46. Автоматичні віскозиметри. Різновиди. Призначення. Принцип дії.

Віскозиметр (рос. вискозиметр; англ. viscosimeter; нім. Viskosimeter n, Viskositätsmesser m, Zähigkeitsmesser m) — прилад для визначення в'язкості газів, рідин,суспензій, гідросумішей.

Різновиди[ред. • ред. код]

Віскозиметр Освальда.

У ротаційному віскозиметрі досліджуване середовище розміщується в щілині між двома коаксіальними тілами обертання, наприклад, циліндрами, один з яких (зазвичай внутрішній) — нерухомий, а інший може обертатися з певною кутовою швидкістю. Межі вимірювання ротаційного віскозиметра: від 1 до 10⁵ Па×с, відносна похибка: 3-5%.

У кулькових віскозиметрах в'язкість вимірюють за швидкістю кочення кульки всередині каліброваної трубки, заповненої рідиною або газом, що досліджується. Межі вимірювання: від 10^-4 до 5x10² Па с, відносна похибка: близько 0,5%. Найвідоміший віскозиметр Гепплера.

У віскозиметрах з вібруючим зондом використовується залежність між в'язкістю рідини і резонансною частотою коливань зонда. Оскільки частота залежатиме і від питомої маси (густини) рідини то результати вимірювань не завжди є точними для рідин, чия густина може істотно змінюватися (наприклад, від температури) під час вимірювання .

У капілярних віскозиметрах принцип визначення в'язкості ґрунтується на виміру часу протікання заданого об'єму рідини через вузький отвір або трубку, при заданій різниці тисків. Найчастіше рідина з резервуару витікає під дією власної ваги. За цим принципом діють віскозиметри Енглера та Оствальда. Капілярний віскозиметр є достатньо точним і універсальним, з його допомогою вимірюється в'язкість від 10 мкПа∙с(гази) до 10 кПа∙с. Використовують віскозиметри за ASTM D 445(ГОСТ 33). В'язкість бурових розчинів визначають також в умовних одиницях — секундах — за часом витікання певного обсягу розчину з лійки приладу СПВ-5 через трубку з отвором діаметром 5 мм.

Віскозиметр вібраційний

Вібраційний віскозиметр в самому простому випадку представляє з себе резервуар з в'язкою рідиною і деяке тіло (пластина, куля, цідліндр), зване зондом віскозиметра, яке виробляє вимушені коливання у в'язкому середовищі.

Сутність експерименту полягає у визначенні змін параметрів вимушених коливань зонда віскозиметра при зануренні його в в'язку середу. Керуючись теорією методу вібраційної віскозиметрії, за значенням цих параметрів визначають в'язкість середовища.

Вібраційний віскозиметр має значно більшу порівняно з ротаційними вискозиметрами чутливість і також може бути застосований для середовищ температурою до 2000 ° C в інертному атмосфері або вакуумі при наявності як великих, так і порівняно малих мас розплавів.

В даний час для вимірювання динамічної в'язкості широко застосовують електронні вібраційні віскозиметри, в яких зонд здійснює вимушені коливання під впливом імпульсів електромагнітного вібратора з вбудованим датчиком амплітуди.

Вібраційні високотемпературні віскозиметри з електронним дистанційним управлінням можуть використовуватися в умовах агресивних засобів.

Відносна похибка вимірювань при використанні вібраційного віскозиметра становить ± 0,5-1%. При роботі розплавами в інтервалі 700-1900 ° C загальна похибка віскозиметра збільшується і може скласти ± 3-5%.

Віскозиметр Гепплера

Віскозиметр Гепплера відноситься до віскозиметра з рухомим в середовищі, кулькою. Дія віскозиметра Гепплера засноване на законі Стокса про кульці, падаючому в необмеженій в'язкому середовищі.

Віскозиметр представляє собою трубку, виконану з прозорого (чи непрозорого) матеріалу, в яку поміщається в'язка середовище.В'язкість визначається за швидкістю проходження падаючим кулькою проміжків між мітками на трубці віскозиметра, виходячи з формулметоду падаючого кульки віскозиметрії.

При використанні віскозиметра Гепплера виникають труднощі, пов'язані з непрозорістю в'язкої середовища або трубки віскозиметра.В цьому випадку складно визначити місцезнаходження кульки, з метою подолання такого характеру труднощів були зроблені спроби впровадження в кульку віскозиметра матеріалів, випромінюючих рентгенівські промені. В даний час у віскозиметрі типу віскозиметрів з падаючим кулькою застосовується спосіб реєстрації магнітних полів.

Віскозиметр Гепплера і подібні йому віскозиметри використовуються для вимірювання в'язкості різних середовищ і дозволяють вести вимірювання з похибкою в межах 1-3%.

Віскозиметр Гепплера, забезпечений Термостатувальний лазнею, часто характеризується як універсальний високотемпературний віскозиметр

Віскозиметр Брукфільд

Віскозиметр Брукфільд - високоточний прилад для поточного вимірювання в'язкості середовищ. Потокові промислові віскозиметри Брукфільд (Brookfield) використовують у своєму пристрої ротаційний метод віскозиметрії і широко застосовуються на нафтових і газових свердловинах, де необхідний безперервний контроль в'язкості середовищ.

Віскозиметр капілярний

Капілярний віскозиметр представляє собою один або кілька резервуарів даного обсягу та відходять трубками малого круглого перерізу, або капілярами. Принцип дії капілярного віскозиметра полягає в повільному закінчення рідини з резервуара через капіляр певного перерізу і довжини під впливом різниці тисків. У автоматичних капілярних віскозиметра рідина надходить в капіляр від насоса постійної продуктивності.

Суть досвіду при визначенні в'язкості полягає у вимірюванні часу протікання відомого кількості рідини при відомому перепаді тисків на кінцях капіляра. Подальші розрахунки ведуться на підставі закону Пуазейля.

Капілярний віскозиметр за рахунок простоти пристрою і можливості отримання точних значень в'язкості знайшов широке поширення в віскозиметрії рідин (масел, розплавів). Незважаючи на гадану крихкість тонких капілярів, багато капілярні віскозиметри є високотемпературними вискозиметрами. Однак у випадку, якщо температура в'язкої рідини достатня висока, виникають труднощі в підборі матеріалу віскозиметра, який може як змінити форму (зміна діаметра капіляра віскозиметра неприпустимо, див. Капілярний метод віскозиметрії), так і вступити у взаємодію з в'язкою рідиною, що погано позначиться на точності даних вимірювання в'язкості.

Відносна похибка вимірювань при використанні капілярного віскозиметра становить 0,1-2,5%

Віскозиметр ротаційний

У віскозиметрі ротаційному досліджувана в'язка середу поміщається в зазор між двома співвісними тілами правильної геометричної форми (циліндри, конуси, сфери або їх поєднання). Одне з тіл, зване ротором, приводиться в обертання з постійною швидкістю, інше залишається нерухомим. Принцип дії віскозиметра ротаційного грунтується на декількох положеннях. Обертальний рух від одного тіла (ротора) передається рідиною до іншого тіла. Теорія ротаційного методу віскозиметрії передбачає відсутність прослизання рідини біля поверхонь тел. Отже, момент обертання, що передається від однієї поверхні до іншої, є мірою в'язкості рідини.