8.2.2. Шариковые вискозиметры

Вискозиметры этой группы сравнительно широко применяются в пищевой промышленности для измерения вязкости как прозрачных, так и непрозрачных жидкостей. С помощью шариковых вискозиметров измеряется вязкость метановой бражки (ацетонобутиловое производство), сахарных растворов и многих других.

Принцип действия шариковых вискозиметров, или вискозиметров с падающим телом, основан на измерении скорости движения шарика определенной массы и определенного объема в анализируемой жидкости, являющейся функцией ее вязкости. В основе принципа действия шариковых вискозиметров лежит теория Стокса, справедливая в применении к движению шариков малого диаметра в жидкостях и заключающаяся в том, что шар, падающий в достаточно вязкой среде, приобретает постоянную скорость движения за сравнительно короткий промежуток времени. Согласно формуле динамической вязкости Стокса — Ладенбурга, учитывающая влияние стенок и дна цилиндра, в котором происходит падение шарика, значение динамической вязкости прямо пропорционально скорости его падения.

Отсюда измерение вязкости анализи­руемой жидкости может быть сведено к измерению скорости падения в ней шарика или времени прохождения шариком фиксирован­ного участка пути. В последнем случае зависимость вязкости ел времени падения шарика принимает вид

,

где К — постоянная прибора, Па; —время, за которое шарик проходит фик­сированное расстояние, с.

В автоматическом вискозиметре с отсчетом времени падения шарика (рис. 8.3) автоматический подъем шарика 1 в исходное положение производится восходящим потоком исследуемой жид­кости, создаваемым шестеренчатым насосом 2 с электродвигате­лем 3. Одновременно с подъемом шарика насос производит отбор пробы жидкости. В момент касания шариком верхней ограничи­вающей сетки насос отключается и шарик падает в неподвижной среде. Измерение сводится к отсчету с помощью индукционных ка­тушек 7 времени, за которое шарик проходит фиксированный учас­ток пути. При прохождении шарика через индукционные катушки возникает сигнал разбаланса, который усиливается электронным усилителем 6. Автоматическое включение шестеренчатого насоса и автоматический отсчет времени производятся с помощью релейного блока 4 и измерительного прибора 5. Пределы измерения прибора могут изменяться путем изменения расстояния между индукцион­ными катушками и подбора диаметра шарика.

В настоящее время выпускают­ся также промышленные шарико­вые вискозиметры, в которых ис­пользуется метод измерения, за­ключающийся в удержании шари­ка в определенном положении в перемещающейся относительно него анализируемой жидкости, что достигается путем автоматическо­го регулирования скорости движения жидкости при изменении ее вязкости. Подобные приборы, предназначенные для непрерыв­ного измерения вязкости масля­ных дистиллятов в нефтяном, хи­мическом и нефтехимическом производствах, могут с упехом использоваться в маслоэкстракционном производстве, в производстве томатных соков, сгущенных мо­лочных продуктов и т. п. Предел измерения приборов от 0,5 до 2,5 Па-с, основная относительная погрешность ±2%.

Рис.8.3. Структурная схема автоматического шарикового вискозиметра