
- •9. Приборы для измерения вязкости жидкостей
- •8.1. Основные сведения
- •8.2. Механические вискозиметры
- •8.2.1. Капиллярные вискозиметры
- •8.2.2. Шариковые вискозиметры
- •8.2.3. Ротационные вискозиметры
- •8.2.4. Вибрационные вискозиметры
- •8.3. Акустические вискозиметры
- •8.4. Некоторые особенности использования вискозиметров
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