été recueillies en préparant des solutions de saccharose pures de force connue et en mesurant leur densité et leur pourcentage en masse de saccharose.

De nos jours, la balance Brix est encore utilisée par des industries telles que le sucre, la vinification et les jus de fruits comme moyen de comparaison
de la teneur en sucre relative.

Conversion entre Brix et Densité

Aux fins de la conception d’un mélangeur, nous souhaiterions reconvertir la valeur Brix en S.G, ce qui peut être fait avec les tables de correspondance d’origine
ou avec la formule ci-dessous:

Conversion du Brix (°bx) en densité (S.G):

Conversion de la densité (S.G) en Brix (°bx):

Latex formula

Notez que ce sont des relations empiriques et ne doivent pas être utilisées pour des valeurs supérieures à 40° bx ou 1,18 S.G.

Parcelle de degrés Brix vs densité
Gravité SpécifiqueTERRAIN DE DEGRÉS BRIX VS GRAVITÉ SPÉCIFIQUE
Degrés Brix

Contenu de degrés Brix vs teneur en sucre
Teneur en sucre
(g/l)
TERRAIN DE DEGRÉS BRIX CONTENU DE SUCRE
Degrés Brix
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