Instrumente pentru măsurarea vâscozității unui lichid. Viscozimetru rotativ

Viscozitatea diferitelor lichide se măsoară prin dispozitive speciale - vâscozimetre. Conform caracteristicilor și designului, se disting mai multe tipuri de dispozitive. Unul dintre ele este un viscozimetru rotativ, capabil să evalueze permeabilitatea mediului.

Tipuri de dispozitive

Instrumentele utilizate pentru măsurarea vâscozității unui lichid sunt de obicei împărțite în trei grupe mari:

• Viscozimetru capilar.
• Viscozimetru mecanic.
• Viscozimetru rotativ.

Luați în considerare fiecare dintre specii în detaliu.

Dispozitive mecanice

Categoria vâscozimetrilor mecanici este o serie întreagă de instrumente diferite, ale căror principiu de funcționare se bazează pe proprietățile mecanice ale lichidelor. Acesta poate fi rezonanță, bule, contoare de tip minge. Dacă primele două tipuri sunt cele mai des utilizate în laborator, acesta din urmă se găsește în viața de zi cu zi. Principiul său de lucru se bazează pe descoperirea lui Galileo.

În interiorul dispozitivului există o "cabină" unde este amplasată mingea. După umplerea dispozitivului cu un lichid, a cărui vâscozitate trebuie determinată, bilele cad. Se măsoară timpul exact necesar pentru a arunca mingea în contact. Viscozitatea condiționată este determinată din acest interval de timp.

Aparate de capilar

Viscozimetrul capilar în designul său are un tub subțire cu un diametru cunoscut. Lichidul de testare curge prin acest tub. Același lichid este lansat și printr-un tub cu un diametru mare, în interiorul căruia nu se creează capilare. Cel mai adesea, fluidul curge sub forța gravitației (adică de sus în jos). Dar unele dispozitive creează presiune artificială. Măsoară timpul în care lichidul va curge prin ambele tuburi. Apoi calculați diferența dintre ele. Valoarea vâscozității va fi proporțională cu valoarea acestei diferențe.

Instrumentele de acest tip sunt simple, dar sunt mari. Un alt dezavantaj este că coeficientul de vâscozitate al lichidului măsurat nu trebuie să depășească 12 kPa * s. Această valoare corespunde lichidelor care curg bine. În acest caz, nu pot fi măsurate lichide mai dense sau cu bulgări.

Viscozimetru rotativ: principiul funcționării

Construcția dispozitivelor de măsurare de acest tip este un cilindru în interiorul căruia este plasată o sferă. Sfera internă se deplasează la o anumită viteză datorită sistemului electric conectat.

Între cilindru și sferă rămâne spațiu, care este umplut cu lichidul studiat. În acest caz, rezistența la mișcarea sferei se schimbă. În aceste instrumente, tocmai este dependența rezistenței la fluide și a vitezei de rotație. Acești parametri sunt stabiliți ca rezultat al testului.

În interiorul cilindrului nu există întotdeauna o sferă. Poate fi înlocuit cu un disc, un con, o placă sau un alt cilindru. Distanța dintre corpul exterior și cel interior este de câteva milimetri pentru a crea o forță de frecare. Valoarea rezistenței este determinată de senzori. Cu cat sunt mai mult instalate, cu atat valoarea va fi mai exacta. În consecință, prețul dispozitivului va crește.

Viscozimetrul rotativ este potrivit pentru lichide, coeficient de viscozitate care se află în intervalul de la mii la milioane de Pa * s. Viteza de rotație a corpului interior joacă un rol important. Precizia măsurării depinde de aceasta. Cu cât este mai mică viteza, cu atât este mai precisă măsurarea. Instrumentele cu o viteză minimă de rotație unghiulară sunt foarte precise, dar sunt scumpe.

Tipuri de vâscozimetri de rotație

Principiul de funcționare de mai sus al dispozitivului este tipic pentru viskozimetrul Brookfield. Acesta este cel mai simplu dispozitiv de acest tip. Dar corpul interior nu se mișcă mereu. În unele cazuri, cilindrul exterior se rotește. Acesta este motivul pentru care varianta de rotație poate fi de două tipuri: cu un cilindru fix și manometre de torsiune.

Corpul intern al vâscozimilor de torsiune este suspendat în centru de un fir elastic. Când cilindrul extern se rotește, lichidul măsurat începe să se miște. Când se rotește, cilindrul se rotește și el. Unghiul de răsucire a cilindrului interior este echilibrat de cuplul forțelor de frecare ale fluidului rotativ.

Eroarea de măsurare apare din partea inferioară a cilindrului interior. Diverse oameni de știință au încercat să rezolve această problemă în felul lor. Cel mai adesea, partea de jos a fost făcută concavă. Când se umple lichidul în concavitate, aerul rămâne. Astfel, frecarea pe fund este redusă. Oamenii de știință Gatchek, cilindrul intern Couette plasat în inele de securitate. Acest lucru a redus turbulența capetelor sale. Volorovici a folosit un cilindru înalt, dar îngust. Cu toate acestea, eroarea datorată fundului a devenit nesemnificativă. Un număr de oameni de știință au folosit instrumente în care distanța dintre cilindri era foarte mică. În același timp, partea inferioară a dispozitivului nu a fost umplută cu lichid.

Viscozimetrul rotativ are multe opțiuni pentru proiectare. Dar are întotdeauna avantaje precum versatilitatea, dimensiunea redusă, greșelile mici și costul redus. Datorită acestor caracteristici, dispozitivul a devenit atât de popular.