Книга_Физические методы
4. Вискозиметрия
Вязкость, внутреннее трение - свойство жидкостей и газов оказывать сопротивление перемещению одного их слоя относительно другого.
Количественно вязкость характеризуется значением величины, называемой динамической вязкостью или коэффициентом внутреннего трения и обозначаемой n или u. Характерной особенностью этого вида трения является то, что оно наблюдается не на границе твердого тела и жидкости, а во всем объеме жидкости.
Единицей динамической вязкости в Международной системе единиц (СИ) является паскаль-секунда (Па*с). Паскаль-секунда равна динамической вязкости среды, касательное напряжение в которой при ламинарном (упорядоченном) течении и при разности скоростей слоев, находящихся на расстоянии 1 м по нормали к направлению скорости, равной 1 м/с, составляет 1 Па.
Кинематическая вязкость равна отношению динамической вязкости среды к ее плотности при той же температуре:
ν=η/ρ
Единицей кинематической вязкости в СИ является квадратный метр в секунду (м2/с). При кинематической вязкости 1 м2/с динамическая вязкость среды плотностью 1 кг/м3 равна 1 Па*с.
Типы вискозиметров
В зависимости от способа измерения вискозиметры подразделяются на:
- капиллярные (вискозиметры истечения),
- шариковые, ротационные,
- вибрационные
- ультразвуковые.
При пользовании капиллярными вискозиметрами измеряется время истечения известного количества (объема) жидкости сквозь капиллярные трубки определенного диаметра. Стеклянные капиллярные вискозиметры чаще других используются в практике химических лабораторий.
Капиллярный вискозиметр представляет собой один или несколько резервуаров заданного объёма с отходящими трубками малого круглого сечения, или капиллярами. Принцип действия капиллярного вискозиметра заключается в медленном истечении жидкости из резервуара через капилляр определенного сечения и длины под влиянием разности давлений. Суть опыта при определении вязкости состоит в измерении времени протекания известного количества жидкости при известном перепаде давлений на концах капилляра.
- материал - боросиликатное стекло;
- наличие встроенного уплотнителя;
- точность, % - ± 0,3%;
Вискозиметр с падающим шариком. Использует для определения вязкости жидкости, измеряя время, требуемое шарику для падения под собственным весом через трубку, заполненную жидким образцом.
- Диапазон вязкости, мПа×с — 0,5 – 100 000;
- температурный диапазон, °С – от -20 до +120;
- точность, % — ±1;
- сходимость, % — 0,5;
- материал шариков 1, 2 и G - боросиликатное стекло, шариков 3 и 4 - железоникелевый сплав, шариков 5 и 6 – нержавеющая сталь.
Ротационный вискозиметр. Прибор позволяет измерить реологические свойства различных материалов в вакууме, инертных газовых средах а широком интервала температур.
- Диапазон вязкости, мПа×с — 20 – 2 000 000;
- количество скоростей – 18;
- диапазон скоростей, об/мин - 0,3 – 100;
- точность, % — ±1;
- сходимость, % — 0,2;
- ЖК-дисплей, сенсорная цифровая клавиатура;
- отображение установленной скорости и текущего значения вязкости в сПз (мПа*с), температуры исследуемого образца (опция);
- определение скорости сдвига (при использовании коаксиального шпинделя) SR (сек-1);
- определение касательного напряжения (при использовании коаксиального шпинделя) SS (Н/м2);
- определение динамической (сПз или мПа·с) или кинематической (cСт) вязкостей (при вводе данных о плотности образца);
- предустановка необходимого вращающего момента;
- функция автоматического отключения с таймером;
- 10 программ памяти;
- меню на 10 языках;
- функция самотестирования с сигнализацией неисправности Auto-Test;
- функция автоматической установки диапазона измерений Auto-Range;
- интерфейс USB;
Вискозиметр вибрационный. Принцип действия основан на определении изменений параметров вынужденных колебаний тела правильной геометрической формы, называемого зондом вибрационного вискозиметра, при погружении его в исследуемую среду.
- Возможность непрерывного измерения вязкости;
- высокая точность измерения;
- широкий диапазон измерений без замены сенсорных пластин;
- измерение вязкости жидкостей, содержащих пузырьки;
- измерение вязкости взвесей и текучего образца;
- выносной вакуум-флюоресцентный дисплей;
- возможность подключения к ПК через стандартный интерфейс RS-232С и стандартный USB интерфейс;
- частота вибрации, Гц — 30;
- диапазон измерения, мПа х с — 0,3 — 1 000;
- относительная погрешность измерения, % — ±5;
- минимальный размер образца, мл — 2;
- единицы измерения — мПа х с, Па х с, сП, П.