Прилади для вимірювання в 'язкості рідини. Віскозиметр ротаційний

Прилади для вимірювання в 'язкості рідини. Віскозиметр ротаційний

В 'язкість різних рідин вимірюється спеціальними приладами - віскозиметрами. За характеристиками і конструкції виділяють кілька видів даних приладів. Одним з них є віскозиметр ротаційний, здатний оцінити проникність середовища.

Різновиди приладів

Прилади, що використовуються для вимірювання в 'язкості рідини, прийнято ділити на три великі групи:

  • Капілярний віскозиметр.
  • Механічний віскозиметр.
  • Ротаційний віскозиметр.

Розгляньмо всі види більш детально.

Механічні прилади

Категорія механічних віскозиметрів являє собою цілий ряд різних приладів, принцип роботи яких заснований на механічних властивостях рідин. Це можуть бути вимірювачі резонансного, бульбашкового, кулькового типів. Якщо перші два типи найчастіше використовуються в лабораторії, то останній зустрічається в побуті. Його принцип роботи заснований на відкритті Галілея.

Всередині приладу є "кабінка", де знаходиться кулька. Після заповнення приладу рідиною, в 'язкість якої необхідно визначити, кулька падає. Вимірюється точний час, необхідний на падіння кульки до контактного майданчика. Умовна в 'язкість визначається за цим часовим інтервалом.

Прилади капілярного типу

Капілярний віскозиметр у своїй конструкції має тонку трубку з відомим діаметром. Досліджувана рідина протікає по цій трубці. Цю ж рідину пускають також трубкою з великим діаметром, всередині якої не створюється капілярний ефект. Найчастіше рідина тече під силою тяжкості (тобто зверху вниз). Але в деяких приладах створюється штучний тиск. Вимірюється час, за який рідина витече по обох трубках. Далі вираховується їх різність. Значення в 'язкості буде пропорційним до значення цієї різниці.

Прилади даного типу прості, але мають великі розміри. Ще один їх недолік полягає в тому, що коефіцієнт в 'язкості вимірюваної рідини не повинен перевищувати 12 кПа * с. Це значення відповідає рідинам, які добре течуть. Більш густі рідини, або комки, що мають, в даному випадку виміряти не можна.

Ротаційний віскозиметр: принцип роботи

Конструкція вимірювачів даного типу являє собою циліндр, всередину якого розміщена сфера. Внутрішня сфера рухається з певною швидкістю за рахунок підключеного електроприводу.

Між циліндром і сферою залишається простір, який заповнюється досліджуваною рідиною. При цьому опір руху сфери змінюється. У цих приладах вимірюється саме залежність опору рідини і швидкості обертання. Ці параметри і фіксуються в результаті випробування.

Всередині циліндра не завжди знаходиться сфера. Вона може бути замінена диском, конусом, пластиною або ще одним циліндром. Відстань між зовнішнім і внутрішнім тілом становить кілька міліметрів, щоб створилася сила тертя. Значення опору визначається датчиками. Чим більше їх встановлено, тим точніше буде значення. Відповідно, ціна приладу буде збільшуватися.

Віскозиметр ротаційний підходить для рідин, коефіцієнт в 'язкості яких знаходиться в межах від тисячі до мільйонів Па * с. Швидкість обертання внутрішнього тіла відіграє важливу роль. Від неї залежить точність вимірювання. Чим менша швидкість, тим точніше вимір. Прилади з мінімальною швидкістю кутового обертання дуже точні, але і коштують вони дорого.

Види ротаційних віскозиметрів

Описаний вище принцип роботи приладу характерний для віскозиметра Брукфільда. Це найбільш простий пристрій вимірювача даного типу. Але не завжди рухається внутрішнє тіло. В окремих випадках обертається зовнішній циліндр. Саме тому віскозиметр ротаційний може бути двох видів: з нерухомим циліндром і торсійні вимірювачі.

Внутрішнє тіло торсійних віскозиметрів підвішено в центрі на пругій нитці. При обертанні зовнішнього циліндра починає рухатися і вимірювана рідина. При її обертанні закручується і циліндр. Кут закручування внутрішнього циліндра зрівноважується моментом сил тертя рідини, що обертається.

Похибка вимірювання виникає через день внутрішнього циліндра. Різні вчені намагалися вирішити цю проблему по-своєму. Найчастіше дно робили увігнутим. При заповненні рідини в вогнутості залишається повітря. Тим самим тертя про дно знижується. Вчені Гатчек, Куетт внутрішній циліндр поміщали в охоронні кільця. Це знижувало турбулентність його кінців. Волорович використовував високий, але вузький циліндр. При цьому похибка через день ставала незначною. Кілька вчених використовували прилади, в яких відстань між циліндрами була дуже мало. При цьому дно приладу не заповнювалося рідиною.

Віскозиметр ротаційний за своєю конструкцією має дуже багато варіантів виконання. Але він завжди володіє такими перевагами, як універсальність, невеликий розмір, мала похибка і низька вартість. Саме завдяки цим характеристикам прилад і став настільки популярним.